西北高寒地區(qū)某生活垃圾滲濾液處理工藝

馮 佳

(寧夏鑫林環(huán)境科技有限公司，寧夏 銀川 750000)

秦安縣生活垃圾無害化處理場于2014年11月開始試運行，采用回噴簡易方式處理生活垃圾滲濾液。因秦安縣生活垃圾滲濾液產(chǎn)量較小，該處理場運行初期能保證填埋場的正常運行；但逢雨季時則不能保證生活垃圾滲濾液得到及時有效的處理。根據(jù)《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)中的污染物排放控制要求，為保證秦安縣生活垃圾無害化處理場安全運行，徹底解決生活垃圾滲濾液的污染問題，保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，維持社會、環(huán)境、經(jīng)濟持續(xù)良性發(fā)展，迫切需要建設(shè)專門配套生活垃圾滲濾液處理工程，以對滲濾液進(jìn)行妥善處理并使其達(dá)標(biāo)排放[1-2]。因此，對秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站項目進(jìn)行系統(tǒng)地分析與研究，進(jìn)一步驗證其系統(tǒng)工藝在處理西部高寒地區(qū)滲濾液時的經(jīng)濟和技術(shù)可行性，以提高秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液的處理效率，同時為我國西北高寒地區(qū)類似小縣城地區(qū)的滲濾液處理提供一定的工程實踐意義。

1 項目簡介及水質(zhì)分析

一般認(rèn)為，5～10 a的生活垃圾填埋場為成熟期的填埋場，COD和BOD濃度均隨著時間推移顯著下降，但B/C下降更為明顯，可生化性變差，而NH3-N濃度上升，C/N相對而言不甚理想，鹽分不斷累積，重金屬不斷富集。此類垃圾滲濾液相對較難處理，對社會和環(huán)境危害大，需要對其進(jìn)行無害化處理。

經(jīng)現(xiàn)場走訪調(diào)查，結(jié)合秦安縣的經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)、地理氣候條件等，設(shè)定秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站的處理規(guī)模為50 m3/d，出水水質(zhì)需滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)中的排放標(biāo)準(zhǔn)，間接排放[3-5]。秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì) mg/L

2 滲濾液處理工藝的優(yōu)選

秦安縣生活垃圾無害化處理場的生活垃圾滲濾液屬于高濃度有機廢水，成分復(fù)雜，CODCr、BOD5、氨氮含量較高，且隨填埋時間延長，生活垃圾中的有機氮轉(zhuǎn)化為無機氮，氨氮濃度升高。此外，由于生活垃圾降解產(chǎn)生的CO2在滲濾液中溶解，使其呈微酸性，加劇了不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等的溶解。因此，污染物成分復(fù)雜、NH3-N和TN 含量高是秦安縣生活垃圾填埋場的生活垃圾滲濾液的突出特點。

針對秦安縣生活垃圾無害化處理場的生活垃圾滲濾液水質(zhì)、水量變化大，且污染物組成及濃度呈季節(jié)性變化，雨季明顯大于旱季，干冷季節(jié)時滲濾液中的污染物濃度較低等特點，設(shè)計滲濾液處理工藝時需要滿足以下條件：①污染物去除能力強，保證出水達(dá)標(biāo)；②針對冬季滲濾液產(chǎn)量小、滲濾液結(jié)冰等特點，可間歇運行；③能夠適應(yīng)不同季節(jié)滲濾液水質(zhì)的波動；④工藝成熟可靠，能夠達(dá)到秦安縣生活垃圾無害化處理場全壽命周期滲濾液處理的要求；⑤在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，提高處理系統(tǒng)的自控程度，減少維護(hù)操作量，節(jié)省投資，降低運行費用。

秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站的主要工藝設(shè)計為預(yù)處理+砂濾過濾系統(tǒng)+兩級DTRO組合工藝，配套設(shè)置相關(guān)污泥及濃縮液處理系統(tǒng)、臭氣收集與處理系統(tǒng)。其中，預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的預(yù)處理濃縮物及濃縮液通過螺桿泵采用壓力回灌至填埋堆體上進(jìn)行處理。秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站的主要工藝流程如圖1所示。

圖1 秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站的主要工藝流程

本項目中的惡臭氣體主要來源于調(diào)節(jié)池、預(yù)處理系統(tǒng)、預(yù)處理濃縮物儲池。經(jīng)集中收集后，將無組織排放改為有組織收集，再對惡臭氣體進(jìn)行集中處理，即加蓋密封→收集→處理(采用2套1 000 m3/h 光氧催化凈化裝置為主要設(shè)備)→排放，滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—93)中二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 主要構(gòu)筑物與設(shè)備

