阿蘇衛衛生填埋場滲濾液處理工藝分析研究

趙瑞東

（北京市環境衛生設計科學研究所，北京 100028）

阿蘇衛衛生填埋場位于北京市昌平區東南16 km、小湯山鎮西南4 km，阿蘇衛村西南900 m，二德莊村西700 m。該填埋場于1994年建成，并于當年12月26日投入運行，填埋場總占地面積60.4 hm2，設計填埋容量1 191萬m3，設計處理能力2 000 t/d，設計使用年限為13年。場內的垃圾滲濾液處理設施設計規模600 t/d，主要工藝段采用“A2O+MBR+NF+RO”，出水在廠區回用[1]。

1　垃圾處理工藝流程

該廠的垃圾處理工藝如圖1所示。從服務區域各轉運站運來的垃圾進廠后，首先進行稱重測量，然后運往填埋場進行填埋，填埋完畢后攤鋪壓實。填埋場內設填埋氣導排系統和滲濾液導排系統，填埋氣經導排系統輸送至發電機組進行發電，滲濾液經導排系統收集后，進入滲濾液處理設施進行處理。

圖1　垃圾處理工藝

2　滲瀝液處理工藝

2.1　滲瀝液處理工藝流程及水量平衡圖（見圖2）

圖2　滲濾液處理工藝流程及水量平衡圖

2.2　滲濾液處理工藝單元介紹

2.2.1調節池

設置調節池的目的是盡量減小滲濾液進水水量和水質的波動，提高對有機負荷的緩沖能力，防止生物處理系統負荷的急劇變化。

2.2.2厭氧系統

該站厭氧系統采用的是升流式厭氧污泥床（UASB）和厭氧復合床工藝（UBF），UBF是UASB的改進工藝，即UASB與厭氧濾池（AF）相結合的工藝。

在UASB反應器中，廢水均勻地進入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水與污泥顆粒的接觸過程。在厭氧狀態下產生的沼氣引起污泥床擾動。在污泥床產生的氣體中有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣體和附著在污泥顆粒上的氣體上升至反應器的頂部。污泥顆粒上升撞擊到脫氣擋板底部，引起附著的氣泡釋放，脫氣的污泥顆粒回到污泥層的表面。自由氣體和從污泥顆粒釋放的氣體被收集在反應器頂部的集氣室內。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進入到沉淀室內，剩余固體和生物顆粒從液體分離并通過反射板落回到污泥層的上面。

UBF反應器內部設有填料層，由于生物膜固定在填料表面，生成了一層厭氧生物膜，也就是罐內形成了厭氧生物床。形成的厭氧生物膜具有巨大的比表面積，不僅減少了微生物的流失，而且延長了其在反應器內的停留時間，提高了微生物濃度，當污水通過時，增加了水中有機污染物與厭氧生物膜接觸的機會，使厭氧反應更加充分，有機污染物去除率更高，也提高了氣水分離效率。同時，濾料還有截留上浮污泥和懸浮固體的功能，從而減小了出水懸浮物（SS），大大提高了厭氧罐的泥水分離效率[2]。

2.2.3兼氧池

兼氧池污水中的反硝化菌以原污水中的碳源有機物作為氫電子供體，以硝態氮作為電子受體，使從膜生物反應池回流的混合液中的硝態氮及亞硝態氮中的氮被還原成氮氣從水中逸出，從而達到除氮的目的。

2.2.4好氧池

在好氧條件下，好氧微生物通過新陳代謝作用，將污水中絕大部分有機污染物徹底分解為二氧化碳和水。

2.2.5MBR池

在好氧條件下，污水在硝化細菌的作用下將氨氮轉化為硝態氮，以達到去除污水中氨氮的目的。MBR（膜生物反應器）池中的硝化液通過泵回流至兼氧池。同時，污水在此單元實現泥水分離。MBR多采用微濾膜和超濾膜。微濾膜孔徑在0.1～10.0 μm，超濾膜孔徑范圍在0.01～0.10 μm。

2.2.6納濾

納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程，納濾膜與反滲透相比，其操作壓力更低，因此納濾又被稱作“低壓反滲透”或“疏松反滲透”。

2.2.7反滲透

反滲透（RO）膜是一種只允許水分子通過的半透膜。半透膜具有選擇透過性，能夠允許溶劑通過而阻留溶質。RO過程正是利用了半透膜的這一特性，以膜兩側的壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑透過而截留溶質從而實現濃液和清液的分離。

