生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝與運行管理—以昌邑市第二生活垃圾填埋場為例

■ 朱紹寬

山東省昌邑市第二生活垃圾填埋場位于昌邑市奎聚街道辦事處陶埠村北側(cè)1350m，營子村東南810m處廢舊窯坑，占地面積約92040m2，設(shè)計規(guī)模為300t/d，采用衛(wèi)生填埋工藝，填埋區(qū)有效庫容約82.9萬m3。滲濾液處理一期工程設(shè)計日處理量為50m3/d，主要采用A/O工藝+膜系統(tǒng)，濃縮液回灌填埋場；滲濾液處理擴容項目設(shè)計日處理量為150m3/d，主要采用兩級A/O工藝+膜系統(tǒng)+高級氧化技術(shù)進行全量化處理，并把一期處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液一并達標(biāo)處理。出水水質(zhì)達到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn) 》中對于現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值要求。

一、垃圾滲濾液水質(zhì)特點及處理難度

目前，國內(nèi)垃圾滲濾液的水質(zhì)主要有四個特點：一是有機物含量較高，并且含有苯系物、腐殖酸等有毒、大分子有機物，容易對微生物產(chǎn)生毒害作用，常規(guī)的生物處理方法很難達到出水要求，必須結(jié)合物理、化學(xué)的方法才能有效處理，如何有效、合理、經(jīng)濟的組合是目前垃圾滲濾液處理一個難題；二是垃圾滲濾液氨氮、總氮含量較高，而且由于國家對總氮排水指標(biāo)有了更高的要求，保持生化系統(tǒng)對于總氮、氨氮的高去除率成為了目前需要解決的難題；三是含鹽量較高，由于垃圾填埋場的成分比較復(fù)雜，氯離子、硫酸鹽、碳酸鹽等含量較高，這對于生化、物化等處理方式影響很大，一方面微生物容易脫水死亡，需經(jīng)過長期培養(yǎng)才能耐鹽，另一方面膜系統(tǒng)等容易結(jié)垢堵塞；四是垃圾填埋場水質(zhì)隨著季節(jié)的變化不夠穩(wěn)定，這對于處理系統(tǒng)有著巨大挑戰(zhàn)，若水質(zhì)變化過大有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的直接崩潰。

通過對昌邑市垃圾填埋場的前期考察、水質(zhì)條件分析，并對國內(nèi)現(xiàn)有的主要處理工藝進行優(yōu)化創(chuàng)新，設(shè)計出能夠?qū)鴿B濾液進行全量化處理、出水水質(zhì)達到要求的一套工藝系統(tǒng)。進水水質(zhì)如表1，出水水質(zhì)如表2。

表1 滲瀝液進水水質(zhì)指標(biāo)（單位：mg / l, pH除外）

表2 出水水質(zhì)要求（單位：mg/l, pH除外）

二、工藝流程

滲濾液處理站采用較為先進的工藝處理滲濾液，主要包括兩級A/O工藝+膜系統(tǒng)+高級氧化技術(shù)進行全量化處理。兩級A/O工藝能夠更好地提高污染物的去除效率；膜系統(tǒng)主要包括超濾+納濾+反滲透+DTRO濃縮液處理系統(tǒng)，確保污染物的達標(biāo)排放；高級氧化系統(tǒng)對DTRO產(chǎn)生的濃縮液進行處理，產(chǎn)生的污泥進行脫水，上清液返回到生化繼續(xù)反應(yīng)。

與傳統(tǒng)的一些工藝相比，這套工藝具有處理效率高、耐沖擊、運行穩(wěn)定可靠、操作簡單、運行管理方便、維修簡單等特點。

三、系統(tǒng)主要處理單元

（一）生化系統(tǒng)

生化系統(tǒng)主要是兩級A/O處理系統(tǒng)，在調(diào)試以及運行中保持著較高的處理效率和能力，能夠高效地去除各類污染物，滿足設(shè)計要求。主要特點有三個：一是反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，處理效果穩(wěn)定高效，耐沖擊負荷，尤其適合處理高濃度廢水；二是剩余污泥產(chǎn)率低，無需經(jīng)常排泥，操作管理簡單，同時具有很長的污泥齡；三是可在常溫下進行處理，無需專門的加熱設(shè)備，有專門的保溫系統(tǒng)，確保反應(yīng)罐體在冬季維持一定的溫度。

