垃圾滲瀝液生物法處置技術探討

2021-01-17 17:12:15王潔鈴王潔陳藝娟林靜

科學與生活 2021年32期

王潔鈴王潔陳藝娟林靜

摘要：垃圾焚燒發電廠的滲瀝液處理問題已經成為當今社會重點關注的環境問題之一。以“UBF厭氧+MBR+NF+RO”為主的組合工藝應用在生活垃圾焚燒發電廠滲瀝液處理及主要設計參數，從整體上將垃圾滲瀝液的處理效果提升到一個新層次，降低了滲瀝液處理綜合成本。

關鍵詞：垃圾焚燒，滲瀝液，處理技術

Abstract： The leachate treatment of waste incineration power plant has become one of the key environmental issues in modern society.The combined process of "UBF anaerobic +MBR+NF+RO" is applied to the leachate treatment and main design parameters of the domestic waste incineration power plant to improve the overall treatment effect of garbage leachate to a new level and reduce the comprehensive cost of leachate treatment.

Key words： waste incineration， leachate，treatment technology

引言

垃圾焚燒發電廠的滲瀝液水質復雜，受垃圾成分、天氣條件及填埋時間等條件的影響。滲瀝液中有機污染物種類繁多，色度大，濁度高，化學需氧量、無機鹽、氨、氮含量高于普通污染幾個數量級，普通生物處理技術難以達到理想的處理效果，而滲瀝液是填埋產生的不可逃避的二次污染物[1]。因此，垃圾滲瀝液的妥善處理成為一項重要的環境保護措施。

1水量與水質

1.1滲瀝液水量

根據國內類似城市生活垃圾焚燒發電廠的經驗，垃圾滲瀝液產生量約占垃圾總量15%左右，個別季節稍高。因此，按全廠垃圾焚燒量為1500t/d，垃圾池滲瀝液量取300t/d[2]。另外考慮垃圾卸車平臺、高架橋面、汽車的沖洗廢水和車間地面的沖洗水量，外加雨季時對滲瀝液的增加量，滲瀝液處理站的設計處理規模取450t/d。廠區進料道路及棧橋前10min雨水，收集排入消防廢水池及初期雨水收集池，再提升進入滲瀝液處理站處理。

滲瀝液主要來源于兩部分，其一是大氣降水通過陳腐垃圾表面滲透進入垃圾堆體，其二是陳腐垃圾本身所含的水份和陳腐垃圾中有機物被微生物分解所產生的水份[3]。垃圾焚燒廠產生的廢水主要有生活污水、生產污水、垃圾滲瀝液及沖洗污水等，主要污染因子有pH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、大腸桿菌群等，廢水種類及濃度見表1。

1.2滲瀝液設計進、出水水質

垃圾滲瀝液是一種水質水量變化大、微生物營養元素比例失調，污染很強的高濃度、難處理的有機廢水[4]。垃圾滲瀝液中的污染物成分復雜，毒性大，污染物濃度高，可在環境中存留相當長時間，如果讓其自然降解，

至少需要15年時間才能達到國家排放標準，具生物積累性，致癌、致畸、致基因突變，對人體健康和生態環境構成嚴重威脅。生活垃圾滲瀝液的主要特點是有機污染物CODcr、BOD5指標高，可生化性較好，氨氮高。參考國內同類型生活垃圾焚燒發電廠滲瀝液的水質，預測本項目滲瀝液的主要污染物指標見表2。

2滲瀝液處理方式的選擇

按照國家環保總局的要求“垃圾滲瀝液處理系統能否確保垃圾滲瀝液全部焚燒，垃圾滲瀝液處理系統發生故障產生事故排放，是否設置足夠容積的垃圾滲瀝液事故收集池”，結合本工程的實際情況，進行滲瀝液收集和處置系統的設計[5]。

第一種方式：回噴至焚燒爐內處理工藝。

回噴至焚燒爐內處理只有進廠垃圾含水率較低、熱值高達6280kJ/kg時才有可能，目前生活垃圾熱值偏低、含水率高，回噴滲瀝液至爐內焚燒是不可行的。若采用先通過蒸汽將滲瀝液濃縮后，將濃縮液噴入焚燒爐內進行焚燒的工藝，但這要消耗大量的蒸汽，每處理一噸的滲瀝液預計將減少約800kg的蒸汽，而800kg的蒸汽將產生電能160kW·h，直接減少收入100元[6]。發電收入的減少勢必要導致垃圾貼費的增加，因此是不經濟的。目前只能在焚燒爐預留回噴口，擇機選擇回噴。