2.2.8濃縮液的處理

浸沒燃燒蒸發技術，是一種無固定傳熱面的蒸發方式。其特點是燃料在特殊燃燒器內燃燒產生的高溫氣體在液面下排出，與被蒸發液體直接接觸發生熱傳質。由于沒有固定傳熱面，因而避免了結晶、結垢等阻礙傳熱因素的影響，同時由于氣液交互、擾動劇烈、尾氣溫度低，所以熱效率高。浸沒燃燒蒸發器被廣泛應用于易結垢、高黏性、高沸點或強腐蝕性溶液的蒸發。尾氣或冷凝液中污染物的控制是SCE在滲濾液處理領域應用的限制條件之一[3]。

2.2.9污泥的處理

排泥泵定期將生化池中的污泥排至污泥濃縮池。濃縮后的污泥經過疊螺污泥脫水機處理后，生成的泥餅回填埋場填埋。

3　各工藝段處理效果

各工藝段的處理效果如表1～表7所示。

表1　調節池處理效果

表2　厭氧罐處理效果

表3　兼氧罐處理效果

表4　硝化池處理效果

表5　MBR處理效果

表6　NF處理效果

表7　RO處理效果

4　滲濾液處理工藝分析

阿蘇衛滲濾液設施的處理現狀是：每天產生滲濾液約1 000 t，每天處理量為600 t，處理能力不足，在雨季時，滲濾液量更會大幅增長，使得廠區需將滲濾液外運處理或減少進場垃圾量；每日系統產生的濃縮液在300 t左右，其中50 t進入浸沒式燃燒蒸發系統，另外的濃縮液全部回流到調節池；厭氧單元的COD（化學需氧量）去除率較低，MBR出水COD將近1 000 mg/L，如表2、表5所示；納濾膜組件更換較頻繁。

目前，阿蘇衛滲濾液處理設施出水水質能滿足出水要求，但設施基本處于滿負荷運行狀態，處理能力不能完全滿足每日滲濾液產生量，有擴建或新建廠站的必要。納濾膜組件出水水質較差并且頻繁更換，造成這種情況的原因有兩方面：一是濃縮液回流調節池造成無機鹽離子的累積，增大了膜前的滲透壓，二是COD在生化階段（厭氧和好氧）處理效果不好，從而加重了膜組件的處理負荷。從表1～表7可以看出，該滲濾液處理設施出水是達標的，但是厭氧段COD去除率僅為26%，一般厭氧反應器的COD的去除率在70%以上，說明厭氧段的處理不是很理想，這就導致MBR出水COD高達936 mg/L，對膜系統的運行造成直接沖擊[4]。

厭氧段處理效果欠佳可從以下幾方面考慮：厭氧處理前端滲瀝液中的泥砂未有效去除，懸浮物高，難以沉淀，導致厭氧反應器內泥砂量積累過多，減小了反應器有效容積，給厭氧及后續膜處理工藝運行帶來較大影響；微生物營養組合比例失調，一般厭氧反應需要的營養組合為COD：氨氮：磷=（100～500）:5:1；某些指標是否超量，如硫酸鹽含量應小于1 500 mg/L；控制進入系統的對微生物有毒害作用的物質濃度，如氰化物、酚類等。

5　結語

衛生填埋場垃圾滲濾液對環境危害極大，筆者通過分析阿蘇衛衛生填埋場的滲濾液處理工藝，提出以下建議。

（1）滲濾液處理工藝選擇要建立在對進水水質全面準確掌握的基礎上，優化設計參數，如生物反應器的有機處理負荷、膜組件的膜通量、藥劑的加藥量等。結合技術經濟分析，初次設計時，設計參數（生物反應器的有機處理負荷、膜組件的膜通量、藥劑的加藥量等）取值可適當保守。要考慮長遠，為未來預留空間，如為以后可能進行的改擴建項目預留場地、為以后新上物化處理設施預留場地等[5]。

（2）優化前處理段（生化段）的運行參數（如碳源、堿度、有機負荷、氮磷含量等），盡可能在前處理段降低COD、氨氮濃度，減輕膜分離單元的處理負荷，從而減少處理費用。例如，考慮采用吹脫塔降低氨氮濃度、在進入厭氧段前降低污水中的SS、泥沙含量等。通過技術經濟分析，研究通過化學沉淀、電滲析、離子交換等方法降低無機鹽濃度的可行性。