（二）膜處理系統(tǒng)

膜處理系統(tǒng)主要包括超濾、納濾、反滲透、DTRO四個單元，對污染物進行分級處理，保證水質(zhì)達標(biāo)。

超濾系統(tǒng)主要是對生化出水進行處理，同時具有泥水分離的作用。超濾膜系統(tǒng)保持一定的進水量和循環(huán)水量，通過觀察各壓力參數(shù)以及產(chǎn)水量維持穩(wěn)定，是確保超濾系統(tǒng)保持正常運行的關(guān)鍵。為防止膜管的堵塞，要及時清洗膜組件。

納濾系統(tǒng)主要是對超濾產(chǎn)水進行處理，這個過程對于有機物以及氮污染物去除具有較高的效率，能夠截留絕大部分的污染物。由于垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液堿度和硬度較高，為防止納濾膜系統(tǒng)結(jié)垢，要準(zhǔn)確調(diào)節(jié)納濾進水的pH值，以及阻垢劑，為防止納濾膜系統(tǒng)有細菌滋生，還需要及時添加殺菌劑等。

反滲透系統(tǒng)主要包括低壓反滲透和高壓反滲透，主要對納濾產(chǎn)水進行進一步的處理，是自然界中滲透現(xiàn)象的逆過程，通過反滲透處理后的水能夠保證達標(biāo)排放。低壓反滲透和高壓反滲透的原理相同，區(qū)別在于運行壓力不同，產(chǎn)水水質(zhì)也不同。反滲透膜只能允許水分子通過特性，通過施加壓力，將原水通過反滲透膜，從而達到水與其他雜質(zhì)相分離的目的，反滲透水處理工藝基本上屬于物理脫鹽方法，所以在運行過程中要注重每支膜的維護保養(yǎng)，確保系統(tǒng)的正常運行。

DTRO系統(tǒng)是針對納濾濃水和反滲透濃水進行處理的一個單元，由于納濾和反滲透濃水的污染物指標(biāo)較高，為了提高產(chǎn)水能力和后期濃水處理能力，需要對這些濃縮液再進行進一步濃縮處理，處理后的水質(zhì)能夠達標(biāo)排放處理。濃縮液的進一步濃縮，減少了后期濃縮液處理的水量，并且還增加了產(chǎn)水量，提高了產(chǎn)水效率。

（三）高級氧化系統(tǒng)

高級氧化系統(tǒng)是針對濃縮液進一步處理的一個系統(tǒng)，主要是根據(jù)芬頓原理，投加亞鐵和雙氧水進行反應(yīng)。由于濃縮液成分較為復(fù)雜，處理難度高，運用高級氧化技術(shù)，通過化學(xué)方法，降解掉這部分污染物。反應(yīng)物完畢后通過污泥濃縮池的沉淀濃縮，把產(chǎn)生的剩余污泥進一步離心脫水，形成含水率較低的污泥。離心后的水返回至生化系統(tǒng)，污泥進行垃圾填埋場填埋處置。

四、全量化處理工藝特點

在整個工藝流程中，從生化系統(tǒng)到最后高級氧化系統(tǒng)實現(xiàn)逐級逐步的完成污染物的去除，其最主要的特點是實現(xiàn)整個過程的全量化處理。在生化系統(tǒng)中，運用兩級A/O處理，確保氨氮和總氮的去除能夠達標(biāo)。垃圾滲濾液從調(diào)節(jié)池通過提升泵進水至生化系統(tǒng)的一級厭氧、一級好氧、二級厭氧、二級好氧，厭氧區(qū)域主要進行總氮的去除，好氧區(qū)域主要進行氨氮以及有機物的去除，通過控制回流，使整個系統(tǒng)的氨氮、總氮出水水質(zhì)由原來的1800mg/L、2000mg/L達到9.8mg/L、15mg/L，COD生化出水水質(zhì)由進水的4500mg/L達到1000mg/L。整個生化系統(tǒng)運行過程中一直保持較高的處理能力，運行過程中要注重溫度、溶解氧、污泥濃度、生物活性的檢測，同時結(jié)合水樣化驗指標(biāo)對生化系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，生化系統(tǒng)是整套處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。

