城市生活垃圾填埋場滲濾液合并處置的可行性初步分析

陳建華,曾 婷,陳 文

(1.湖北黃達(dá)環(huán)保技術(shù)咨詢有限公司，湖北 黃岡 438000；2.湖北省生態(tài)環(huán)境廳黃岡生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 黃岡 438000；3.黃岡師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃岡 438000)

城鎮(zhèn)生活垃圾主要采取衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒等處置方式。由于焚燒成本較高，若焚燒后尾氣處理不當(dāng)，會產(chǎn)生一定程度的環(huán)境污染，居民接受度低；堆肥主要是針對有機(jī)垃圾；衛(wèi)生填埋成本低，但占地面積大。國內(nèi)大多數(shù)城市生活垃圾處置采取的是衛(wèi)生填埋為主，但大多建于二十世紀(jì)九十年代,當(dāng)時處于建設(shè)時期，生活垃圾填埋場選址比較偏僻，滲濾液經(jīng)處置設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后直接排入環(huán)境。現(xiàn)今這些垃圾填埋場已經(jīng)運(yùn)行到中后期，滲濾液化學(xué)需氧量(COD)和氨氮濃度顯著比初期高，造成建設(shè)的廢水處置設(shè)施運(yùn)行負(fù)荷增大，難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，近年來此類生活垃圾填埋場滲濾液如何穩(wěn)定達(dá)標(biāo)準(zhǔn)排放是亟需解決的關(guān)鍵問題[1-3]。

本文以黃岡某處中后期生活垃圾填埋場的滲濾液預(yù)處置后接入城市污水處置廠合并處置為例，主要從滲濾液的水量、水質(zhì)等情況來初步分析這種處置方式的可行性，并對該處置方式可能出現(xiàn)的問題提出建議。

1 垃圾填埋場滲濾液處置現(xiàn)狀

1.1 垃圾填埋場滲濾液處理工藝與處置設(shè)施

黃岡某生活垃圾填埋場采用兩套滲濾液處置工藝，總處理規(guī)模為160 t·d-1。其中滲濾液處置工藝(1#)為：一級硝化+二級硝化+MBR膜+納濾+反滲透，處置能力為60 t·d-1；滲濾液處置工藝(2#)為：一級反滲透+二級反滲透，處置能力為100 t·d-1,具體流程見圖1。

圖1 黃岡某生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝流程圖

1.2 目前滲濾液處置現(xiàn)狀

為了解黃岡某生活垃圾填埋場滲濾液處理后水質(zhì)排放及是否達(dá)標(biāo)狀況，對該滲濾液進(jìn)行為期兩天的取樣分析，監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 黃岡某生活垃圾填埋場滲濾液處置設(shè)施出水檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，黃岡市某生活垃圾處置場滲濾液處理設(shè)施混合后色度、SS、重金屬指標(biāo)均能達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，主要超標(biāo)因子為化學(xué)需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和總氮(TN)。

1.3 目前滲濾液處置存在問題及解決方法

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，黃岡某處中后期生活垃圾填埋場滲濾液由于膜處置后濃水長期回灌造成滲濾液主要污染物產(chǎn)生濃度越來越高，加重了廢水處置設(shè)施的運(yùn)行負(fù)荷；加之廢水處置設(shè)施使用年限長，垃圾滲濾液部分指標(biāo)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。根據(jù)調(diào)查，該處生活垃圾填埋場滲濾液排放受納水體已不能滿足相應(yīng)功能區(qū)水質(zhì)要求，加之該填埋場服務(wù)年限即將到期，進(jìn)入封場期，其填埋場滲濾液排放首先考慮并入城市污水處置廠進(jìn)行深度處置，確保滲濾液達(dá)標(biāo)排放，以減輕對受納水體的影響。

2 并入的城市污水處置廠基本情況

并入的某湖城市污水處置廠始建于2018年，污水處置能力為每日7.5萬立方米，出水水質(zhì)為一級A類排放標(biāo)準(zhǔn)，處置工藝流程見圖2。該湖污水處置廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求見表2。

圖2 黃岡某湖城市污水處置廠工藝流程圖

表2 黃岡某城市污水處置廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水濃度一覽表 μg·L-1

3 滲濾液預(yù)處置后合并城市污水處置廠的可行性分析

3.1 并入城市污水處置廠的總體要求

按照國家生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，并入城市污水處置廠的總體要求如下:

①生活垃圾滲濾液在填埋場經(jīng)過處置后，總汞、總鉻、總鎘、六價鉻、總砷、總鉛等重金屬污染物濃度達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定濃度限值；