第二種方式：滲瀝液無害化處理工藝。

滲瀝液是高濃度難降解的污水，要達到的處理標準通常采用組合工藝來處理。滲瀝液先經過生物處理，去除大部分可生化降解有機物，再經過超濾、納濾、也可加反滲透處理[7]。視環保要求達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）表1和表4中的三級排放標準。其出水重金屬執行《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）中表2現有和新建生活垃圾填埋場污染物排放質量濃度限值。其中色度、氨氮和磷酸鹽指標執行《污水排入城市下水道水質標準》（CJ343-2010）的B級要求后，經市政污水管網納入城市污水處理廠進一步集中處理。

本項目現階段主要選擇滲瀝液無害化處理工藝。

3滲瀝液處理工藝

3.1 UBF厭氧處置單元

1）生活垃圾焚燒車間垃圾池的滲瀝液通過提升泵提升進入滲瀝液調節池，在調節池內對滲瀝液的水質和水量進行均化。

2）UBF厭氧反應池溫度控制在35℃;調節池的出水通過管道在UBF厭氧池內底部進水，上部溢流出水;池內設置污泥內循環系統;池內產生的沼氣通過池上部三相分離器分離后集中收集處理;池內設置填料層[8]。滲瀝液在UBF厭氧反應系統中停留一定的時間后，滲瀝液中大分子有機物、難降解有機物被水解為小分子及易降解的有機物，為后續處理提供較好的進水條件。

3）動態厭氧的出水進入膜生物反應器（MBR）系統，MBR系統包括反硝化系統、硝化系統及超濾系統，在運行中，硝化池中的混合液回流到反硝化池，使反硝化菌有足夠的NO3-作為電子受體，從而提高反硝化速率。膜生物反應器中微生物菌體通過高效超濾系統從出水中分離，確保大于0.02μm的顆粒物、微生物和與COD相關的懸浮物安全地截留在系統內，從而使水力停留時間和污泥停留時間得到真正意義上的分離[9]。MBR系統產生的剩余污泥定期排入污泥收集池進行處理。

3.2 MBR處置單元

膜生物反應器（MBR）作為污水處理系統的一種新技術近年來引起了很大的關注，相對傳統的活性污泥法，MBR用膜分離來取代活性污泥法沉淀池的沉降分離，除了能維持高濃度的活性污泥外，還具有處理效率高、池容積小、占地面積小、易于安裝、運行操作方便等優點。

MBR可以在高濃度的活性污泥條件下進行生物反應，大大地減小池容積[10]。在MBR中，含有更多有機組分的污水在短時間內或在更小的空間內可以被分解，生物反應速度較快。它不僅可以降解BOD等有機物，還具有硝化除氮的功能。而且，在MBR中不需要二沉池。

采用外置管式膜生物反應器，在優化生化方面有顯著的優越性：

1）污染物去除率高，抗污泥膨脹能力強，出水水質穩定可靠、無懸浮物;

2）膜生物反應器實現了反應器污泥齡SRT和水力停留時間HRT的徹底分離，設計、操作大大簡化;

3）膜的截流作用避免了微生物流失，生物反應器內可保持高的污泥濃度，從而提高體積負荷，降低污泥負荷，且MBR工藝略去二沉池，大大減少占地;

4）由于SRT很長，生物反應器又起到了“污泥硝化池”的作用，從而顯著減少污泥產量，剩余污泥產量低，污泥處理費用低;

5）由于膜的截流作用使SRT延長，營造了有利于增殖緩慢的微生物[11]。如硝化細菌生長的環境，可以提高系統的硝化能力，同時有利于提高難降解大分子有機物的處理效率和促使其徹底的分解;

6）MBR曝氣池的活性污泥不因產水而損失，在運行過程中，活性污泥會因進入有機物濃度的變化而變化，并達到一種動態平衡，這使系統出水穩定并有耐沖擊負荷的特點;

7）較大的水力循環導致污水的均勻混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面積[12]。MBR系統中活性污泥的高度分散是提高水處理效果的又一個原因，普通生化法水處理技術形成較大的菌膠團難以相比;

8）膜生物反應器易于一體化，易于實現自動控制，操作管理方便。

3.3 NF處置單元

在MBR池前端設置反硝化，通過回流泵，使污水在反應池中交替處于好氧、缺氧和厭氧條件，這樣可以方便的除磷脫氮。同時這種環境條件的不斷變化也可以有效地抑制絲狀菌的生長。

