試析生活垃圾填埋場滲瀝液處理設(shè)計

曾華楓

（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院　福建　福州　350001）

試析生活垃圾填埋場滲瀝液處理設(shè)計

曾華楓

（中國城市建設(shè)研究院有限公司福建分院福建福州350001）

垃圾滲濾液是一種非常復(fù)雜的、難以生物處理的污水。本文介紹了霞浦縣垃圾無害化處理場滲瀝液處理設(shè)計的主要設(shè)計優(yōu)化內(nèi)容，以助于推進生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)的應(yīng)用。

滲瀝液；處理設(shè)計；深度處理

1　工程概況

項目建設(shè)于霞浦縣生活垃圾無害化處理場調(diào)節(jié)池下游，距離縣城約4km。在滲瀝液處理站投產(chǎn)前，垃圾滲瀝液由專用管道輸送至縣城污水處理廠處理，根據(jù)《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）的要求，本項目啟動新建配套的滲瀝液處理站設(shè)施來處理滲瀝液，單獨處理并達標直接排放。項目總規(guī)模為200m3/d，分期建設(shè)，先實施100m3/d。

2　進出水水質(zhì)

填埋場滲瀝液水質(zhì)受垃圾性質(zhì)、填埋時間、填埋方式等多因素影響，水質(zhì)波動大，污染物組成與濃度均變化大。填埋初始1～5年內(nèi)，滲瀝液特點表現(xiàn)為CODcr、BOD5、有機酸濃度高，pH值低，可生化性好（BOD5/CODcr比值高于0.30），滲瀝液呈酸性，重金屬容易溶解在滲瀝液里。隨著填埋時間延長，填埋場中產(chǎn)甲烷細菌開始占優(yōu)勢，這些細菌將大部分的有機酸轉(zhuǎn)化成了CH4、CO2及少量的H2S和NH3等。滲瀝液BOD5及CODcr濃度下降，BOD5/ CODcr的比值降至0.20左右，可生化性較差。有機物中氮的釋放導(dǎo)致了氨的產(chǎn)生，有機酸的降解和氨氮的增加導(dǎo)致pH值顯著升高，滲瀝液呈略堿性，滲瀝液中重金屬濃度降低。

2.1設(shè)計進水水質(zhì)

根據(jù)生活垃圾填埋場的垃圾填埋年限及滲瀝液的化學(xué)需氧量和氨氮濃度，生活垃圾填埋場滲瀝液可分為初期滲瀝液，中后期滲瀝液和封場后滲瀝液?！渡罾盥駡鑫廴究刂茦藴省罚℅B16889-2008）中列出了國內(nèi)生活垃圾填埋場（調(diào)節(jié)池）滲瀝液典型水質(zhì)。

表1　國內(nèi)生活垃圾填埋場（調(diào)節(jié)池）滲瀝液典型水質(zhì)表

本項目已建有滲瀝液調(diào)節(jié)池，采用截污壩和防滲系統(tǒng)構(gòu)筑而成，容積達到20000m3，起到很好的均質(zhì)均量滲瀝液的作用，項目設(shè)計取調(diào)節(jié)池上層滲瀝液進行處理，其設(shè)計預(yù)測水質(zhì)和實測水質(zhì)情況如表2。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，本項目實測滲瀝液的CODcr濃度較高，BOD5濃度低，B/C在0.1～0.2之間，可生化性較差，但氨氮濃度仍較低，處于初期滲瀝液至中后期滲瀝液的階段，實測數(shù)值均在設(shè)計數(shù)值范圍內(nèi)。

表2　本項目垃圾滲瀝液設(shè)計預(yù)測與實測水質(zhì)表（單位：mg/L，pH除外）

其它相關(guān)指標的實測情況為：總氮為450～1000mg/L，總磷為15～30mg/L，總鉻為2.0～3.0mg/L，六價鉻為1.0～2.0mg/L，砷為100～120μg/L，鎘為1.5～4.0μg/L，鉛為40～80μg/L；除了鉛以外的其它相關(guān)指標均超出了表3中的排放濃度限值。

