小型生活垃圾填埋場滲濾液處理技術(shù)路線探究

付 曉 郭毓麒 焦 陽 姚 麗

(山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院工程設計中心，山西 太原 030001)

小型生活垃圾填埋場滲濾液處理技術(shù)路線探究

付 曉 郭毓麒 焦 陽 姚 麗

(山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院工程設計中心，山西 太原 030001)

通過分析研究山西某小型垃圾填埋場現(xiàn)行滲濾液處理工藝，針對垃圾滲濾液的水質(zhì)特點，提出了兩級DTRO工藝，并與其他處理工藝進行了比較，指出該工藝在處理小型生活垃圾填埋場滲濾液時具有工藝簡單、成本低廉的優(yōu)勢。

生活垃圾，垃圾滲濾液，兩級DTRO，水質(zhì)

依據(jù)生活垃圾成分、當?shù)亟?jīng)濟水平及生活垃圾處理條件，山西省大部分縣城生活垃圾處理均優(yōu)先考慮采用衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋處理具有應用廣泛、操作簡單、靈活性強、投資少和運行費用低等特點，但也存在垃圾滲濾液量大且處理難度高的問題。滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發(fā)酵等物理、生物、化學作用，同時在降水和其他外部來水的滲流作用下產(chǎn)生的含有機或無機成分的液體[1]，含有大量對人體和周邊環(huán)境有害的物質(zhì)，若處理和處置方式不當，不僅會污染填埋場周邊土壤和地下水體，甚至可能對生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來巨大危害。

1 滲濾液特點及處理難點

1.1 滲濾液的特點

垃圾滲濾液是在填埋過程中由于厭氧發(fā)酵、有機物分解、雨水沖淋等作用形成的多種代謝物質(zhì)，具有以下幾個特點：1)有機污染物種類繁多，水質(zhì)復雜；2)污染物濃度高，初期、中后期、封場后滲濾液水質(zhì)變動范圍大，見表1[2]；3)一年中滲濾液產(chǎn)量變化大，滲濾液產(chǎn)量受降雨量影響較大，雨季明顯大于旱季；4)重金屬含量高，由于垃圾未經(jīng)嚴格分類篩選，導致滲濾液中金屬離子濃度較高；5)氨氮含量高，約占TN的70%～80%；營養(yǎng)元素比例失調(diào)，P元素含量低，不利于微生物生長。正是由于滲濾液存在的上述特點給其處理工藝的選擇帶來諸多難點。

表1 國內(nèi)典型填埋場不同年限滲濾液水質(zhì)范圍(pH除外) mg/L

1.2 滲濾液處理難點分析

針對垃圾滲濾液的常規(guī)處理工藝有活性污泥法、厭氧生物處理(UASB)、厭氧與好氧相結(jié)合等，均建立在生物處理的基礎上，但生物處理工藝存在微生物受水質(zhì)和水量影響較大、出水效果不穩(wěn)定、操作復雜和占地面積大等問題。滲濾液處理工藝中的難點主要有：1)滲濾液中含有一定比例不可生物降解有機物，污水處理廠常規(guī)一級和二級處理工藝難以分解去除；2)填埋場晚期滲濾液C/N比較低，無法滿足脫氮反硝化時系統(tǒng)對碳源的需求；3)自滲濾液產(chǎn)生開始至封場后，滲濾液可生化性指標變化范圍很大，普通活性污泥或其他生物處理工藝很難適應，尤其后期BOD5/COD降至0.1～0.2，不利于生物降解。

2 某小型生活垃圾填埋場滲濾液處理概況

某縣城位于山西省北部，屬內(nèi)陸黃土高原區(qū)，縣城生活垃圾填埋場于2012年投入使用，日處理規(guī)模為140 t/d，填埋場庫容120萬m3，為小型垃圾填埋場。配套滲濾液處理系統(tǒng)于2015年建成并投產(chǎn)，處理規(guī)模為40 m3/d，采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝，反滲透濃縮液回灌至填埋區(qū)。

2.1 設計進出水水質(zhì)

垃圾填埋場的滲濾液原水水質(zhì)變化范圍大，主要依據(jù)城市所在地理位置和居民生活習性判斷生活垃圾的成分，同時參考周邊區(qū)域垃圾填埋場滲濾液的水質(zhì)特點進行確定，進水水質(zhì)見表2。

表2 設計進水水質(zhì) mg/L

填埋場滲濾液出水水質(zhì)應達到GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準中表2的要求，具體要求見表3[3]。

表3 設計出水水質(zhì)

表4 主要污染物去除效果預測

2.2 工藝要點

1)各工段去除效果。垃圾滲濾液處理工藝采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”，結(jié)合預處理及深度處理工藝特點，并參照同類工藝運行參數(shù)，各工藝段主要污染物去除效果預測見表4。

從表4中可以看出，采用“物化預處理+兩級DTRO膜”處理工藝完全可以使垃圾滲濾液處理站出水滿足排放標準的要求。

2)預處理工藝。該填埋場滲濾液預處理工藝為“藍式過濾+砂濾+芯濾”，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，且“DTRO”膜運行狀況良好，出水水質(zhì)完全可以達標。雖然預處理工藝設置混凝沉淀設施可以減輕后續(xù)DTRO膜系統(tǒng)的壓力，延遲膜系統(tǒng)的使用壽命，但需配套增加污泥提升及脫水設備，不僅增加了工程占地面積和工程投資，而且污泥脫水至含水率60%以下后最終仍進入垃圾填埋場處置?！癉TRO”膜系統(tǒng)為專門針對高濃度料液的過濾分離而開發(fā)的，適應性好，一級DTRO膜壽命可達3年以上，二級DTRO膜壽命長達5年[4]。因此，在垃圾處理規(guī)模較小，專業(yè)人員較為短缺，用地較為緊張的填埋場，滲濾液預處理工藝宜采用“藍式過濾+砂濾+芯濾”。

