填埋場(chǎng)滲瀝液組合處理工藝實(shí)踐分析

黎學(xué)誠(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

填埋場(chǎng)的建設(shè)與正常運(yùn)行直接關(guān)系到城市的形象和人民的正常生活。而填埋場(chǎng)在進(jìn)行垃圾填埋過程中會(huì)產(chǎn)生的滲瀝液，對(duì)垃圾滲瀝液處理的工藝合理性和經(jīng)濟(jì)性選擇需要長期探索。在進(jìn)行填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝及參數(shù)選擇和優(yōu)化需要結(jié)合具體填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)水量特點(diǎn)、原工藝特點(diǎn)和填埋場(chǎng)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合分析。結(jié)合目前填埋場(chǎng)滲瀝液越來越復(fù)雜的特點(diǎn)，單一的處理工藝不能達(dá)到最優(yōu)的處理效果，需要結(jié)合工程實(shí)踐，比選出技術(shù)及經(jīng)濟(jì)可行性較高的組合處理工藝。

1 生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)特點(diǎn)分析

滲瀝液的水質(zhì)特點(diǎn)與填埋場(chǎng)垃圾的成份、填埋時(shí)間、填埋構(gòu)造及降水量等相關(guān)。填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)復(fù)雜，屬于高濃度有機(jī)廢水，顏色發(fā)黑，富含有機(jī)物、氨氮、重金屬。填埋場(chǎng)滲瀝液污染物濃度隨填埋規(guī)模、使用年限、季節(jié)、天氣的變化會(huì)出現(xiàn)短期波動(dòng)和長期變化的復(fù)雜性。一般來說，填埋場(chǎng)旱季的滲瀝液濃度大大高于雨季。填埋場(chǎng)初期滲瀝液的氨氮濃度較低，BOD5/COD較大，而可生化性良好，但隨著使用年限的變化，氨氮濃度逐漸升高，BOD/COD下降，可生化性也變差，且不同時(shí)期的填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)變化大[1]。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)，并根據(jù)參與項(xiàng)目的實(shí)際情況，總結(jié)生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)特點(diǎn)如下：COD為10～25 g/L、BOD為5～8 g/L、氨氮為1.5～3.5 g/L、總氮為1.8～4.0 g/L、TP為15 g/L、pH為6～8。

2 國內(nèi)典型填埋場(chǎng)滲瀝液處理組合工藝

隨著技術(shù)方法發(fā)展和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，形成了各種不同垃圾滲瀝液處理方法，大致可歸納為生物法、物化法和土地處理法幾種。生物法主要為好氧生物處理和厭氧生物處理，其中好氧生物處理方法有好氧塘、傳統(tǒng)活性污泥法、好氧SBR法和MBBR法等，厭氧生物處理有厭氧SBR法、UASB法和厭氧濾池等。物化法主要有氨吹脫法、混凝沉淀法、高級(jí)氧化法、納濾技術(shù)和反滲透等。土地處理法主要有滲瀝液回灌、人工濕地法。結(jié)合以上處理方法和我國填埋場(chǎng)垃圾滲瀝液污染特征，目前中國在滲瀝液處理組合工藝應(yīng)用上主要有如下幾種形式。

2.1 外置式 MBR+NF/RO 工藝

“外置式 MBR+NF/RO ”工藝主要應(yīng)用在我國大、中型滲瀝液處理廠中。與傳統(tǒng)的重力分離技術(shù)比較，MBR 膜分離技術(shù)不僅占地面積小，還能提高生物反應(yīng)器系統(tǒng)的污泥濃度。另外，該組合工藝在深度處理上，選用NF/RO 處理工藝，能有效截留污染物中的大分子腐殖酸和小分子的水溶性腐殖質(zhì)，出水水質(zhì)穩(wěn)定、可靠，實(shí)現(xiàn)高效效果。但MBR技術(shù)和外置式超濾、NF、RO膜系統(tǒng)，與其他生物處理技術(shù)相比，不僅需要定期更換膜組件，還存在能耗較高的缺點(diǎn)。另外需要針對(duì)性采取措施對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生15%～25%的濃縮液進(jìn)行處理[2]。