2.2設(shè)計出水水質(zhì)

本次設(shè)計滲瀝液出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB16889-2008）中9.1.2表2排放濃度限值，具體如表3。

表3　生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值表

3　滲瀝液處理思路分析

3.1生化系統(tǒng)選擇

3.1.1生化系統(tǒng)流程的合理選擇

目前應(yīng)用于垃圾滲瀝液處理的生化系統(tǒng)流程，主要有三大種類：

（1）AON系統(tǒng)：反硝化池+硝化池+強硝化池，曝氣方式采用曝氣盤曝氣，需冷卻滲瀝液。

該方式系統(tǒng)最為簡單，有效水深不大于6m，總體土建費用適中；冷卻降溫幅度較小，鼓風(fēng)機的風(fēng)壓較小，總體能耗較低。

（2）AO系統(tǒng)：反硝化+硝化池，曝氣方式采用射流曝氣，需冷卻滲瀝液。

該方式系統(tǒng)較為復(fù)雜，有效水深可達8m以上，總體土建費用較??；但冷卻降溫幅度大，鼓風(fēng)機的風(fēng)壓大，射流泵流量較大，總體能耗高。

（3）二級AO系統(tǒng)，一級反硝化池+一級硝化池+二級反硝化池+二級硝化池，曝氣方式采用曝氣盤曝氣，不需冷卻滲瀝液。

該方式系統(tǒng)最為復(fù)雜，有效水深不大于6m，且總體土建費用高；不需冷卻降溫，鼓風(fēng)機的風(fēng)壓較小，總體能耗低。

本項目可建設(shè)用地有限，如采用（3），需構(gòu)筑大量的擋墻，總體的土建費用太高；而采用（2）今后運行費用高，節(jié)能效果差，不推薦采用；采用（1），系統(tǒng)簡單，土建費用合適，今后運行維護管理方便，能耗也較低。

主要設(shè)計參數(shù)：

設(shè)計流量：Q=100m3/d=4.17m3/h；

污泥濃度MLSS：12kg/m3；

反硝化速率qNi：0.16kgNO3-N/kgMLSS.d；反硝化率RDi：99％；

污泥負荷：0.1kgBOD5/kgMLSS.d；

剩余污泥產(chǎn)泥系數(shù)Y：0.10kgMLSS/kgCOD；

反硝化水力停留時間：2.5h；

硝化停留時間：5.5h；

強硝化水力停留時間：2.5h；

有效水深：5.5m。

3.1.2必要的加藥系統(tǒng)

生活垃圾滲瀝液的水質(zhì)、水量受填埋年限、降雨量、季節(jié)、垃圾成份等多種因素影響，其水質(zhì)水量變化大，整體呈現(xiàn)年限越長可生化性越差，氨氮和總氮升高的水質(zhì)變化特點。因此，滲瀝液處理有必要設(shè)置適當(dāng)?shù)募铀幭到y(tǒng)，保證生化系統(tǒng)良好有序的運行。設(shè)計中分別配置了甲醇、堿液和消泡劑投加裝置，在實際不同工況應(yīng)用中，對改善滲瀝液生化性和反應(yīng)環(huán)境具有較好的作用，實踐證明是必不可少的配置。

配置3套投加裝置：儲罐φ800×1000mm，泵Q=50L/h，H= 1.0MPa，N=0.25kW；分別投加50％濃度的甲醇、5％濃度的氫氧化鈉和DF-280消泡劑。

滲瀝液經(jīng)收集至調(diào)節(jié)池均勻水質(zhì)水量后，提升進入TMBR膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，TMBR膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括反硝化池、硝化池、強硝化池、管式超濾膜系統(tǒng)，進行反硝化反應(yīng)、COD氧化反應(yīng)和強硝化反應(yīng)，從而使COD、氨氮得以去除。硝化混合液回流至反硝化池內(nèi)進行反硝化脫氮，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣去除，設(shè)置強硝化池起緩沖沉淀污泥，減少膜的污堵，最后由外置式MBR管式超濾膜將SS截留，出水進入納濾系統(tǒng)。

