垃圾滲瀝液生物法處置技術(shù)探討

王潔鈴 王潔 陳藝娟 林靜

摘要：垃圾焚燒發(fā)電廠的滲瀝液處理問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。以“UBF厭氧+MBR+NF+RO”為主的組合工藝應(yīng)用在生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液處理及主要設(shè)計(jì)參數(shù)，從整體上將垃圾滲瀝液的處理效果提升到一個(gè)新層次，降低了滲瀝液處理綜合成本。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒，滲瀝液，處理技術(shù)

Abstract： The leachate treatment of waste incineration power plant has become one of the key environmental issues in modern society.The combined process of "UBF anaerobic +MBR+NF+RO" is applied to the leachate treatment and main design parameters of the domestic waste incineration power plant to improve the overall treatment effect of garbage leachate to a new level and reduce the comprehensive cost of leachate treatment.

Key words： waste incineration， leachate，treatment technology

引言

垃圾焚燒發(fā)電廠的滲瀝液水質(zhì)復(fù)雜，受垃圾成分、天氣條件及填埋時(shí)間等條件的影響。滲瀝液中有機(jī)污染物種類繁多，色度大，濁度高，化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)鹽、氨、氮含量高于普通污染幾個(gè)數(shù)量級(jí)，普通生物處理技術(shù)難以達(dá)到理想的處理效果，而滲瀝液是填埋產(chǎn)生的不可逃避的二次污染物[1]。因此，垃圾滲瀝液的妥善處理成為一項(xiàng)重要的環(huán)境保護(hù)措施。

1水量與水質(zhì)

1.1滲瀝液水量

根據(jù)國(guó)內(nèi)類似城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)驗(yàn)，垃圾滲瀝液產(chǎn)生量約占垃圾總量15%左右，個(gè)別季節(jié)稍高。因此，按全廠垃圾焚燒量為1500t/d，垃圾池滲瀝液量取300t/d[2]。另外考慮垃圾卸車平臺(tái)、高架橋面、汽車的沖洗廢水和車間地面的沖洗水量，外加雨季時(shí)對(duì)滲瀝液的增加量，滲瀝液處理站的設(shè)計(jì)處理規(guī)模取450t/d。廠區(qū)進(jìn)料道路及棧橋前10min雨水，收集排入消防廢水池及初期雨水收集池，再提升進(jìn)入滲瀝液處理站處理。

滲瀝液主要來(lái)源于兩部分，其一是大氣降水通過(guò)陳腐垃圾表面滲透進(jìn)入垃圾堆體，其二是陳腐垃圾本身所含的水份和陳腐垃圾中有機(jī)物被微生物分解所產(chǎn)生的水份[3]。垃圾焚燒廠產(chǎn)生的廢水主要有生活污水、生產(chǎn)污水、垃圾滲瀝液及沖洗污水等，主要污染因子有pH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、大腸桿菌群等，廢水種類及濃度見(jiàn)表1。

1.2滲瀝液設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

垃圾滲瀝液是一種水質(zhì)水量變化大、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)，污染很強(qiáng)的高濃度、難處理的有機(jī)廢水[4]。垃圾滲瀝液中的污染物成分復(fù)雜，毒性大，污染物濃度高，可在環(huán)境中存留相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，如果讓其自然降解，

至少需要15年時(shí)間才能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，具生物積累性，致癌、致畸、致基因突變，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。生活垃圾滲瀝液的主要特點(diǎn)是有機(jī)污染物CODcr、BOD5指標(biāo)高，可生化性較好，氨氮高。參考國(guó)內(nèi)同類型生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液的水質(zhì)，預(yù)測(cè)本項(xiàng)目滲瀝液的主要污染物指標(biāo)見(jiàn)表2。

2滲瀝液處理方式的選擇

按照國(guó)家環(huán)?？偩值囊蟆袄鴿B瀝液處理系統(tǒng)能否確保垃圾滲瀝液全部焚燒，垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)發(fā)生故障產(chǎn)生事故排放，是否設(shè)置足夠容積的垃圾滲瀝液事故收集池”，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，進(jìn)行滲瀝液收集和處置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[5]。

第一種方式：回噴至焚燒爐內(nèi)處理工藝。

回噴至焚燒爐內(nèi)處理只有進(jìn)廠垃圾含水率較低、熱值高達(dá)6280kJ/kg時(shí)才有可能，目前生活垃圾熱值偏低、含水率高，回噴滲瀝液至爐內(nèi)焚燒是不可行的。若采用先通過(guò)蒸汽將滲瀝液濃縮后，將濃縮液噴入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒的工藝，但這要消耗大量的蒸汽，每處理一噸的滲瀝液預(yù)計(jì)將減少約800kg的蒸汽，而800kg的蒸汽將產(chǎn)生電能160kW·h，直接減少收入100元[6]。發(fā)電收入的減少勢(shì)必要導(dǎo)致垃圾貼費(fèi)的增加，因此是不經(jīng)濟(jì)的。目前只能在焚燒爐預(yù)留回噴口，擇機(jī)選擇回噴。

