生活垃圾填埋場滲瀝液處理優化研究

根據《中國城市建設統計年鑒》對生活垃圾處理情況的統計數據顯示，截至2017 年底，我國生活垃圾衛生填埋場共有654座，日均無害化處理能力可達36.05 萬t/d，衛生填埋技術在未來很長的時間里對生活垃圾處理上仍占主導地位。生活垃圾在填埋過程中，所產生的垃圾滲瀝液存在水量水質波動較大、氨氮濃度高、滲濾液色度大、營養元素比例失調、重金屬含量高、有機污染物種類繁多，濃度高且變化范圍大等特征，因而其處理工序和設備繁多，處理和運行成本遠高于一般生活污水和工業廢水處理方式。鑒于傳統的簡單生化法處理滲瀝液的技術未能滿足達標排放且運行效果低于設計效果，本文對生活垃圾滲瀝液處理工藝進行系統比選，得出一種能夠有效降低污染物負荷且滿足排放標準要求的滲瀝液處理方案。

1 生活垃圾填埋場滲瀝液的組合處理工藝

由于填埋場垃圾滲瀝液具有高氨氮和難降解的特點，我國在垃圾滲濾液處理實際工程中更加注重組合工藝的使用，從而實現工藝操作條件的優化和處理成本的降低。現階段，垃圾滲瀝液的主要處理技術路線為①“預處理+生物處理+深度處理”；②預處理+兩級碟管式反滲透。

1.1 預處理+生物處理+深度處理

“預處理+生物處理+深度處理”作為常規的滲瀝液處理工藝，具有工藝技術成熟、處理效果佳、處理成本低特點。

預處理技術主要包括吸附法、混凝沉淀法、氧化還原法及氨氮吹脫法等。根據不同垃圾滲瀝液的水質特點選擇適當的預處理工藝，能有效解決滲瀝液濁度、色度及含有難降解有機物，為后續處理打好基礎。根據目前國內運行較好的滲瀝液處理工藝，預處理多采用厭氧處理工藝和混凝沉淀工藝。

生物處理主要目的是實現去除有機物和生物脫氮，其處理方式主要包括好氧生物處理法和厭氧生物處理法。在實際工程中應用較多的生物處理工藝是膜生物反應器（MBR），即采用超濾取代傳統的二沉池，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應器中，通過提高生化反應器內的污泥濃度，從而提高了反應器的容積負荷，減小反應器容積。相對于傳統生化處理系統，MBR 具有膜系統的高截留率特點，能夠有效截留水體中全部微生物及部分大分子難溶性有機污染物，延遲污泥齡的同時，為硝化細菌的生長和繁殖提供條件，從而提高脫氮效率和COD 的去除率。

經過生物處理工藝后的垃圾滲瀝液的出水的COD、總氮還需要進一步深度處理才能滿足達標排放。研究表明滲濾液中含有的類色氨酸、小分子的類富里酸和類腐殖酸物質需要依靠深度處理技術才能去除。常用的深度處理主要是納濾膜（NF）和反滲透膜（RO）技術。碟管式反滲透（DTRO）工藝就是通過RO 技術發展而來，對填埋場滲瀝液具有優良的處理效率。

但隨著填埋場垃圾滲瀝液“場齡”的增大，其可生化性逐年降低且氨氮大幅增加，“預處理+生物處理+深度處理”工藝對于生化處理系統的運行管理難度加大。另外，該工藝應用中由于膜系統本身的特點，導致產出清水時還會產生濃縮液，對于膜系統產生的濃縮液的處理也是困擾滲瀝液處理的另一難點問題。

1.2 預處理+碟管式反滲透

碟管式反滲透(DTRO)是一種新型的反滲透處理技術，針對垃圾滲濾液處理開發的一種專利型膜分離設備，具有一定的優勢，在我國垃圾滲濾液的處理項目中得到廣泛的應用。“預處理+碟管式反滲透（DTRO）”處理工藝的核心技術在于碟管式反滲透膜的獨特結構形式，通過優化后續碟管式反滲透膜的進水水質，從而保護膜組件的高效運行。