在膜系統(tǒng)中，超濾本身相當(dāng)于一個外置膜生物反應(yīng)器（MBR），主要作用是進行泥水分離，氨氮、總氮的去除效果不明顯，但是對COD有一定的去除效率，能夠降到796mg/L。其次納濾系統(tǒng)是對污染物的進一步截留，具有較高的去除效率，氨氮降低到4mg/L，總氮降低到10mg/L，COD降低到85mg/L，納濾出水水質(zhì)能夠達標(biāo)排放，同時由于鹽分在納濾階段截留不明顯，可以通過膜系統(tǒng)，排水指標(biāo)要求中沒有明確規(guī)定含鹽量的要求，所以通過納濾出水直排還可以排掉一部分鹽分，使后續(xù)DTRO系統(tǒng)濃縮液處理效率提高。反滲透出水是對納濾出水進行深度處理的一個系統(tǒng)，是對水質(zhì)的進一步優(yōu)化，反滲透的出水指標(biāo)氨氮降低到2.8mg/L，總氮降低到6.5mg/L，COD降低到30mg/L，水質(zhì)出水指標(biāo)進一步優(yōu)化。最后DTRO系統(tǒng)是在全量化處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既要對納濾和反滲透濃縮液進一步濃縮，減少濃縮液的量，還保證了水質(zhì)的達標(biāo)排放，DTRO的氨氮出水1mg/L，總氮2.5mg/L，COD為25mg/L，能夠直接達標(biāo)排放。整個膜系統(tǒng)中污染物逐級被降解，保證了出水水質(zhì)的達標(biāo)排放。在膜系統(tǒng)運行過程中要注意每個膜系統(tǒng)正常運行時的壓力、產(chǎn)水等指標(biāo)，通過分析對膜系統(tǒng)運行進行調(diào)整及維護，確保膜系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

高級氧化系統(tǒng)，利用芬頓技術(shù)產(chǎn)生羥基自由基對DTRO產(chǎn)生的濃縮液進行處理，處理完畢后上清液返回至生化進行進一步的降解，由于濃縮液各個污染物指標(biāo)較高，COD為4000mg/L、氨氮30mg/L、總氮130mg/L，處理之后COD為700mg/L、氨氮29mg/L、總氮131mg/L，上清液返回至生化系統(tǒng)進行氨氮、總氮、COD的脫除，產(chǎn)生的污泥進入到離心脫水機進行脫水，產(chǎn)生的污泥外運至垃圾填埋場，整個系統(tǒng)沒有濃縮液回灌填埋場。高級氧化系統(tǒng)是利用化學(xué)手段對污染物進行處理，在反應(yīng)過程中要注意反應(yīng)的條件、pH值等。

本工藝系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了出水達標(biāo)排放，還能夠?qū)Ξa(chǎn)生的濃縮液進行處理，經(jīng)濟成本、能耗相對較低，運營管理簡單易操作。同時，濃縮液不回灌，減輕了垃圾填埋場的壓力。

五、系統(tǒng)的運行及管理

滲濾液處理系統(tǒng)是生物法、物理法、化學(xué)法相結(jié)合的系統(tǒng)，在運行整個系統(tǒng)時，需要及時調(diào)整每個構(gòu)筑物的運行條件以及參數(shù)，以此保證出水水質(zhì)以及水量。運行管理人員需要具備一定的專業(yè)技能知識，熟悉操作流程，能夠準(zhǔn)確操作每個單元。做好運行記錄以及現(xiàn)場巡視，及時化驗水質(zhì)指標(biāo)，確保系統(tǒng)能夠連續(xù)運行。

運行管理人員，需要時刻協(xié)調(diào)各處理單元的運行，保證進水量、運行參數(shù)以及藥劑的投加量能夠達到處理進水水量的要求。同時，要保證系統(tǒng)中產(chǎn)生的濃縮液能夠快速地運用高級氧化技術(shù)處理，做到“產(chǎn)多少，處理多少”，切勿回灌至垃圾填埋場，造成污染物的重復(fù)積累，從運行到管理做到全量化處理。

不同區(qū)域垃圾滲濾液的水質(zhì)差異極大，因此滲濾液處理工藝的選擇，應(yīng)該根據(jù)各個地區(qū)垃圾滲濾液的水質(zhì)情況，做出適當(dāng)?shù)墓に嚱M合搭配。在我國大多數(shù)地區(qū)，滲濾液可生化性較好，并且隨著填埋年限的延長可生化性變差趨勢比較緩慢，在工藝選擇上應(yīng)綜合考慮，采用多級處理工藝對滲濾液進行逐級降解。