生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝及其應(yīng)用

于玉彬， 宋燦輝， 蔣文化

（蘇州蘇科環(huán)?？萍加邢薰?， 江蘇 蘇州 215031）

0 引言

伴隨城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及居民生活水平的提升，城鎮(zhèn)人均產(chǎn)生垃圾量也將隨之提升，2010 年我國(guó)城鎮(zhèn)人均垃圾清運(yùn)量為0.65 kg/d，2020 年這一數(shù)字已升至0.71 kg/d。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2022》數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)生活垃圾清運(yùn)量2.48 億t，未來中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量仍存在較大上升空間。數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國(guó)建制鎮(zhèn)生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站數(shù)量為28 246座， 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液主要來源于垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)擠壓過程中產(chǎn)生的滲濾液，還有地面沖洗水、除臭系統(tǒng)排水、污水處理過程排放的污水以及初期雨水等。 這些廢水若不及時(shí)有效處理，可能會(huì)污染河流、土壤、地下水等，不僅對(duì)周圍自然環(huán)境產(chǎn)生危害，也對(duì)人們生活造成潛在威脅[1-2]。

我國(guó)主流的滲濾液處理工藝為“預(yù)處理厭氧” +“好氧生物處理” + “深度處理”組合工藝[3]，典型代表為“膜生物反應(yīng)器（MBR）” + “雙膜法（NF/RO）”的組合工藝，雖能夠保證達(dá)標(biāo)，但占地面積很大，與垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站整體占地較小的需求存在沖突， 膜法產(chǎn)生的濃水易造成二次污染[4-5]。

由于垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站地理位置特殊， 多數(shù)位于城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)，出于安全的原因，大多轉(zhuǎn)運(yùn)站不允許設(shè)置厭氧反應(yīng)器，目前還沒有工藝流程簡(jiǎn)單、高效、安全穩(wěn)定、節(jié)省占地、低耗、低碳、處理效果顯著適合于垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站污水處理的工藝和技術(shù)。因此開發(fā)占地面積小、無濃水、簡(jiǎn)單高效去除有機(jī)物的工藝勢(shì)在必行。

1 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理現(xiàn)狀

1.1 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液特點(diǎn)

垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液受垃圾組成、季節(jié)變化、地方飲食文化等影響，水質(zhì)復(fù)雜多變、水色深、氣味難聞，NH3-N 和有機(jī)污染物濃度高[6]，NH3-N 質(zhì)量濃度介于600～800 mg/L，一般不超過1 000 mg/L。 由于大量沖水進(jìn)入污水系統(tǒng)，CODCr質(zhì)量濃度一般為10 000～30 000 mg/L，總體來說污水中的碳源過剩。

垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液水量呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)性，因?yàn)槔鴿B濾液的產(chǎn)生量與轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)模、壓縮程度、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間、垃圾種類及季節(jié)等密切相關(guān)。根據(jù)垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站規(guī)模，采用橫式（水平）壓縮設(shè)備，滲濾液產(chǎn)生量為5～300 t/d[7]，滲濾液在垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的作業(yè)高峰時(shí)間段產(chǎn)生量大，而其他時(shí)間段產(chǎn)生量少[8]；雨季隨著水量和垃圾中水分的增加， 產(chǎn)生的滲濾液明顯多于旱季[9]。

1.2 排放要求

據(jù)CJJ 109—2006《生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定“轉(zhuǎn)運(yùn)站污水處理方式應(yīng)根據(jù)各轉(zhuǎn)運(yùn)站的具體情況而定， 可以依據(jù)國(guó)家與地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)處理后排入城市污水管網(wǎng)， 也可單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)排放”，但由于單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)排放處理成本較高，一般轉(zhuǎn)運(yùn)站考慮進(jìn)行預(yù)處理達(dá)到GB 8978—1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》后，排入城市污水管網(wǎng)。

2 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝及特點(diǎn)

轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝流程見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝流程

轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液經(jīng)過格柵及調(diào)節(jié)池， 進(jìn)入生物吸附池， 通過控制吸附池的曝氣量及污泥濃度來加強(qiáng)微生物絮凝能力， 一部分CODCr，NH3-N，TN，TP，重金屬及油脂被微生物的自身新陳代謝進(jìn)行去除，另一部分被微生物的吸附絮凝能力吸收， 吸附捕獲的CODCr，NH3-N，TN，TP，重金屬及油脂以污泥排放的形式去除；在預(yù)缺氧池，通過兼氧菌進(jìn)一步分解及降解部分污染物質(zhì)，去除部分CODCr，同時(shí)進(jìn)行反硝化作用，使NO3-及NO2-轉(zhuǎn)化成N2，從而達(dá)到生物脫氮的功能，預(yù)缺氧池出水自流至內(nèi)置式MBR，內(nèi)置式膜池中放入內(nèi)置式膜箱， 內(nèi)置式膜箱由PTFE 材質(zhì)的膜組件組成，通過水泵進(jìn)行負(fù)壓抽吸過濾，過濾方向由外至內(nèi)，活性污泥截留在膜絲外側(cè)，潔凈的產(chǎn)水則壓入膜絲的內(nèi)側(cè)， 通過產(chǎn)水管收集后得到干凈的出水。

轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝特點(diǎn)：

（1）工藝成熟可靠。 無論生物吸附還是MBR 都是比較成熟可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果良好，常溫下運(yùn)行即可，不需加熱，池容小，特別適合有機(jī)物濃度高的轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液。

（2）不需要投加碳源。 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液碳氮比失調(diào)，常規(guī)的硝化反硝化工藝必須投加大量外加碳源，新工藝在不需要碳源的情況下可以實(shí)現(xiàn)大幅去除氨氮的目的，不需要投加碳源。

（3）運(yùn)行能耗低。 以生物吸附為主，有機(jī)污染物并未得到真正的降解，因此氧氣的消耗量很低，另外進(jìn)入到后續(xù)MBR 系統(tǒng)的污染物負(fù)荷大幅降低，總體能耗大幅降低。內(nèi)置式膜采用負(fù)壓抽吸原理，運(yùn)行壓力低， 運(yùn)行能耗低，10 t/d 內(nèi)置式MBR 水能耗只需要1.2 kW·h。 內(nèi)置式MBR 要比使用外置式MBR 工藝節(jié)省能耗85%以上。

（4）污染物去除率高。生物吸附對(duì)有機(jī)污染物和SS 具有良好的去除效果， 一般CODCr去除率可達(dá)50%～80%，SS 去除率可達(dá)60%～80%。脫氨工藝對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)要求嚴(yán)格， 如果SS 和CODCr的濃度過高， 會(huì)嚴(yán)重影響脫氨效果， 生物吸附工藝高效去除SS 和CODCr，確保后續(xù)脫氨效果不受影響。

（5）抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)。新工藝是完全獨(dú)立的活性污泥處理系統(tǒng)， 生物吸附和MBR 均設(shè)有完全獨(dú)立的固、液分離系統(tǒng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，整個(gè)污水處理系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力大幅提高。

（6）集成化占地面積小。生物吸附反應(yīng)器設(shè)計(jì)容積負(fù)荷可以做到10～20 kg COD/m3， 是厭氧反應(yīng)器的2 倍以上。 容積及占地面積均只有厭氧反應(yīng)器的一半左右，大大節(jié)省了投資成本及占地面積。

3 轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理新工藝工程案例

四川省成都某生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站污水處理工程，污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為50 m3/d，處理后污水排入市政污水管網(wǎng)進(jìn)入城市污水處理廠， 污水排放執(zhí)行GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，污水處理采用 “格柵→調(diào)節(jié)池→生物吸附→中間沉淀池→預(yù)缺氧池→內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器”工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) mg·L-1

垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站污水經(jīng)儲(chǔ)坑收集后， 送至轉(zhuǎn)運(yùn)站污水處理系統(tǒng)，首先進(jìn)入機(jī)械格柵，除去污水中的較大漂浮物，然后進(jìn)入生物吸附池。在生物吸附池內(nèi)設(shè)置曝氣器， 向池內(nèi)進(jìn)行曝氣， 池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度15～20 g/L，池內(nèi)含有大量微生物群落，發(fā)生絮凝、吸附反應(yīng)，生物吸附出水進(jìn)入中間沉淀池，實(shí)現(xiàn)固、液分離。沉淀池出水進(jìn)入一級(jí)AO 的MBR 系統(tǒng)，進(jìn)一步去除污水中的CODCr，NH3-N 和TN 等污染物，MBR 出水直接排入廠區(qū)外的市政污水管網(wǎng)， 最后進(jìn)入城市污水處理廠。

污水處理工程自2021 年11 月開工建設(shè)，2022年6 月開始調(diào)試，并于2022 年7 月正式運(yùn)行，運(yùn)行效果良好，主要運(yùn)行參數(shù)見表2。 與常規(guī)處理工藝相比，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行成本大幅降低，總運(yùn)行成本低于10 元/m3（不含人工費(fèi)和污泥處置費(fèi)）。 由于生物吸附段CODCr去除率高達(dá)85%以上，MBR 負(fù)荷大幅降低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求， 污水處理各單元實(shí)際去除效果見表3。 由表3可以看出， 垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站污水在經(jīng)過生物吸附池后，CODCr去除率達(dá)到了85%，SS 去除率達(dá)到了90%，確保了后續(xù)脫氨效果不受影響。經(jīng)過各單元處理后，各項(xiàng)污染物去除率均達(dá)到95%以上，且均滿足了排放要求。

表2 主要運(yùn)行參數(shù)

表3 各單元去除效果 mg·L-1

4 結(jié)論

工程案例實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明， 整個(gè)新工藝處理系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力， 生物吸附段對(duì)CODCr和SS 的去除率遠(yuǎn)高于預(yù)期， 后續(xù)MBR 負(fù)荷大幅降低，整個(gè)系統(tǒng)能耗得以大幅下降。需要注意的是生物吸附段微生物代謝生長(zhǎng)快，污泥產(chǎn)生量較大，污水處理系統(tǒng)需要及時(shí)排泥。

針對(duì)垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液特點(diǎn)，采用“生物吸附”+ “中間沉淀池”+ “預(yù)缺氧池”+ “內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器”新工藝，可高效去除滲濾液中的CODCr，SS 和NH3-N 等污染物，同時(shí)通過生物吸附和氨吸收實(shí)現(xiàn)資源化利用，整個(gè)處理系統(tǒng)能耗大幅降低，幾乎不需要投加外加碳源，運(yùn)行成本大幅降低，在垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲濾液處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。