小型生活垃圾填埋場滲濾液處理技術路線探究

付 曉 郭毓麒 焦 陽 姚 麗

(山西省城鄉規劃設計研究院工程設計中心，山西 太原 030001)

小型生活垃圾填埋場滲濾液處理技術路線探究

付 曉 郭毓麒 焦 陽 姚 麗

(山西省城鄉規劃設計研究院工程設計中心，山西 太原 030001)

通過分析研究山西某小型垃圾填埋場現行滲濾液處理工藝，針對垃圾滲濾液的水質特點，提出了兩級DTRO工藝，并與其他處理工藝進行了比較，指出該工藝在處理小型生活垃圾填埋場滲濾液時具有工藝簡單、成本低廉的優勢。

生活垃圾，垃圾滲濾液，兩級DTRO，水質

依據生活垃圾成分、當地經濟水平及生活垃圾處理條件，山西省大部分縣城生活垃圾處理均優先考慮采用衛生填埋。衛生填埋處理具有應用廣泛、操作簡單、靈活性強、投資少和運行費用低等特點，但也存在垃圾滲濾液量大且處理難度高的問題。滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發酵等物理、生物、化學作用，同時在降水和其他外部來水的滲流作用下產生的含有機或無機成分的液體[1]，含有大量對人體和周邊環境有害的物質，若處理和處置方式不當，不僅會污染填埋場周邊土壤和地下水體，甚至可能對生態環境和人體健康帶來巨大危害。

1 滲濾液特點及處理難點

1.1 滲濾液的特點

垃圾滲濾液是在填埋過程中由于厭氧發酵、有機物分解、雨水沖淋等作用形成的多種代謝物質，具有以下幾個特點：1)有機污染物種類繁多，水質復雜；2)污染物濃度高，初期、中后期、封場后滲濾液水質變動范圍大，見表1[2]；3)一年中滲濾液產量變化大，滲濾液產量受降雨量影響較大，雨季明顯大于旱季；4)重金屬含量高，由于垃圾未經嚴格分類篩選，導致滲濾液中金屬離子濃度較高；5)氨氮含量高，約占TN的70%～80%；營養元素比例失調，P元素含量低，不利于微生物生長。正是由于滲濾液存在的上述特點給其處理工藝的選擇帶來諸多難點。

表1 國內典型填埋場不同年限滲濾液水質范圍(pH除外) mg/L

1.2 滲濾液處理難點分析

針對垃圾滲濾液的常規處理工藝有活性污泥法、厭氧生物處理(UASB)、厭氧與好氧相結合等，均建立在生物處理的基礎上，但生物處理工藝存在微生物受水質和水量影響較大、出水效果不穩定、操作復雜和占地面積大等問題。滲濾液處理工藝中的難點主要有：1)滲濾液中含有一定比例不可生物降解有機物，污水處理廠常規一級和二級處理工藝難以分解去除；2)填埋場晚期滲濾液C/N比較低，無法滿足脫氮反硝化時系統對碳源的需求；3)自滲濾液產生開始至封場后，滲濾液可生化性指標變化范圍很大，普通活性污泥或其他生物處理工藝很難適應，尤其后期BOD5/COD降至0.1～0.2，不利于生物降解。

2 某小型生活垃圾填埋場滲濾液處理概況

某縣城位于山西省北部，屬內陸黃土高原區，縣城生活垃圾填埋場于2012年投入使用，日處理規模為140 t/d，填埋場庫容120萬m3，為小型垃圾填埋場。配套滲濾液處理系統于2015年建成并投產，處理規模為40 m3/d，采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝，反滲透濃縮液回灌至填埋區。

2.1 設計進出水水質

垃圾填埋場的滲濾液原水水質變化范圍大，主要依據城市所在地理位置和居民生活習性判斷生活垃圾的成分，同時參考周邊區域垃圾填埋場滲濾液的水質特點進行確定，進水水質見表2。

表2 設計進水水質 mg/L

填埋場滲濾液出水水質應達到GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準中表2的要求，具體要求見表3[3]。

表3 設計出水水質

表4 主要污染物去除效果預測

2.2 工藝要點

1)各工段去除效果。垃圾滲濾液處理工藝采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”，結合預處理及深度處理工藝特點，并參照同類工藝運行參數，各工藝段主要污染物去除效果預測見表4。

從表4中可以看出，采用“物化預處理+兩級DTRO膜”處理工藝完全可以使垃圾滲濾液處理站出水滿足排放標準的要求。

2)預處理工藝。該填埋場滲濾液預處理工藝為“藍式過濾+砂濾+芯濾”，目前系統運行穩定，且“DTRO”膜運行狀況良好，出水水質完全可以達標。雖然預處理工藝設置混凝沉淀設施可以減輕后續DTRO膜系統的壓力，延遲膜系統的使用壽命，但需配套增加污泥提升及脫水設備，不僅增加了工程占地面積和工程投資，而且污泥脫水至含水率60%以下后最終仍進入垃圾填埋場處置。“DTRO”膜系統為專門針對高濃度料液的過濾分離而開發的，適應性好，一級DTRO膜壽命可達3年以上，二級DTRO膜壽命長達5年[4]。因此，在垃圾處理規模較小，專業人員較為短缺，用地較為緊張的填埋場，滲濾液預處理工藝宜采用“藍式過濾+砂濾+芯濾”。

