滲瀝液處理工藝優(yōu)化研究

江蕓

本文介紹了福建省泉州市室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液處理系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，工程技術(shù)人員對原系統(tǒng)進(jìn)行的工藝改進(jìn)和工程擴(kuò)建情況，較詳細(xì)地介紹了改進(jìn)前后的工藝流程及新工藝，對污水處理設(shè)施建設(shè)提出了相關(guān)建議，以期與國內(nèi)同行交流。

一、室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場概況

（一）地理位置

福建省泉州市室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場位于泉州市洛江區(qū)室仔路與聚星街交叉口西北，地處清源山東麓低山丘陵區(qū)，距泉州市區(qū)約15公里。

（二）地形地貌

室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場庫區(qū)面積約16萬平方，地處一條近似東西向的溝谷，三面環(huán)山，為侵蝕地貌，巖石裸露較多，強(qiáng)風(fēng)化均為粗砂風(fēng)化土。水文地質(zhì)條件也較簡單，地下水流向與地表水基本一致，大氣降水是場地地下水最主要的補(bǔ)給來源。

（三）社會價值

室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場是泉州市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，接納周邊區(qū)縣如洛江區(qū)、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的居民生活垃圾和部分工業(yè)固體廢棄物，是中心市區(qū)唯一一處居民生活垃圾衛(wèi)生填埋處理場，承擔(dān)著處理和消納泉州市中心市區(qū)生活垃圾的任務(wù)。該填埋場一期工程1995年開始初步設(shè)計，1999年11月正式開工建設(shè)，2000年11月投入試運(yùn)行。二期工程于2005年建成，設(shè)計處理生活垃圾規(guī)模610噸/日，為泉州市民的正常生活、泉州市的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

（四）滲瀝液處理站

在工程建設(shè)的過程中，室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場同時配套建設(shè)了污水處理設(shè)施，2001年12月投入運(yùn)行。填埋場穩(wěn)定產(chǎn)生滲瀝液240噸/天，生活污水1噸/天，經(jīng)2萬^m調(diào)解池調(diào)蓄后，由滲瀝液污水處理站處理達(dá)標(biāo)，最后通過專用管道排放到泉州市城東污水處理廠。2005年，污水處理站進(jìn)行了改造，新增部分工程設(shè)施，同時優(yōu)化了部分工藝，改造后的處理能力達(dá)到250噸/天，處理后出水達(dá)到《生活垃圾填埋場污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》GB168891997規(guī)定的二級排放要求。

隨著填埋場場齡的增加和處理垃圾量的增多，滲瀝液進(jìn)水水量增加，超出原設(shè)計容量且水質(zhì)惡化，在現(xiàn)有處理工藝“生化物化組合+反滲透膜”處理下出水無法滿足標(biāo)準(zhǔn)，對填埋場的正常運(yùn)行造成影響，且?guī)靺^(qū)防滲系統(tǒng)功能衰退，導(dǎo)致場區(qū)地下水污染，周邊環(huán)境惡化，擬采用“預(yù)處理+高效生物反應(yīng)器+兩級高效生化反應(yīng)+化學(xué)氧化+BAF”處理工藝。地下水滲瀝液除氨采用物理化學(xué)法脫氨處理工藝，對該處理站的設(shè)施進(jìn)行改造擴(kuò)建，以此維持滲瀝液處理站的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、生化物化組合+反滲透膜工藝

（一）工藝簡介

滲瀝液處理站現(xiàn)采用氧化溝工藝處理滲瀝液。該工藝具有耐沖擊、操作簡單、投資少、維修簡單、能耗低等特點(diǎn)，由好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)三部分組成。

（二）工藝流程

“生化物化組合+反滲透膜”工藝采用生化處理和物化處理相結(jié)合的多級處理方案，流程為調(diào)節(jié)池UASB（上流式厭氧污泥床）- 氮吹脫-沉淀槽-氧化溝-澄清池-接觸氧化槽過濾槽