根據實際工程設計，本工藝中預處理多采用水質調節和物理截留的方法。該預處理工藝也可采用技術較成熟的混凝、沉淀工藝，有效地優化膜系統的進水水質。

碟管式反滲透技術源于德國，近年來我國多個生活垃圾填埋場滲瀝液處理項目中也采用DTRO 系統。碟管式膜組的優良性能依賴于品質優良的反滲透膜片和導流盤。根據不同項目的不同的進水水質、出水要求特點和對工程成本的要求不同，垃圾滲濾液處理系統可采用兩級DTRO、單級DTRO、MBR+單級DTRO/NF、DTRO 與DTNF 等組合工藝。

“預處理+碟管式反滲透（DTRO）”處理系統具有集成度和自動化程度較高、占地面積相對常規處理工藝小、操作方便等優點。但與常規處理工藝一樣，需要考慮濃縮液的處理處置問題。因此，實際工程中，通過膜生物處理系統（MBR）與碟管式反滲透的組合處理工藝作為生化處理的后續處理階段，能夠保證出水達標排放。

2 工程實例分析

廣州市某生活垃圾填埋場垃圾滲瀝液處理工藝選擇則需要結合多方面的因素進行考量和比選論證，如：①需保證高濃度垃圾滲瀝液處理后穩定達標。②適應滲瀝液水質變化較大的特點，選取的工藝技術與設備必須針對各時段不同的水質特征。③在工藝可靠的前提下節省投資和運行費用。綜上所述，本設計工藝技術路線選用“UASB+MBR+一級DTRO”為核心的處理工藝，以確保達到廣東省地方排放標準。

在厭氧生化處理工藝選擇上，本項目在多種厭氧反應器進行比選后，采用升流式厭氧污泥床反應器（UASB）作為生化處理路線環節中厭氧處理單元的構筑物選型，主要是基于UASB具有單位建設投資較低、運行管理與維護簡單，并且是珠三角地區比較有影響力的垃圾滲瀝液成功運營的實例。

在好氧生化處理工藝選擇分析上，通過對氧化溝工藝、SBR工藝、膜生物反應器（MBR）工藝對比分析上，同時結合本項目填埋場有較多焚燒發電廠產生的滲瀝液參雜，根據進水水質預測分析，原水的C/N 比超過10：1，其水質條件完全可以采用生化工藝進行脫氮，

節省設施投資。本設計好氧單元工藝推薦采用MBR 系統，主要是好氧生化能使有機物最大程度地降解并接近排放標準，降低深度處理的難度和成本。同時，MBR 系統的污泥濃度高，系統占地面積小。其次，MBR 工藝能夠方便地實現生物脫氮，特別適用于垃圾滲瀝液這種氨氮較高的污水。再次，由于采用超濾膜進行泥水分離，MBR 工藝能夠使得出水最優，有利于后續深度處理。經過MBR 生化處理后，雖然滲瀝液中BOD5、氨氮等指標可以滿足排放標準，但由于有機物濃度太高，COD 仍然存在超出標準的可能。

反滲透處理主體工藝選擇分析上。納濾膜和反滲透膜分離機理相同。但反滲透膜能從水溶液中分離除去0.3～1.2nm的溶質分子，優于納濾的截留界限，去除低分子量有機物可達100%。考慮到本設計出水水質需滿足廣東省水污染物排放限值第二時段一級標準的要求，因此，深度處理選擇反滲透膜工藝，運行穩定性和安全高。反滲透膜組件的類型主要有卷式膜組件和碟管式膜組件，本設計采用碟管式反滲透膜（DTRO）工藝處理生化處置后的垃圾滲瀝液。

經過對各種垃圾滲瀝液處理工藝及其組合進行比選論證，結合本設計高濃度、水質復雜的垃圾滲瀝液特點，從保證滲瀝液處理達標排放以及工藝處理單元優化組合的角度出發，最終確定采用生化處理和深度膜處理相結合的工藝路線。本項目工藝流程如圖1 所示。

圖1 滲瀝液處理工藝流程圖

3 結語

由于生活垃圾填埋場中滲瀝液水質存在一定的特殊性，加之我國對其處理工藝還未達到成熟的階段。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。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，從整體上將垃圾滲瀝液的處理效率提升到一個新層次。以上基于實踐案例工藝設計的基礎上分析，通過項目后期的運行效果表明，“UASB+MBR+一級DTRO”為核心的處理工藝能有效處理該垃圾填埋場垃圾滲瀝液，經濟效益良好。