預(yù)處理系統(tǒng)包括加藥單元和反應(yīng)沉淀池。反應(yīng)沉淀池包括混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)、斜管沉淀區(qū)和集水區(qū)。生活垃圾滲濾液在反應(yīng)區(qū)與氫氧化鈉混合后自流進(jìn)反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)與還原劑、絮凝藥劑(聚丙烯酰胺、PFS)充分混合，經(jīng)反應(yīng)形成大顆粒絮凝體后，在斜管沉淀區(qū)沉淀分離，上清液經(jīng)集水池由臥式離心泵提升至砂濾過濾器，沉淀物儲存在泥斗里，定期排至預(yù)處理濃縮物儲池。

3.1 調(diào)節(jié)池系統(tǒng)

由于滲濾液來水呈峰、谷不均勻狀態(tài)，需要設(shè)置較大的調(diào)蓄容積，以緩解后續(xù)處理系統(tǒng)帶來的沖擊負(fù)荷。為保證滲濾液處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)能力做水量平衡核算。新建調(diào)節(jié)池系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)如下：有效容積150 m3，水力停留時間3 d，鋼筋砼結(jié)構(gòu)1座，采用環(huán)氧煤瀝青防腐。

調(diào)節(jié)池提升泵：Q=3.0 m3/h，H=20 m，N=0.55 kW，2臺，1用1備；

調(diào)節(jié)池進(jìn)水泵：Q=5.0 m3/h，H=50 m，N=1.1 kW，2臺，1用1備。

3.2 一體化反應(yīng)沉淀池系統(tǒng)

1) 混合池。處理水量3 m3/h，水力停留時間0.5 h，有效水深1.5 m，地上式鋼結(jié)構(gòu)，建筑尺寸L×B×H=1.0 m×1.0 m×2.0 m，環(huán)氧煤瀝青防腐結(jié)構(gòu)，1座。

2) 反應(yīng)池。處理水量3 m3/h ，水力停留時間0.5 h ，有效水深1.5 m ，地上式鋼結(jié)構(gòu)，建筑尺寸L×B×H=1.0 m×1.0 m×2.0 m，環(huán)氧煤瀝青防腐結(jié)構(gòu)，3 座。

3) 沉淀池。處理水量3 m3/h，水力停留時間9.33 h，有效水深5.5 m，表面負(fù)荷0.375 m3/(m2·h)，地上式鋼結(jié)構(gòu)，建筑尺寸L×B×H=4.0 m×2.0 m×6.0 m，環(huán)氧煤瀝青防腐結(jié)構(gòu)，1座。

4) 預(yù)處理出池。處理水量3 m3/h，水力停留時間1.5 h，有效水深7.5 m，半地上式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，建筑尺寸L×B×H=3.0 m×3.0 m×8.0 m，環(huán)氧煤瀝青防腐結(jié)構(gòu)，1座。

5) 預(yù)處理加藥系統(tǒng)。①采用機械隔膜泵向混合池內(nèi)投加氫氧化鈉，調(diào)節(jié)滲濾液pH=8.0～9.0，對原水進(jìn)行強化沉淀；②向反應(yīng)池內(nèi)投加鐵鹽混凝劑，通過其水解產(chǎn)物對膠體起到脫穩(wěn)作用，同時在水解、聚合反應(yīng)中形成的高聚物的強烈吸附架橋作用，使膠體被吸附粘結(jié)；③在反應(yīng)池中投加化學(xué)除硬劑，通過化學(xué)除硬劑與氫氧化鈉的聯(lián)合作用，能有效降低滲濾液中的硬度及部分無機離子濃度，起到穩(wěn)定水質(zhì)的作用；④在反應(yīng)沉淀池中投加PAM助凝劑，在混凝過程中強化沉淀效果，穩(wěn)定沉淀池出水水質(zhì)。

4 滲濾液處理工藝

4.1 砂濾過濾系統(tǒng)

沉淀池出水經(jīng)泵加壓后再進(jìn)入石英砂過濾器，進(jìn)一步去除滲濾液中的膠體物質(zhì)，防止對后續(xù)DTRO系統(tǒng)造成不利影響。砂濾器數(shù)量按具體處理規(guī)模確定，過濾精度為 50 μm，進(jìn)、出水端壓差超過 2.5×105Pa 的時候須執(zhí)行反洗程序。砂濾器反沖洗的頻率取決于進(jìn)水的懸浮物含量：對一般的垃圾填埋場，砂濾器反沖洗周期約為 100 h；對于 SS值比較低的原水，砂濾運行 100 h后若壓差未超過 2.5×105Pa也須進(jìn)行反沖洗，以避免石英砂過度壓實發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象。兩者以先到時間為自動激活砂濾反洗時間。砂濾水洗采用原水，氣洗使用旋片壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣。砂濾處理水量為3 m3/h，過濾速度為2.65 m/h，反洗強度為30.0 m/h，設(shè)備尺寸為Φ1.2 m×3.0 m，材質(zhì)為玻璃鋼。

4.2 兩級 DTRO系統(tǒng)