中間水箱RO膜（反滲透膜）-出水。

（三）系統(tǒng)主要處理單元

1.UASB反應(yīng)器

在UASB反應(yīng)器中，廢水被盡可能均勻地引入底部，然后向上通過包括顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床，污水與污泥顆粒接觸時發(fā)生厭氧反應(yīng)產(chǎn)生沼氣促其內(nèi)部循環(huán)，有利于形成和維持顆粒污泥。污泥顆粒上附著一些氣體，向反應(yīng)器頂部上升，撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后，污泥顆粒沉淀到污泥床表面，具有適合處理高濃度有機(jī)廢水、剩余污泥產(chǎn)生率低及較高的容積負(fù)荷和產(chǎn)氣率等特點(diǎn)。

2.混凝沉淀槽

由于垃圾滲瀝液成分組成復(fù)雜，沉淀槽能去除重金屬物質(zhì)、膠體及懸浮物等物質(zhì)，為后續(xù)污泥處理更好地進(jìn)水水質(zhì)，有利于提高系統(tǒng)的處理效率。管道混合器使混凝劑更好地與滲瀝液進(jìn)行混合，提高了混凝效率。沉淀槽分隔出混合沉淀區(qū)，使生成的絮體進(jìn)一步與滲瀝液中懸浮顆粒混合生成更大的絮體。

3.氧化溝

該工藝采用一體化氧化溝，將氧化溝和二沉池合為一體，曝氣池呈封閉溝渠形。氧化溝的水力停留時間和污泥齡較長，可使溶解性有機(jī)物和懸浮有機(jī)物得到比較徹底的去除。環(huán)形曝氣使氧化溝具有推流性，溶解氧的濃度在沿池長方向呈濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧等不同條件。

4.反滲透膜處理工藝

該工藝采用膜法分離的水處理技術(shù)，是自然界中滲透現(xiàn)象的逆過程。主要利用反滲透膜只能允許水分子通過的特性施加壓力，使原水通過反滲透膜，從而達(dá)到水與其它雜質(zhì)相分離的目的。反滲透膜屬于物理脫鹽法，主要用于純水制造，對進(jìn)水水質(zhì)要求高。

（四）系統(tǒng)運(yùn)行存在的不足

隨著填埋場場齡增加、垃圾處理量增多、滲瀝液水質(zhì)惡化，現(xiàn)有的工藝厭氧生化工藝段、氧化溝運(yùn)行不穩(wěn)定，處理效率較低，反滲透膜堵塞嚴(yán)重、產(chǎn)水率低，處理后的滲瀝液難以達(dá)到GB 16889-2008《生活填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放要求。

三、預(yù)處理+高效生物反應(yīng)器+兩級高效生化反應(yīng)+化學(xué)氧化+BAF工藝

（一）新工藝設(shè)計條件

1.進(jìn)水水質(zhì)分析

根據(jù)泉州市室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場提供的滲瀝液監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該填埋場污水主要由滲瀝液和被污染的地下水兩部分組成。根據(jù)相關(guān)單位提供的水質(zhì)水量監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)有污水平均水質(zhì)（下表）。

由（下表）分析可知，滲瀝液與被污染的地下水的生化性極差，碳氮比嚴(yán)重失衡，且電導(dǎo)率極高，在選擇新工藝時應(yīng)充分考慮進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)。

2.進(jìn)水規(guī)模確定

根據(jù)相關(guān)單位提供的水質(zhì)水量監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，被污染的地下水近一年內(nèi)平均產(chǎn)量約為178噸/天。室仔前填埋場滲瀝液產(chǎn)量可根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場技術(shù)導(dǎo)則》（RISNTG014-2012）滲瀝液產(chǎn)量計算公式Q=I×（C1×A1+C2×A2+C3×A3+C4×A4）/1000計算，結(jié)合室仔前填埋場所在山區(qū)多年平均逐月降雨量，最后得出設(shè)計工藝規(guī)模應(yīng)為滲瀝液400m/d，地下水1000m/d。

（二）綜合分析

選擇污水處理工藝應(yīng)充分考慮到廢水的特性。綜合分析后，室仔前填埋場滲瀝液處理站的優(yōu)化工藝需滿足以下要求：

1.水量變化大。這是對任何已經(jīng)選定規(guī)模的水處理工藝的要求，在考慮設(shè)備參數(shù)時需在設(shè)計的水量處理上限上留一定余量，使其能適應(yīng)一定范圍內(nèi)的水量變化。

