垃圾填埋場滲濾液處理工藝與評價(jià)分析

文_郭尊孟 張臻 廣東智環(huán)創(chuàng)新環(huán)境科技有限公司

我國的垃圾滲濾液處理工藝目前已有較大的革新，排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格帶動了滲濾液處理工藝的快速發(fā)展。近年來，隨著生物法和膜法深度處理工藝在我國垃圾滲濾液處理工程的廣泛應(yīng)用，一定程度上保證出水水質(zhì)質(zhì)量，但在不同工程實(shí)例中也會存在總氮不達(dá)標(biāo)等問題，非常有必要加強(qiáng)對滲濾液處理工藝歸納與對比，優(yōu)化不同工程和不同種類滲濾液工藝適用性，并結(jié)合具體工程實(shí)踐中滲濾液工藝處理存在的問題進(jìn)行改造優(yōu)化。

1 垃圾填埋場滲瀝液處理工藝進(jìn)展

目前國內(nèi)外在對滲濾液處理工藝研究中，對滲濾液水質(zhì)非常關(guān)注，通過將填埋場滲濾液年齡分成“青年”（1年內(nèi)）、“中年”（1～5年）和“老年”（大于5年）三種類型，不同類型的滲濾液水質(zhì)在pH值、COD、NH4+、BOD5／COD、TOC／COD、重金屬、生物降解能力等存在在一定的差異，如“青年”滲濾液水質(zhì) pH值<6.5、COD（g/L）>15、NH4+（mg/L）<400、BOD5/COD為0.5～1.0、TOC/COD<0.3、重金屬>2、生物降解能力強(qiáng)；“中年”滲濾液水質(zhì)pH值6.5～7.5、COD（g/L）為3～15、NH4+（mg/L）為 400、BOD5/COD為 0.1～0.5、TOC/COD為0.3～0.5、重金屬<2、生物降解能力中等；“老年”滲濾液水質(zhì)pH值>7.5、COD（g/L）<3、NH4+（mg/L）>400、BOD5/COD<0.1、TOC/COD>0.5、重金屬<2、生物降解能力低。

針對這些滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)以及水質(zhì)隨時(shí)間變化的特征，目前國內(nèi)外相關(guān)研究人員注重應(yīng)用組合工藝的方式處理填埋場垃圾滲濾液，通過多種工藝組合的協(xié)同作用克服單個(gè)工藝的局限，實(shí)現(xiàn)對滲濾液的有效處理。目前，我國應(yīng)用較為廣泛和成熟的工藝為“厭氧＋生化＋膜深度處理”工藝路線。其中，典型滲濾液處理工藝路線主要有①生化和物化過程相結(jié)合的工藝，如“高效厭氧＋氨吹脫＋A/O接觸氧化＋NF”，通過增加的納濾技術(shù)，可有效去除生化難以降解的溶解性有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)氨氮去除效率高達(dá)95%以上，CODcr去除率高達(dá)85%以上。目前該技術(shù)已應(yīng)用于我國一些填埋場垃圾滲濾液處理改造工程中，運(yùn)行費(fèi)用約為26元/m3。②物理化學(xué)－生物－高級氧化組合技術(shù)，如“氨吹脫＋UBF＋SBR＋深度處理”工藝，為了確保后續(xù)工藝水質(zhì)穩(wěn)定和降低后續(xù)處理負(fù)荷，該工藝選用氨吹脫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)池、沉淀池作為預(yù)處理系統(tǒng)；UBF實(shí)現(xiàn)滲濾液有機(jī)大分子物質(zhì)的有效分解，臭氧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難降解污染物有效去除，這些都能為后續(xù)膜處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行做好保障。③物理化學(xué)－生物法處理技術(shù)，如“預(yù)處理＋I(xiàn)OC＋MBR＋化軟＋RO＋碟管式反滲透”工藝，該工藝應(yīng)用初沉池、調(diào)節(jié)池作為預(yù)處理系統(tǒng)，去除大部分有機(jī)污染物；然后進(jìn)入A/O系統(tǒng)，經(jīng)A/O系統(tǒng)處理后出水進(jìn)入浸沒式超濾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污染物和大分子有機(jī)物的去除；經(jīng)超濾處理后出水進(jìn)入化學(xué)軟化系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)COD、氨氮等有效去除，同時(shí)也確保產(chǎn)水回收率。

2 滲濾液處理工藝的選擇與評價(jià)