2.2 AT-BC生物轉(zhuǎn)盤+曝氣池+芬頓氧化+生物濾池工藝

“AT-BC生物轉(zhuǎn)盤+曝氣池”工藝是通過綜合活性污泥法和生物膜法進(jìn)行組合處理的工藝，通過好氧與兼氧環(huán)境不斷交替變化，實(shí)現(xiàn)在低氧狀態(tài)運(yùn)行，能耗較低。深度處理采用兩級(jí)Fenton化學(xué)氧化+生物濾池，實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化目的，不僅抗沖擊能力強(qiáng)，對(duì)碳源的需求量也低。采用高級(jí)氧化方式對(duì)COD、TN、氨氮去除率均達(dá)到90%，且無濃縮液產(chǎn)生。但存在占地面積較大，需投加營養(yǎng)液、投加化學(xué)藥劑，產(chǎn)生較多化學(xué)污泥，同時(shí)處理過程需要嚴(yán)格結(jié)合水質(zhì)變化進(jìn)行pH、雙氧水與Fe2+摩爾比、Fe2+濃度等條件的調(diào)整，以滿足芬頓氧化反應(yīng)所需[3]。

2.3 氨吹脫+A/O/O生化池+內(nèi)置式MBR+NF工藝

“氨吹脫+A/O/O生化池+內(nèi)置式MBR+NF”工藝的處理原理主要是通過氨吹脫的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮的去除，避免高濃度氨氮影響生化效果。A/O/O生化池是由兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域串聯(lián)而成，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫碳功能與硝化功能獨(dú)立，從而提高系統(tǒng)的硝化效率。采用內(nèi)置MBR工藝，能耗相對(duì)較低，投資成本略為降低。但需要對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)行另外處理，同時(shí)氨吸收產(chǎn)品的銷路的問題也是使用該工藝需要重點(diǎn)考量的地方。如深圳下坪垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝就是采用該工藝的最佳代表，下坪場(chǎng)滲瀝液處理工藝中能有效解決氨吹脫塔尾氣吸收、硫酸銨結(jié)晶與產(chǎn)品銷路的問題，整體處理效果較好，能多年一直沿用。

2.4 兩級(jí)DTRO/STRO工藝

“兩級(jí)DTRO/STRO”通過選用純膜處理工藝，不需要生化工藝，整體系統(tǒng)設(shè)備占地少。通過采用DTRO或者STRO，加大了水流通道，實(shí)現(xiàn)抗污染的性能提升，出水水質(zhì)可靠。但采用純膜處理工藝的整體投資和運(yùn)營成本偏高，無法實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還需額外處理系統(tǒng)產(chǎn)生25%的濃縮液。

3 填埋場(chǎng)滲瀝液組合處理工藝調(diào)整分析

3.1 填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝現(xiàn)狀

下面結(jié)合某采用改良型厭氧填埋方式的生活垃圾填埋場(chǎng)案例進(jìn)行分析，該項(xiàng)目一期填埋場(chǎng)已封場(chǎng)，其滲瀝液NH3-N、TN和不可降解有機(jī)物的含量較高，但BOD5/COD值較低，可生化性差。二期填埋場(chǎng)在2019年8月實(shí)現(xiàn)投入試運(yùn)行，二期的H3-N含量低、BOD5/COD值較高，可生化性較好。一期滲瀝液排入1#調(diào)節(jié)池，二期排入2#調(diào)節(jié)池，不同期的滲瀝液水質(zhì)存在較大的差異，同時(shí)考慮到一期填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲瀝液所占比例較高，從提高滲瀝液的可生化性角度考慮，一旦二期滲瀝液產(chǎn)量高達(dá)一定量時(shí)，結(jié)合水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行2個(gè)調(diào)節(jié)池出水流量比的手動(dòng)控制，以滿足兩期混合滲瀝液的合理調(diào)配，然后將調(diào)配好的混合滲瀝液作為組合工藝的處理對(duì)象，處理工藝流程如圖1所示。