3)“DTRO”膜系統。經過濾與中和等物化預處理后的滲濾液通過高壓柱塞泵進入膜系統，膜系統為兩級“DTRO”膜組件。經一級DTRO膜處理后的濃縮液直接排入濃縮池進行回灌處理，濃縮液約8.7 m3/d，為處理水量的21.75%；一級透過液則進入二級高壓泵等待二級DTRO進一步處理，透過液約34.7 m3/d，為處理水量的86.75%。由于二級處理濃縮液會重新進入芯式過濾器，故一級DTRO膜處理水量大于總進水量。

一級透過液經二級高壓泵直接進入二級DTRO膜系統，二級DTRO濃縮液水質遠好于滲濾液原水，可進入一級系統的進水端合并處理，濃縮液約3.5 m3/d，為處理水量的8.75%；二級透過液直接排入脫氣塔處理，共31.3 m3/d，為處理水量的78.26%。“砂濾+芯濾+兩級DTRO”工藝流程見圖1。

2.3 DTRO工藝優點

兩級DTRO膜處理工藝是基于碟管式反滲透的工藝運用，DTRO膜柱獨特的結構使其具有以下特點：1)受外界因素影響小，可以適應填埋場不同填埋階段的滲濾液水質，不受可生化性影響，出水水質好，出水穩定；2)工藝流程及操作簡單，集成及自動化程度高，建設周期短，占地面積小；3)采用移動式或集裝箱式處理設備，可實現多個垃圾場或污水產生源的連片處理，同時也可用于突發水污染事故的應急處理；4)最低程度的膜結垢和污染現象，膜使用壽命長，組件易于維護，可循環使用；5)運行靈活，調試、啟動迅速，運行費用低，尤其適宜規模較小的填埋場。

3 DTRO膜系統運行成本分析

在達到高水平的排放標準的前提下，相對于其他工藝，碟管式反滲透技術工藝流程最短，能耗低，運行費用省。在同樣可以達到新標準的處理工藝中，兩級DTRO相比于其他工藝所節約的處理成本可彌補一次性建設投資較大的缺陷[5]。通過對國內數座采用不同工藝的垃圾滲濾液處理廠運行情況研究表明，“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理系統投資約為10萬元/m3～15萬元/m3，運行成本約為25元/m3～30元/m3；“生化處理+NF+RO”處理系統投資約為8萬元/m3～11萬元/m3，而運行成本約27元/m3～36元/m3。列舉7座垃圾滲濾液處理廠部分運行參數，詳見表5。

表5 垃圾滲濾液處理廠運行參數

4 結語

1)對山西省北部某小型生活垃圾填埋場滲濾液采用“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝進行處理，出水各項指標均達到或優于GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準表2要求。

2)雖然“砂濾+芯濾+兩級DTRO”處理工藝投資較“MBR+NF+RO”略高，但集成化高，占地面積小，出水穩定，運行費用較省，較適用于用地緊張的小型溝谷垃圾填埋場滲濾液處理。

[1] HJ 564—2010，生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術規范(試行)[S].

[2] GB 50869—2013，生活垃圾衛生填埋處理技術規范[S].

[3] GB 16889—2008，生活垃圾填埋場污染控制標準[S].

[4] 李 麗，蘇 鳳，張 興.MBR+兩級DTRO系統處理垃圾滲濾液工程案例分析研究[J].環境科學與管理，2014，39(9):120-124.

[5] 羅 潔.兩級DTRO工藝處理垃圾滲濾液的生產性試驗研究[D].長沙：湖南大學，2014：47-48，120-124.

Abstract: Through analyzing current leachate processing technologies of the small-scale household garbage landfill in Shanxi province, in light of waste leachate water features, the paper puts forward two-grade DTRO technology, and makes a comparison with other processing technologies, and finally points out that: two-grade DTRO technology has the advantages of simple construction technology and low cost in processing leachate of small-scale household garbage landfill.

Key words: household garbage, waste leachate, two-grade DTRO, water quality

Inquiry on leachate processing technology route of small-scale household garbage landfill

Fu Xiao Guo Yuqi Jiao Yang Yao Li

(ShanxiUrban-RuralPlanningDesignAcademyEngineeringDesignCenter,Taiyuan030001,China)

2016-03-11

付 曉(1984- )，男，工程師； 郭毓麒(1983- )，男，工程師； 焦 陽(1984- )，男，工程師； 姚 麗(1989- )，女，助理工程師

1009-6825(2016)15-0123-02

X705

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