第二種方式：滲瀝液無(wú)害化處理工藝。

滲瀝液是高濃度難降解的污水，要達(dá)到的處理標(biāo)準(zhǔn)通常采用組合工藝來(lái)處理。滲瀝液先經(jīng)過(guò)生物處理，去除大部分可生化降解有機(jī)物，再經(jīng)過(guò)超濾、納濾、也可加反滲透處理[7]。視環(huán)保要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表1和表4中的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。其出水重金屬執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）中表2現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場(chǎng)污染物排放質(zhì)量濃度限值。其中色度、氨氮和磷酸鹽指標(biāo)執(zhí)行《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）的B級(jí)要求后，經(jīng)市政污水管網(wǎng)納入城市污水處理廠進(jìn)一步集中處理。

本項(xiàng)目現(xiàn)階段主要選擇滲瀝液無(wú)害化處理工藝。

3滲瀝液處理工藝

3.1 UBF厭氧處置單元

1）生活垃圾焚燒車間垃圾池的滲瀝液通過(guò)提升泵提升進(jìn)入滲瀝液調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)對(duì)滲瀝液的水質(zhì)和水量進(jìn)行均化。

2）UBF厭氧反應(yīng)池溫度控制在35℃;調(diào)節(jié)池的出水通過(guò)管道在UBF厭氧池內(nèi)底部進(jìn)水，上部溢流出水;池內(nèi)設(shè)置污泥內(nèi)循環(huán)系統(tǒng);池內(nèi)產(chǎn)生的沼氣通過(guò)池上部三相分離器分離后集中收集處理;池內(nèi)設(shè)置填料層[8]。滲瀝液在UBF厭氧反應(yīng)系統(tǒng)中停留一定的時(shí)間后，滲瀝液中大分子有機(jī)物、難降解有機(jī)物被水解為小分子及易降解的有機(jī)物，為后續(xù)處理提供較好的進(jìn)水條件。

3）動(dòng)態(tài)厭氧的出水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器（MBR）系統(tǒng)，MBR系統(tǒng)包括反硝化系統(tǒng)、硝化系統(tǒng)及超濾系統(tǒng)，在運(yùn)行中，硝化池中的混合液回流到反硝化池，使反硝化菌有足夠的NO3-作為電子受體，從而提高反硝化速率。膜生物反應(yīng)器中微生物菌體通過(guò)高效超濾系統(tǒng)從出水中分離，確保大于0.02μm的顆粒物、微生物和與COD相關(guān)的懸浮物安全地截留在系統(tǒng)內(nèi)，從而使水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間得到真正意義上的分離[9]。MBR系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥定期排入污泥收集池進(jìn)行處理。

3.2 MBR處置單元

膜生物反應(yīng)器（MBR）作為污水處理系統(tǒng)的一種新技術(shù)近年來(lái)引起了很大的關(guān)注，相對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥法，MBR用膜分離來(lái)取代活性污泥法沉淀池的沉降分離，除了能維持高濃度的活性污泥外，還具有處理效率高、池容積小、占地面積小、易于安裝、運(yùn)行操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

MBR可以在高濃度的活性污泥條件下進(jìn)行生物反應(yīng)，大大地減小池容積[10]。在MBR中，含有更多有機(jī)組分的污水在短時(shí)間內(nèi)或在更小的空間內(nèi)可以被分解，生物反應(yīng)速度較快。它不僅可以降解BOD等有機(jī)物，還具有硝化除氮的功能。而且，在MBR中不需要二沉池。

采用外置管式膜生物反應(yīng)器，在優(yōu)化生化方面有顯著的優(yōu)越性：

1）污染物去除率高，抗污泥膨脹能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠、無(wú)懸浮物;

2）膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器污泥齡SRT和水力停留時(shí)間HRT的徹底分離，設(shè)計(jì)、操作大大簡(jiǎn)化;

3）膜的截流作用避免了微生物流失，生物反應(yīng)器內(nèi)可保持高的污泥濃度，從而提高體積負(fù)荷，降低污泥負(fù)荷，且MBR工藝略去二沉池，大大減少占地;