3)“DTRO”膜系統(tǒng)。經(jīng)過濾與中和等物化預處理后的滲濾液通過高壓柱塞泵進入膜系統(tǒng)，膜系統(tǒng)為兩級“DTRO”膜組件。經(jīng)一級DTRO膜處理后的濃縮液直接排入濃縮池進行回灌處理，濃縮液約8.7 m3/d，為處理水量的21.75%；一級透過液則進入二級高壓泵等待二級DTRO進一步處理，透過液約34.7 m3/d，為處理水量的86.75%。由于二級處理濃縮液會重新進入芯式過濾器，故一級DTRO膜處理水量大于總進水量。

一級透過液經(jīng)二級高壓泵直接進入二級DTRO膜系統(tǒng)，二級DTRO濃縮液水質(zhì)遠好于滲濾液原水，可進入一級系統(tǒng)的進水端合并處理，濃縮液約3.5 m3/d，為處理水量的8.75%；二級透過液直接排入脫氣塔處理，共31.3 m3/d，為處理水量的78.26%。“砂濾+芯濾+兩級DTRO”工藝流程見圖1。

2.3 DTRO工藝優(yōu)點

兩級DTRO膜處理工藝是基于碟管式反滲透的工藝運用，DTRO膜柱獨特的結(jié)構(gòu)使其具有以下特點：1)受外界因素影響小，可以適應填埋場不同填埋階段的滲濾液水質(zhì)，不受可生化性影響，出水水質(zhì)好，出水穩(wěn)定；2)工藝流程及操作簡單，集成及自動化程度高，建設周期短，占地面積?。?)采用移動式或集裝箱式處理設備，可實現(xiàn)多個垃圾場或污水產(chǎn)生源的連片處理，同時也可用于突發(fā)水污染事故的應急處理；4)最低程度的膜結(jié)垢和污染現(xiàn)象，膜使用壽命長，組件易于維護，可循環(huán)使用；5)運行靈活，調(diào)試、啟動迅速，運行費用低，尤其適宜規(guī)模較小的填埋場。

3 DTRO膜系統(tǒng)運行成本分析

在達到高水平的排放標準的前提下，相對于其他工藝，碟管式反滲透技術(shù)工藝流程最短，能耗低，運行費用省。在同樣可以達到新標準的處理工藝中，兩級DTRO相比于其他工藝所節(jié)約的處理成本可彌補一次性建設投資較大的缺陷[5]。通過對國內(nèi)數(shù)座采用不同工藝的垃圾滲濾液處理廠運行情況研究表明，“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理系統(tǒng)投資約為10萬元/m3～15萬元/m3，運行成本約為25元/m3～30元/m3；“生化處理+NF+RO”處理系統(tǒng)投資約為8萬元/m3～11萬元/m3，而運行成本約27元/m3～36元/m3。列舉7座垃圾滲濾液處理廠部分運行參數(shù)，詳見表5。

表5 垃圾滲濾液處理廠運行參數(shù)

4 結(jié)語

1)對山西省北部某小型生活垃圾填埋場滲濾液采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝進行處理，出水各項指標均達到或優(yōu)于GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準表2要求。

2)雖然“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝投資較“MBR+NF+RO”略高，但集成化高，占地面積小，出水穩(wěn)定，運行費用較省，較適用于用地緊張的小型溝谷垃圾填埋場滲濾液處理。

[1] HJ 564—2010，生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范(試行)[S].

[2] GB 50869—2013，生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 16889—2008，生活垃圾填埋場污染控制標準[S].

[4] 李 麗，蘇 鳳，張 興.MBR+兩級DTRO系統(tǒng)處理垃圾滲濾液工程案例分析研究[J].環(huán)境科學與管理，2014，39(9):120-124.

[5] 羅 潔.兩級DTRO工藝處理垃圾滲濾液的生產(chǎn)性試驗研究[D].長沙：湖南大學，2014：47-48，120-124.

Abstract: Through analyzing current leachate processing technologies of the small-scale household garbage landfill in Shanxi province, in light of waste leachate water features, the paper puts forward two-grade DTRO technology, and makes a comparison with other processing technologies, and finally points out that: two-grade DTRO technology has the advantages of simple construction technology and low cost in processing leachate of small-scale household garbage landfill.

Key words: household garbage, waste leachate, two-grade DTRO, water quality

Inquiry on leachate processing technology route of small-scale household garbage landfill

Fu Xiao Guo Yuqi Jiao Yang Yao Li

(ShanxiUrban-RuralPlanningDesignAcademyEngineeringDesignCenter,Taiyuan030001,China)

2016-03-11

付 曉(1984- )，男，工程師； 郭毓麒(1983- )，男，工程師； 焦 陽(1984- )，男，工程師； 姚 麗(1989- )，女，助理工程師

1009-6825(2016)15-0123-02

X705

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