②滲濾液運(yùn)送至城市污水處置設(shè)施處置時，滲濾液水量不能超過城市污水處置量的0.5%；

③不影響污水處理廠的污水處理效率。

3.2 滲濾液水量排放可行性分析

該生活垃圾填埋場滲濾液處置設(shè)施的最大處理能力為每日160 t，并入的某湖城市污水處置廠的設(shè)計(jì)處置能力為每日7.5萬立方米。該滲濾液日排放量占該城市污水處置廠日處置量的0.27%，未超過城市污水處置量的0.5%，同時也沒超過某湖城市污水處置廠設(shè)計(jì)的污水處置能力，符合相應(yīng)要求，從滲濾液水量來看，該滲濾液并入城市污水處置廠可行。

3.3 滲濾液水質(zhì)排放可行性分析

污水處置工藝中采取生化處理的原理就是通過人為措施在廢水中培養(yǎng)特定的微生物，利用這些微生物的新陳代謝作用，將廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、使廢水中的有機(jī)物無機(jī)化、有毒物質(zhì)無害化的處置過程。有研究表明，將生活垃圾填埋場滲濾液與城市污水合并處置時，必須先進(jìn)行預(yù)處理，否則很可能破壞城市污水處置廠的正常運(yùn)行[3-5]。對微生物生長的影響因素主要是滲濾液中營養(yǎng)物質(zhì)是否平衡、重金屬離子種類和含量，影響生化處置中污泥質(zhì)量的高低，且進(jìn)一步關(guān)系到整個處置工藝是否起作用，從而達(dá)到水污染防治的目的。現(xiàn)從營養(yǎng)物質(zhì)的平衡、重金屬離子種類及含量、環(huán)保管理要求、經(jīng)濟(jì)分析等角度來分析垃圾滲濾液預(yù)處置后與城市污水處置廠合并處置的可行性。

3.3.1營養(yǎng)元素對污水生化處置影響的分析

目前由于該生活垃圾填埋場滲濾液與某湖城市污水處置廠的合并處置還處于研究階段，故垃圾滲濾液在填埋場現(xiàn)有處置系統(tǒng)預(yù)處置后，排入城市污水處置廠應(yīng)急池(容積為8 500 m3，長寬高為140 m×20 m×3.1 m)中，與該污水處置廠進(jìn)水混合進(jìn)入污水處置廠處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。由于每天輸送的中后期垃圾填埋場的滲濾液量不定，利用該污水處置廠應(yīng)急池暫時貯存垃圾滲濾液，以確保合并至城市污水處置廠生活污水的滲濾液水量恒定以保證該污水處置廠穩(wěn)定運(yùn)行。盧寧川等[6]研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以1∶10的比例將處于后期的南京市水閣垃圾填埋場滲濾液與城市生活污水均勻注入污水廠處置，最終實(shí)現(xiàn)了出水達(dá)標(biāo)。沈耀良等[7]將蘇州七子山垃圾滲濾液先在填埋場內(nèi)采取吹脫、混凝沉淀、焦炭吸附等物理預(yù)處理工藝后，再匯入到城市污水處置廠合并處置，結(jié)果表明該處置方式效果良好。

根據(jù)污水可生化性的實(shí)踐結(jié)果可知，當(dāng)BOD5與COD的比值大于0.3時，則認(rèn)為該污水具有可生化性。同時從微生物所需營養(yǎng)角度來講，對于好氧生物處置中BOD5與氮、磷的比例約為100∶5∶1；厭氧生物處置的BOD5與氮之比值在(10～30)∶1之間的情況下才能有利于微生物的生長。

根據(jù)表1可知，欲合并處置的滲濾液的BOD5與COD的比值為0.336，COD與TP的比值為4 110；而BOD5與NH3-N的比值為0.762，即BOD5與氮之比顯然太低。由此可知，此滲濾液中COD過高，而磷含量又過低；BOD5與COD的比值太小，營養(yǎng)元素比例失調(diào)，明顯不利于生化處置。

根據(jù)表2可知，黃岡某城市污水處置廠生活污水的BOD5與COD的進(jìn)水濃度比值為0.72，BOD5與氮之比為7.2，生活污水水質(zhì)可生化性較好，反硝化所需碳源充足。為了估算城市污水處置廠在最大負(fù)荷情況下的運(yùn)行狀態(tài)，將各項(xiàng)混合比例均按照0.27%計(jì)算，合并后的進(jìn)水水質(zhì)計(jì)算公式，合并后水質(zhì)變化見表3。

