膜生物反應(yīng)器結(jié)合反滲透工藝處理垃圾滲濾液的實(shí)踐與應(yīng)用

文/蔣玉廣

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)城市居民生活水平日益提高，城市固體廢棄物的總量越來(lái)越大、種類也越來(lái)越多，且每年正以 10%左右的速率增加。目前城市垃圾處理方法主要有焚燒、堆肥和填埋等。采用垃圾填埋過(guò)程中產(chǎn)生垃圾滲濾液不僅是一種的高濃度的有機(jī)廢水，而目其水量和水質(zhì)的變化很大，水質(zhì)成份也比較復(fù)雜，含有多種污染物。垃圾滲濾液的特點(diǎn)是COD和BOD濃度高、氨氮含量高、金屬含量高以及滲濾液中微生物營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)。未達(dá)標(biāo)的污水隨雨水及地表水漫流，會(huì)造成地表水的污染。用受滲濾液污染的水灌溉農(nóng)田會(huì)引起農(nóng)田水富營(yíng)養(yǎng)化及化學(xué)毒理和生態(tài)毒理效應(yīng)，對(duì)農(nóng)作物造成小良影響，繼而通過(guò)食物鏈危害人體及其它生物的健康。

濱海新區(qū)某垃圾處理場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)于2001年，設(shè)計(jì)處理能力200噸/日，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為垃圾二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行外排，后經(jīng)環(huán)保主管部門(mén)組織有關(guān)專家進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)論證，確定設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)不到外排標(biāo)準(zhǔn)，改為場(chǎng)內(nèi)回噴利用，進(jìn)而提出升級(jí)改造的計(jì)劃。

改造背景分析

受當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)特定條件下建設(shè)資金和處理技術(shù)的影響

原滲濾液處理場(chǎng)設(shè)計(jì)從2000年醞釀，一是由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)資金的限制，同時(shí)考慮運(yùn)營(yíng)成本，基本原則是按低投資、低成本、適用性進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在市建委組織的相關(guān)部門(mén)和專家參加的論證會(huì)上獲得通過(guò)。從建設(shè)成本分析，工程設(shè)計(jì)概算投資253萬(wàn)元，實(shí)際投資239萬(wàn)元，按處理能力200噸/日核算，單位建設(shè)投資為1.2萬(wàn)元；二是當(dāng)時(shí)條件下，國(guó)內(nèi)垃圾滲濾液處理技術(shù)尚處于起步摸索階段，處理技術(shù)不完善，科技發(fā)展水平不高。

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)存在很大差異

設(shè)計(jì)時(shí)，由于時(shí)間緊促，沒(méi)有連續(xù)穩(wěn)定的本地區(qū)的垃圾滲濾液監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以提供，所以設(shè)計(jì)上只能參考其它地區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析成果。

當(dāng)時(shí)處理工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如下。

調(diào)試期間，經(jīng)多次采樣測(cè)試，實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)如下。

需要說(shuō)明的是，以上數(shù)據(jù)由于監(jiān)測(cè)時(shí)間較集中，不能反映全年跨季節(jié)的變化情況。

可以說(shuō)，實(shí)際滲濾液水質(zhì)大部分應(yīng)比設(shè)計(jì)指標(biāo)更為嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)處理系統(tǒng)難以達(dá)到預(yù)想的處理效果。

國(guó)家當(dāng)前環(huán)保政策對(duì)滲濾液處理提出了更高的要求

濱海新區(qū)某垃圾處理場(chǎng)是服務(wù)于濱海新區(qū)的項(xiàng)目，其垃圾滲濾液處理水平的高低關(guān)系整個(gè)新區(qū)的形象，特別是天津市創(chuàng)建國(guó)家環(huán)保模范城市及濱海新區(qū)創(chuàng)建國(guó)家衛(wèi)生區(qū)以來(lái)，原有設(shè)計(jì)出水水質(zhì)難以適應(yīng)上述要求，對(duì)滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造更顯得尤為重要。基于以上原因，對(duì)現(xiàn)有某垃圾處理場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造刻不容緩。設(shè)計(jì)處理量仍按原設(shè)計(jì)200噸/日考慮，設(shè)計(jì)處理后水質(zhì)按區(qū)環(huán)保部門(mén)的要求達(dá)到GB3097-1997中規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行外排。考慮污水回用，確定增加50噸/日的深處理系統(tǒng)。