圖1 滲瀝液工藝處理流程圖

為了更好對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，需要對(duì)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)池、各工段和總出口出水的NH3-N、N、COD、TN等污染物含量、pH及電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和采集，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，下面對(duì)處理工藝存在問題統(tǒng)計(jì)如下：(1)進(jìn)水NH3-N、TN含量偏高，而COD偏低，同時(shí)m(C)/m(N)最低僅為1.3，可生化比較差。而出水的COD不穩(wěn)定，存在有時(shí)不符合規(guī)定情況，而TN一直未達(dá)標(biāo)。(2)MBR段COD去除率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求，為53.41%～66.45%，導(dǎo)致系統(tǒng)出水的COD超標(biāo)。MBR段對(duì)COD去除率偏低的主要原因：①老齡滲瀝液存在大量不可生化有機(jī)物，活性污泥對(duì)其吸附率低，從而影響到MBR段對(duì)COD的去除率；②碳氧化池進(jìn)水碳源不足引發(fā)C/N失調(diào)，導(dǎo)致響微生物生長受限，微生物不足導(dǎo)致MBR無法有效對(duì)COD進(jìn)行去除；③生化池內(nèi)的活性污泥存在含量不足的情況，系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的處理效率受到影響。(3)MBR段TN去除率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求，為49.15%，而 MBR進(jìn)水TN中NH3-N占比高，為81.57%，但出水卻出現(xiàn)最低占比1.10%的情況，這些數(shù)據(jù)都表明MBR存在反硝化效果差的現(xiàn)象，對(duì)原因進(jìn)行追溯，主要由于進(jìn)水碳源的不足，進(jìn)而對(duì)反硝化菌的生長形成限制。(4)設(shè)計(jì)參數(shù)存在問題，MBR生化池MLSS含量偏低，濃度不合理，從而影響MBR高污泥含量、高容積負(fù)荷、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。同時(shí)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)NF膜通量與國內(nèi)其他相近案例和規(guī)范相比，數(shù)值偏低，會(huì)加大NF膜堵塞的概率，導(dǎo)致膜通量下降。需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行需要NF 膜通量大小的控制和定期清洗。

3.2 工藝調(diào)整分析

3.2.1 外加碳源

基于對(duì)系統(tǒng)以上存在問題情況的分析，對(duì)工藝進(jìn)行一定的調(diào)整優(yōu)化。如進(jìn)行外加碳源補(bǔ)充，本項(xiàng)目結(jié)合進(jìn)水COD情況，最終確定選擇合適比例的葡萄糖作為碳源補(bǔ)充。通過在系統(tǒng)配水槽的位置進(jìn)行葡萄糖投加后，進(jìn)水COD和m(C)/m(N)實(shí)現(xiàn)了有效提升，其中COD提高1.6～2.0 g/L、m(C)/m(N)大于3.5。同時(shí)通過外加碳源調(diào)整對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的COD和TN的去除率也有一定的提升，分別由95.75%和75.96%提高至99.45%和98.58%，其中MBR段對(duì)COD和TN的去除率最高，分別由68.45%和40.28%提升至83.17%和93.96%，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)出水穩(wěn)定高效。

3.2.2 新老滲瀝液混合及參數(shù)調(diào)整

通過以上檢測(cè)與分析表明，除了碳源不足問題外，系統(tǒng)對(duì)COD和TN去除不符合要求的部分原因是因?yàn)槔淆g滲瀝液可生化性差所導(dǎo)致。為了處理這個(gè)問題，可以通過將2期滲瀝液混合處理，調(diào)整新老滲瀝液混合比例，以提高整個(gè)系統(tǒng)處理滲瀝液的可生化性。結(jié)合檢測(cè)結(jié)果，還需要對(duì)系統(tǒng)的整體抗沖擊負(fù)荷能力進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合本工藝特點(diǎn)，可以通過調(diào)整優(yōu)化MBR生化池污泥含量和NF膜通量實(shí)現(xiàn)此目的。經(jīng)過以上調(diào)整后，對(duì)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)算，結(jié)果顯示本系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

MBR 和以納濾(NF)、RO 為主的深度處理段組合而成的工藝由于自身優(yōu)勢(shì)，近些年在國內(nèi)新建填埋場(chǎng)滲瀝液處理中得到應(yīng)用和推廣。本研究所闡述的案例中通過選用 MBR+NF/RO 為主體的組合工藝，在結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)基礎(chǔ)上，在不增加設(shè)備及藥劑投資的情況下，實(shí)現(xiàn)兩期滲瀝液的混合，從而處理了一期老滲瀝液可生化性差的問題。同時(shí)結(jié)合檢測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整MBR生化池 MLSS 的質(zhì)量濃度為 15～25 g/L。最終提高系統(tǒng)出水 COD、NH3-N、TN 的去除率，并能確保穩(wěn)定達(dá)到 規(guī)范要求，能為同類型生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液處理借鑒。