滲瀝液經(jīng)納濾系統(tǒng)，對CODcr、BOD5等二價離子進行截留去除，然后再經(jīng)反滲透系統(tǒng)，對CODcr、BOD5、氨氮、總氮以及重金屬等進行再截留去除，反滲透單元的清液出水可達標排放。

對反滲透系統(tǒng)設(shè)置超越管，當(dāng)納濾系統(tǒng)出水達標時不經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理即可達標排放。

生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥池，經(jīng)空氣攪拌均質(zhì)后，由污泥螺桿泵送至污泥脫水車間脫水處理，泥餅外運填埋。納濾、反滲透產(chǎn)生的濃縮液由濃液池儲存，然后集中回灌填埋場。

3.2膜系統(tǒng)選擇

目前應(yīng)用于生活垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)的膜系統(tǒng)主要為超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)，其中納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)基本都一致，其主要區(qū)別在于超濾系統(tǒng)的設(shè)計。

對于MBR工藝，泥水分離與回流的超濾設(shè)備是系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。相比較而言，外置管式超濾，運行維護簡單，但需進行化學(xué)清洗以恢復(fù)其膜通量。而內(nèi)置式板式超濾或中空纖維超濾，在進行化學(xué)清洗時則必須停止清水生產(chǎn)，將膜組件提出硝化池用藥液浸泡進行化學(xué)清洗，而外置式中空纖維超濾則需要大的外置空間并輔助曝氣以提高化學(xué)清洗周期。且外置管式超濾相比較于中空纖維超濾，化學(xué)清洗操作簡便清洗時間短，唯一不足的是外置管式超濾需保證大流速以防止污泥堵塞，因此需要大的循環(huán)水量，耗能較大。中空纖維超濾在曝氣和水流沖擊擺動中，雖能起到自凈的作用，延長化學(xué)清洗的周期，但這種機械力的作用易導(dǎo)致中空纖維斷絲，而使得超濾出水帶泥，出水水質(zhì)變差，對后續(xù)納濾、反滲透造成危害。且其維修相對也要麻煩得多。因此，外置管式超濾雖能耗較大，但其總體更換周期最長，運行管理維護簡便，效果最為穩(wěn)定。

主要設(shè)計參數(shù)：

設(shè)計超濾膜通量：56L/m2·h；

納濾回收率：85％；

設(shè)計納濾膜通量：12L/m2·h；

反滲透回收率：80％；

設(shè)計反滲透膜通量：9.6L/m2·h。

3.3整體工藝流程

本項目設(shè)計采用TMBR[反硝化+硝化+強硝化+超濾（UF）]+納濾（NF）+反滲透（RO）的工藝流程，具體如圖1。

圖1　

4　運行數(shù)據(jù)及效果

本項目至今已投產(chǎn)運行1年多，運行效果良好，出水水質(zhì)各項指標均能達到《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB16889-2008）中9.1.2表2排放濃度限值，其水質(zhì)基本穩(wěn)定在CODcr為10～50mg/L，BOD5為1.5～10mg/L，SS為10～20mg/L，氨氮為10～ 20mg/L，各項重金屬指標遠低于排放標準。

5　結(jié)語

本項目的設(shè)計與運行，能有效地減少污染物的排放，在一定程度上改善周邊環(huán)境，減免滲瀝液對所在地其它行業(yè)（特別是周邊地區(qū)的農(nóng)副產(chǎn)業(yè)）以及附近水域的污染，創(chuàng)造良好的自然環(huán)境和投資環(huán)境。

[1]《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ150-2010）.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]王惠中，黃娟，等.垃圾滲瀝液處理技術(shù)及工程示范.河海大學(xué)出版社，2009.

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1673-0038（2015）29-0023-02

2015-7-6