DTRO膜技術(shù)即碟管式膜技術(shù)(Disc Tube Module)，是一種專利型膜分離組件，專門針對高濃度料液的過濾分離而開發(fā)，至今已成功應(yīng)用近 30 a。

膜系統(tǒng)分為兩級DTRO，第1級反滲透需要從芯式過濾器后進(jìn)水，第2級反滲透處理第1級透過水。將原水儲罐出水泵送給反滲透設(shè)備，由砂濾器增壓泵提供壓力。為防止各種難溶性硫酸鹽、硅酸鹽在膜組件內(nèi)結(jié)垢，以有效延長膜使用壽命，在一級反滲透膜前加入一定量的阻垢劑，添加量按原水中難溶鹽的濃度確定。經(jīng)過芯式過濾器的滲濾液直接進(jìn)入一級反滲透高壓柱塞泵，DT膜系統(tǒng)每臺柱塞泵后都有一個減震器，用于吸收高壓泵產(chǎn)生的壓力脈沖，給膜柱提供平穩(wěn)的壓力。經(jīng)高壓泵后的出水進(jìn)入膜組件，膜組件采用碟管式反滲透膜柱，抗污染性強，物料交換效果好，對滲濾液的適應(yīng)性很強。

一級反滲透系統(tǒng)擬設(shè)2組，為串聯(lián)連接方式，第1組反滲透的濃液進(jìn)入串聯(lián)后置的第2組，各組處理的濃液 COD 濃度及鹽含量依次增加。二級反滲透設(shè)1組。此外，還應(yīng)注意以下事項。

1)滲濾液通過DTRO進(jìn)水泵提升壓力，并設(shè)置保安過濾器，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi)。

2)在管路中投加殺菌劑，防止微生物滋生，污染膜組件。投加阻垢劑，防止高價態(tài)離子的高倍濃縮而結(jié)垢。根據(jù)進(jìn)水pH，投加酸，防止相關(guān)離子因堿性環(huán)境而結(jié)垢。

3)通過高壓泵進(jìn)一步提升壓力，滿足反滲透的過濾要求。

4)加壓后進(jìn)入DTRO裝置進(jìn)行濃縮，產(chǎn)水去二級DTRO進(jìn)水箱，濃水回濃水池存儲后回灌于垃圾堆體。

5 系統(tǒng)運行結(jié)果與效益分析

5.1 系統(tǒng)運行水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站于2020下半年調(diào)試完畢試運行以來，系統(tǒng)運行基本穩(wěn)定，預(yù)處理+砂濾過濾系統(tǒng)+兩級DTRO工藝對秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液有很好的適應(yīng)性。2021年3月15日，委托甘肅領(lǐng)越檢測技術(shù)有限公司對秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站出水進(jìn)行檢測，各單元處理效果見表2。由表2可知，“預(yù)處理+砂濾過濾系統(tǒng)+兩級DTRO”工藝對滲濾液中高濃度有機污染物有較高的去除率，系統(tǒng)出水滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)排放要求。

表2 秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站各單元處理效果

5.2 系統(tǒng)運行效益分析

秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站實際運行費用包括能耗、藥劑消耗、操作人員工資及設(shè)備維修折舊費用等。兩級DTRO為成套裝置，自動化程度高，操作維護(hù)工作量小，本系統(tǒng)配置3人參與運行。藥劑費為5.25 元/m3,水電費12.5 元/m3，人工費3.00元/m3，設(shè)備維修折舊費0.25元/m3，合計噸污水處理費為21.00元/m3。

本項目可減排污水13 687.5 t/a(系統(tǒng)回收率按75%計算)，大大減輕了秦安縣生活垃圾填埋場的壓力，保障了秦安縣生活垃圾填埋場的安全運行，徹底解決了垃圾填埋場滲濾液的污染問題，有效保護(hù)了秦安縣當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，對秦安縣的社會、環(huán)境、經(jīng)濟持續(xù)良性發(fā)展起到了積極作用。

6 結(jié)論

秦安縣生活垃圾無害化處理場滲濾液處理站的工藝靈活、合理，有很好的處理效果，能最大程度適應(yīng)滲濾液的高COD、高氨氮、高鹽分及重金屬污染物的變化沖擊；通過靈活選擇開停預(yù)處理系統(tǒng)，解決了當(dāng)?shù)馗珊岛蜕儆甑纫蛩貙ο到y(tǒng)的影響，保障了滲濾液系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。采用預(yù)處理+砂濾過濾系統(tǒng)+兩級DTRO工藝，設(shè)備事故率低，人員占用少，操作簡單，系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，出水滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)排放要求，惡臭氣體收集及處理系統(tǒng)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—93)中二級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。由此可見，秦安生活垃圾滲濾液處理系統(tǒng)工藝在我國西北高寒地區(qū)有一定的推廣和借鑒意義。