1）超濾出水進入貯水罐，貯水罐的出水先進入保安過濾器再進入納濾系統，納濾系統的出水分為兩部分：一部分是滲瀝液進入反滲透系統;一部分是濃縮液排入濃縮液貯存池。

2）納濾出水進入反滲透處理系統，滲瀝液中的污染物進一步得到去除[13]。反滲透的濃縮液排入濃縮液貯存池。

3）滲瀝液處理系統產生的剩余污泥進入污泥儲池，經污泥泵提升，進行濃縮、脫水處理后運至垃圾池焚燒處理。滲瀝液處置工藝流程圖見圖1。

4主要建筑物及設備參數

本項目建設滲瀝液處理站處理能力為450m3/d。主要建構筑物如表3所示。

滲瀝液處理站的事故池及調節池、厭氧、硝化池等為池類砼壁板結構，膜車間為鋼筋砼框架結構[14]。滲瀝液處理站周邊也用C20擋墻進行支護。

5工藝運行效果

本項目生活垃圾滲濾液等高濃度生產廢水經廠內新建滲濾液處理站預處理[15]。生活污水等低濃度廢水經廠內處理后，外排尾水中第二類污染物（pH、COD、BOD5、懸浮物）執行GB8978-1996《污水綜合排放標準》表 4 中最高允許排放濃度的三級標準，色度、總氮、氨氮、總磷等參照 GB/T31962-2015《污水排入城鎮下水道水質標準》B 等級標準，第一類污染物（總汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛）執行 GB16889-2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》表 2中的排放濃度限值要求后，通過管道送到污水處理廠處理，達到 GB18918-2002《城鎮污水處理廠污水排放標準》一級 A 標準后排放。具體標準值見表4。

6結語

根據不同滲瀝液水質特點選擇發展出最高效的組合工藝，加強不同工藝之間的橫向與縱向的研究。同時，注重滲瀝液處理工藝的選擇符合每階段的垃圾填埋場滲瀝液處理相關標準規范，綜合多種處理工藝的處理效果，使用 “UBF厭氧+MBR+NF+RO”的綜合處理工藝，能夠保證在滿足處理基本標準的情況下有較好的處理效果。從整體上將垃圾滲瀝液的處理效率提升到一個新層次，降低滲瀝液處理綜合成本是未來垃圾滲瀝液處理不懈努力的方向。由于生活垃圾填埋場中滲瀝液水質存在一定的特殊性，在實際滲瀝液處理工藝設計中，需結合我國垃圾滲瀝液處理工藝的多樣化發展，不斷總結經驗，以處理精細化和垃圾滲瀝液的資源化利用為發展方向，因地制宜，尋求更合理經濟的滲瀝液處理技術。

參考文獻

[1]張益，趙由才.生活垃圾焚燒技術[M].北京：化學工業出版社，1999.

[2]胡晨燕.生活垃圾焚燒廠滲瀝液物化處理的工藝與機理研究[D].同濟大學，2006.

[3]蘭建偉，顏學洪，曾賢桂.垃圾焚燒廠中滲瀝液的處理[J].工程設計與建設，2004，36（5）：36-37.

[4]戎靜.生活垃圾焚燒廠滲瀝液濃縮液處理工藝綜述[J].環境衛生工程，2017，25（2）：56-57.

[5]陳少明.UASB-MBR-NF-RO工藝在生活垃圾焚燒電廠滲瀝液處理中的應用[J].廣東化工，2017，44（14）：179-180.

[6]艾恒雨，孟棒棒，李娜，等.我國垃圾滲瀝液膜濃縮液處理現狀與污染控制建議[J].環境工程技術學報，2016，6（6）：553-558.

[7]朱衛兵，李月中，龔方紅.MBR工藝在垃圾焚燒發電廠滲瀝液處理中的應用[J].江蘇工業學院學報，2008，20（2）：17-19.

[8]肖誠斌，龐保蕾，任艷雙，等.垃圾焚燒發電廠垃圾滲瀝液處理工程實例[J].中國給水排水，2012，28（10）：77-79.

[9]華佳，高林生.UBF-MBR工藝處理垃圾滲瀝液的工程實例[J].環境科技，2013，26（1）：26-29.

[10]田愛軍，吳云波，黃娟，等.UBF-MBR-NF-RO工藝深度處理垃圾滲瀝液廢水[J].環境科技，2014，27 （1）： 76-79.

[11]肖誠斌，龐保蕾，任艷雙，等.垃圾焚燒發電廠垃圾滲瀝液處理工程實例[J].中國給水排水，2012，28（10）： 77-79.