改造方案工藝特點(diǎn)

（1）改造工藝采用多級(jí)厭氧——好氧生物串連工藝、生物處理之后接臭氧氧化和生物活性炭工藝，確保處理后滲濾液達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)相關(guān)部門(mén)多年對(duì)垃圾滲濾液的研究，滲濾液是非常難處理的，要想達(dá)到COD100mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上難度非常大，需要吹脫—混凝沉淀—厭氧—好氧—臭氧氧化—生物碳吸附的多級(jí)處理工藝，才有可能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。高級(jí)氧化單元是本技術(shù)的核心單元，且該單元的處理成本在本技術(shù)中占據(jù)主要部分。因此，對(duì)高級(jí)氧化單元的優(yōu)化對(duì)確保處理效果，降低處理成本具有重要意義。高級(jí)氧化單元優(yōu)化主要包括膜生物反應(yīng)器形式優(yōu)化，氧化劑與催化劑種類、投量?jī)?yōu)化等方面。

（2）化學(xué)氧化、高級(jí)氧化組合技術(shù)處理效果與工藝參數(shù)優(yōu)化。高級(jí)氧化技術(shù)處理效果好，但是處理成本仍相對(duì)較高。為了解決該問(wèn)題，進(jìn)一步將化學(xué)氧化與高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行組合，降低了高級(jí)氧化單元的氧化劑與催化劑投量，在保證處理效果的前提下降低了處理成本。

組合氧化技術(shù)在不同參數(shù)條件下對(duì)垃圾滲濾液處理效果表

組合氧化技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液處理效果如表所示。其中，該組合氧化技術(shù)中氧化劑、催化劑投量均較前一部分有不同程度的降低，從而明顯降低處理成本。其中，工藝中催化劑投加量降為0，仍表現(xiàn)出很強(qiáng)的強(qiáng)化去除水中難降解有機(jī)物的能力。另一方面，上述處理工藝出水滿足國(guó)家《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；并可根據(jù)工程需要調(diào)整氧化劑投加量、優(yōu)化化學(xué)氧化與高級(jí)氧化配比關(guān)系及調(diào)整反應(yīng)時(shí)間以滿足不同出水要求。對(duì)該工藝的處理成本進(jìn)行了估算，處理藥劑費(fèi)用降低了2元/m3以上，在5-6元.m3之間。

（3）回用水的處理工藝須經(jīng)過(guò)生物活性炭，生物活性炭出水再經(jīng)過(guò)：二級(jí)生物碳—精密過(guò)濾器—反滲透—加二氧化氯消毒—接觸反應(yīng)池—回用水。

設(shè)計(jì)充分利用了原有鋼筋混凝土水池，將原有的調(diào)沉池改造成氨氮吹脫池、混凝沉淀池和厭氧水解酸化池，將現(xiàn)有的2個(gè)SBR生化池中的1個(gè)改造成厭氧浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器，1個(gè)改造成好氧移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器。厭氧-好氧反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行，以提高垃圾滲濾液COD的去除效率。提升方案在移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器后再串連膜生物反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器對(duì)極高濃度的生物量（活性污泥和生物膜），對(duì)于高含鹽水處理和難降解有機(jī)物的去除十分有利。

膜生物反應(yīng)器—Fenton氧化—活性炭吸附—保安過(guò)濾器—RO反滲透。

滲濾液經(jīng)膜生物反應(yīng)器處理后，滲濾液中部分難降解有機(jī)物可能還不會(huì)被去除，要確保COD低于100mg/L，還需要進(jìn)一步進(jìn)行臭氧氧化處理。臭氧氧化后，再經(jīng)生物活性炭的生物降解與吸附作用，可使?jié)B濾液達(dá)標(biāo)排放。