2.1 工程實(shí)例

廣東省某生活垃圾填埋場屬于城鎮(zhèn)生活垃圾無害化填埋場，由滲濾液處理區(qū)和垃圾填埋庫區(qū)組成，圾滲濾液原處理工藝采用的是兩級A/O+Fenton+BAF組合工藝。隨著填埋區(qū)內(nèi)垃圾的厭氧分解，通過對調(diào)節(jié)池中滲濾液的水質(zhì)檢測顯示PH值為7～8、COD（g/L）為1680～4700、氨氮（mg/L）為1520～2206、總氮（mg/L）為1672～2426、BOD5/COD為0.1～0.2，數(shù)據(jù)水質(zhì)特征為可生化性差、低C/N和高氨氮等特點(diǎn)。在垃圾填埋場運(yùn)行初期，為了利于原水中氨氮的揮發(fā)，采用的露天的開放式滲濾液調(diào)節(jié)池，由于產(chǎn)生的異味較大，結(jié)合環(huán)保部門要求，增設(shè)柔性浮蓋，降低調(diào)節(jié)池中滲濾液的C/N比，但增設(shè)柔性浮蓋后后續(xù)處理難度加大。

2.2 原工藝運(yùn)行效果評價(jià)

通過對原有滲濾液處理工藝進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，選取2020年2月至2020年3月的滲濾液進(jìn)水、出水的COD與氨氮值，滲濾液進(jìn)水量70m3/d。生化系統(tǒng)段對COD和氨氮去除率分別為42.5%和81.7%，作為處理系統(tǒng)的核心工藝，對滲濾液各污染物去除率低于預(yù)期，造成后端Fenton高級氧化系統(tǒng)進(jìn)水負(fù)荷增加，同時(shí)Fenton系統(tǒng)對有機(jī)物去除有限，導(dǎo)致無法保證出水水質(zhì)；原組合工藝對COD、氨氮和色度去除率分別為90.2%、94.3%和92.6%，其中COD和氨氮已經(jīng)不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，處理能力有待加強(qiáng)。

2.3 滲濾液處理工藝改造

在進(jìn)行本滲濾液處理工藝改造時(shí)，重點(diǎn)結(jié)合本填埋場現(xiàn)場條件、處理工藝高效經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行成本等多方面進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)工藝抗沖擊能力強(qiáng)、投資省、減少占地、保證出水中各污染指標(biāo)滿足高質(zhì)量排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

在此次工藝改造中，通過內(nèi)置式MBR膜池替代原有工藝的二沉池，實(shí)現(xiàn)與原有的兩級A/O+Fenton+BAF組合工藝有效結(jié)合，強(qiáng)化生化處理和實(shí)現(xiàn)污泥回流，能充分利用原有處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。另外，為了確保出水水質(zhì)穩(wěn)定并達(dá)標(biāo)排放，通過NF或RO進(jìn)行深度處理，本改造工藝考慮到MBR以及NF在一些重金屬離子和分子量較小的腐殖質(zhì)類物質(zhì)處理上效果欠佳，在工藝后續(xù)添加RO工藝進(jìn)行深化。最終，結(jié)合本填埋場滲濾液中晚期水質(zhì)特點(diǎn)和對原有處理設(shè)施利用，改造的工藝路線確定為MBR+NF+RO組合工藝，工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 改造后滲濾液處理工藝流程圖

MBR系統(tǒng)由生化處理單元和內(nèi)置式的超濾膜組成，其中生化單元是在原來的兩級A/O+Fenton+BAF組合工藝中增設(shè)硝化液內(nèi)回流，厭氧池被改造為前置反硝化池，解決原有工藝總氮去除效果不佳的問題。同時(shí)，結(jié)合場地條件，將二沉池改造為內(nèi)置MBR膜池，借助MBR池內(nèi)的超濾膜組件增加接觸氧化池內(nèi)的污泥濃度，提高M(jìn)BR工藝對難降解物質(zhì)的處理效率和效果。

本改造工藝中的納濾系統(tǒng)主要用于處理MBR系統(tǒng)出水，原理類似于超濾和反滲透，但相比于反滲透工藝，納濾能耗更小，操作也更為方便。本改造工藝納濾系統(tǒng)選用卷式納濾膜，不僅實(shí)現(xiàn)了對小分子有機(jī)物的降解目的，同時(shí)有效地截留了高價(jià)鹽離子。

本改造工藝中的反滲透作為工藝的深度處理，選用卷式反滲透膜，對滲濾中COD、BOD和氨氮等指標(biāo)去除效果良好，且價(jià)格便宜。另外，將納濾與反滲透工藝聯(lián)用應(yīng)用，在確保出水的水質(zhì)的同時(shí)又能確保膜工藝長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語

對滲濾液處理工藝的創(chuàng)新改造，不僅有助于解決滲濾液處理水質(zhì)差等問題，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理靈活方便、投資省、處理成本低目標(biāo)，更能促進(jìn)滲濾液處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文結(jié)合廣東某垃圾填埋場滲濾液改造工程，對試驗(yàn)期間進(jìn)、出水水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果顯示，改造后對總氮、COD和氨氮的去除效果較為明顯，去除率分別為98%、97.34%和99%以上。改造后的滲濾液處理工藝在水溫條件相差較大的情況下對滲濾液的處理效果也非常不錯，仍能保持較好的出水水質(zhì)，對水溫變化的抗沖擊能力強(qiáng)。