4）由于SRT很長(zhǎng)，生物反應(yīng)器又起到了“污泥硝化池”的作用，從而顯著減少污泥產(chǎn)量，剩余污泥產(chǎn)量低，污泥處理費(fèi)用低;

5）由于膜的截流作用使SRT延長(zhǎng)，營(yíng)造了有利于增殖緩慢的微生物[11]。如硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境，可以提高系統(tǒng)的硝化能力，同時(shí)有利于提高難降解大分子有機(jī)物的處理效率和促使其徹底的分解;

6）MBR曝氣池的活性污泥不因產(chǎn)水而損失，在運(yùn)行過(guò)程中，活性污泥會(huì)因進(jìn)入有機(jī)物濃度的變化而變化，并達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，這使系統(tǒng)出水穩(wěn)定并有耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn);

7）較大的水力循環(huán)導(dǎo)致污水的均勻混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面積[12]。MBR系統(tǒng)中活性污泥的高度分散是提高水處理效果的又一個(gè)原因，普通生化法水處理技術(shù)形成較大的菌膠團(tuán)難以相比;

8）膜生物反應(yīng)器易于一體化，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作管理方便。

3.3 NF處置單元

在MBR池前端設(shè)置反硝化，通過(guò)回流泵，使污水在反應(yīng)池中交替處于好氧、缺氧和厭氧條件，這樣可以方便的除磷脫氮。同時(shí)這種環(huán)境條件的不斷變化也可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。

1）超濾出水進(jìn)入貯水罐，貯水罐的出水先進(jìn)入保安過(guò)濾器再進(jìn)入納濾系統(tǒng)，納濾系統(tǒng)的出水分為兩部分：一部分是滲瀝液進(jìn)入反滲透系統(tǒng);一部分是濃縮液排入濃縮液貯存池。

2）納濾出水進(jìn)入反滲透處理系統(tǒng)，滲瀝液中的污染物進(jìn)一步得到去除[13]。反滲透的濃縮液排入濃縮液貯存池。

3）滲瀝液處理系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入污泥儲(chǔ)池，經(jīng)污泥泵提升，進(jìn)行濃縮、脫水處理后運(yùn)至垃圾池焚燒處理。滲瀝液處置工藝流程圖見(jiàn)圖1。

4主要建筑物及設(shè)備參數(shù)

本項(xiàng)目建設(shè)滲瀝液處理站處理能力為450m3/d。主要建構(gòu)筑物如表3所示。

滲瀝液處理站的事故池及調(diào)節(jié)池、厭氧、硝化池等為池類砼壁板結(jié)構(gòu)，膜車間為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)[14]。滲瀝液處理站周邊也用C20擋墻進(jìn)行支護(hù)。

5工藝運(yùn)行效果

本項(xiàng)目生活垃圾滲濾液等高濃度生產(chǎn)廢水經(jīng)廠內(nèi)新建滲濾液處理站預(yù)處理[15]。生活污水等低濃度廢水經(jīng)廠內(nèi)處理后，外排尾水中第二類污染物（pH、COD、BOD5、懸浮物） 執(zhí)行GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表 4 中最高允許排放濃度的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，色度、總氮、氨氮、總磷等參照 GB/T31962-2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》B 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，第一類污染物（總汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛）執(zhí)行 GB16889-2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》表 2中的排放濃度限值要求后，通過(guò)管道送到污水處理廠處理，達(dá)到 GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)后排放。具體標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表4。

6結(jié)語(yǔ)

根據(jù)不同滲瀝液水質(zhì)特點(diǎn)選擇發(fā)展出最高效的組合工藝，加強(qiáng)不同工藝之間的橫向與縱向的研究。同時(shí)，注重滲瀝液處理工藝的選擇符合每階段的垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液處理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，綜合多種處理工藝的處理效果，使用 “UBF厭氧+MBR+NF+RO”的綜合處理工藝，能夠保證在滿足處理基本標(biāo)準(zhǔn)的情況下有較好的處理效果。從整體上將垃圾滲瀝液的處理效率提升到一個(gè)新層次，降低滲瀝液處理綜合成本是未來(lái)垃圾滲瀝液處理不懈努力的方向。由于生活垃圾填埋場(chǎng)中滲瀝液水質(zhì)存在一定的特殊性，在實(shí)際滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)中，需結(jié)合我國(guó)垃圾滲瀝液處理工藝的多樣化發(fā)展，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以處理精細(xì)化和垃圾滲瀝液的資源化利用為發(fā)展方向，因地制宜，尋求更合理經(jīng)濟(jì)的滲瀝液處理技術(shù)。

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作者簡(jiǎn)介：王潔鈴（2000-），女，在讀本科生，全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（編號(hào)：S202112710036）