合并后污水水質(zhì)=(滲濾液水質(zhì)×水量+污水生活污水進(jìn)水水質(zhì)×水量)/總進(jìn)水量

表3 合并后水質(zhì) μg·L-1

由上述計(jì)算可以看出，根據(jù)黃岡某湖城市污水處置廠處理的生活污水和垃圾滲濾液水質(zhì)的實(shí)際特點(diǎn)，合并后的水體中BOD5與COD的比值為0.717，較污水處置廠生活污水的BOD5與COD的比值為0.72，略有一點(diǎn)下降，但BOD5與氮之比大幅提高，水質(zhì)保持較好的可生化性。由此可見，所合并的垃圾滲濾液只要均勻注入，對污水處置廠水質(zhì)沖擊負(fù)荷不會太大，滿足某湖城市污水處置廠進(jìn)水水質(zhì)要求。

3.3.2重金屬離子進(jìn)入污水處置廠可行性分析

除了上述從滲濾液中BOD、COD、N、P等營養(yǎng)元素的角度來分析滲濾液與城市污水處置廠進(jìn)水合并對污水可生化性的影響之外，滲濾液中重金屬元素含量的高低同樣對污水生化處置起著關(guān)鍵性的影響作用。

根據(jù)表1檢測結(jié)果表明，該生活垃圾填埋場兩套滲濾液處置系統(tǒng)出水中，重金屬污染物濃度均符合國家相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，可進(jìn)入黃岡某城市污水處置廠進(jìn)行后續(xù)處置。

3.3.3合并處置方式的管理要求

黃岡某城鎮(zhèn)生活垃圾填埋場距離并入的某湖污水處置約有10 km左右，短期無法實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)輸送，需要通過密閉罐車進(jìn)行運(yùn)輸。該運(yùn)輸方式方便、經(jīng)濟(jì)，但運(yùn)輸過程因監(jiān)管難度大，將是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門監(jiān)管盲區(qū)，容易被當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門認(rèn)定為以“逃避監(jiān)管的方式違法排放污染物”的違法行為，因此為了保證輸送過程滿足生態(tài)環(huán)境部門的監(jiān)管要求，滲濾液輸送時的環(huán)境管理要求有：①應(yīng)制訂詳細(xì)運(yùn)輸方案，報(bào)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境管理部門進(jìn)行備案；②填埋場滲濾液處置最終排水收集池需安裝攝像設(shè)施，進(jìn)行24 h監(jiān)控，確保滲濾液不排入附近地表水體；③成立專人專班負(fù)責(zé)運(yùn)輸工作,運(yùn)輸車輛裝載GPS和攝像設(shè)施,運(yùn)輸人員經(jīng)培訓(xùn)才能上崗,并做好日常運(yùn)出和接收臺帳,定期向生態(tài)環(huán)境部門報(bào)備；④制訂滲濾液運(yùn)輸?shù)耐话l(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案，報(bào)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境管理部門進(jìn)行備案，同時加強(qiáng)日常管理，杜絕環(huán)境事故發(fā)生。

3.3.4合并處置方式的經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，黃岡某垃圾填埋場滲濾液目前水質(zhì)未達(dá)標(biāo)排放，若把滲濾液在填埋場內(nèi)預(yù)處理后與黃岡某湖城市污水處置廠進(jìn)水生活污水合并處置，運(yùn)輸車輛可以依托當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門自有罐車，僅需增加場地收集池建設(shè)費(fèi)用和人員費(fèi)用，其處置總費(fèi)用在10元/噸左右，相比重新就地改造，成本可節(jié)約20元/噸。因此，調(diào)整滲濾液混入比例不僅技術(shù)上可行，實(shí)施起來也方便，污水處置廠生活污水合并處置垃圾滲濾液，無需過多的人力物力和新增其他經(jīng)濟(jì)成本，既減少了地表水水體污染負(fù)荷，其經(jīng)濟(jì)效益也比較顯著。

4 結(jié)論與建議

通過對黃岡某垃圾填埋場滲濾液并入某湖污水處理廠的分析,對于運(yùn)行到中晚期的生活垃圾填埋場滲濾液預(yù)處置后合并進(jìn)入城市污水處置廠是一種可行的處理填埋場滲濾液的方式之一,可以減輕地表水體的影響。為了盡可能減少垃圾滲濾液對城市污水處置廠運(yùn)行的影響，垃圾滲濾液需預(yù)處理后合并進(jìn)入城市污水處置廠，同時，城市污水處理廠須保證符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相應(yīng)要求之外，還須對整個生活垃圾填埋場、滲濾液預(yù)處理裝置及廢水外運(yùn)過程都采取嚴(yán)格的環(huán)境管理措施，確保無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。

建議：①需對合并處置效果進(jìn)行后續(xù)跟蹤監(jiān)測和管理，確保滲濾液的混入不會對污水處置廠運(yùn)行造成影響。②同時對合并處置后城市污水處置廠產(chǎn)生的污泥開展檢測和處置研究工作，確保合并處置后污水處置廠產(chǎn)生的污泥滿足國家相關(guān)要求。