2.水質(zhì)變化大。滲瀝液水質(zhì)隨季節(jié)變化（主要原因?yàn)榻涤炅浚┎▌臃容^大，且需要考慮滲瀝液水質(zhì)隨填埋場場齡的增加而變化的情況。面對滲瀝液水質(zhì)的多變性，需要處理工藝有較好的抗沖擊負(fù)荷能力。

3.能夠處理高氨氮。滲瀝液氨氮濃度一般從數(shù)百到幾千毫克每升不等，而現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的出水氨氮濃度則較低，故處理工藝對氨氮的去除率需要達(dá)到99%以上。

4.能夠處理高鹽分。隨著填埋場運(yùn)行時間的延長，有機(jī)質(zhì)會逐漸被降解。但在短期內(nèi)，無機(jī)鹽、重金屬等物質(zhì)幾乎不會被降解而逐漸累積，大多隨雨水進(jìn)入滲瀝液，導(dǎo)致滲瀝液電導(dǎo)率逐漸升高。所以，處理工藝需要足夠的處理高鹽分的能力，確保滲瀝液處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（三）工藝簡介

在綜合考慮污水水質(zhì)條件及對方各方案成本收益分析后，最終選擇“預(yù)處理+高效生物反應(yīng)器+兩級高效生化反應(yīng)+化學(xué)氧化+BAF”工藝。該工藝將生化法和物化法有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的工藝優(yōu)勢，可有效去除滲瀝液中的污染物。

（四）工藝流程

滲瀝液經(jīng)調(diào)節(jié)庫提升至調(diào)節(jié)池后再提升到均質(zhì)池中，在均質(zhì)地中投加營養(yǎng)鹽，調(diào)整C/N比例，使其滿足生物處理要求，廢水流入生化處理段，而被污染的地下水則進(jìn)入新建調(diào)節(jié)池，均勻的水質(zhì)水量由泵提升至二級高效生化池。兩級高效生化反應(yīng)出水后進(jìn)入一級Fenton池，完成氧化作用后進(jìn)入二級Fenton沉淀地進(jìn)行沉淀。

一級Fenton沉淀池出水后進(jìn)入1#中間水池，由泵提升至一級BAF。BAF包括缺氧段和好氧段，分別完成降解廢水中的含碳有機(jī)物，硝化廢水中的氨氮。經(jīng)過一級Fenton氧化和一級BAF處理的滲瀝液進(jìn)入二級Fenton氧化和二級BAF進(jìn)行處理后，污染物濃度進(jìn)一步降低，出水達(dá)標(biāo)排放。生化部分回流后的剩余污泥及Fenton池中產(chǎn)生的污泥排至污泥濃縮池，經(jīng)過污泥脫水后外運(yùn)處理。

（五）系統(tǒng)主要單元

1.預(yù)處理

滲瀝液屬于高濃度有機(jī)廢水，污染負(fù)荷重，C/N比例嚴(yán)重失衡，因此在進(jìn)入生化系統(tǒng)前需要進(jìn)行一定調(diào)理，使其滿足生化處理要求。

2.高效生物反應(yīng)器+兩級高效生化反應(yīng)

垃圾滲瀝液氨氮濃度高，需要進(jìn)行高效脫氮處理。生化處理段是在沿用傳統(tǒng)活性污泥構(gòu)架的基礎(chǔ)上，采用以枯草芽孢桿菌、紅菌為優(yōu)勢菌種分解污染物的處理技術(shù)，系統(tǒng)由高效生物反應(yīng)器、高效生物反應(yīng)池、沉淀池及相應(yīng)回流系統(tǒng)組成。

需要進(jìn)行脫氮處理的垃圾滲瀝液可在兩級高效生化反應(yīng)的硝化反硝化作用下較好地達(dá)到這一目的。兩級高效生化處理系統(tǒng)包括缺氧、好氧兩部分，有機(jī)氮化合物通過氨化菌的氨化作用，進(jìn)行分解并轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮，然后在亞硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步氧化成為亞硝酸鹽。在氧氣充足的情況下，亞硝化酸鹽又被硝化菌氧化成硝酸鹽。最后，硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下被還原成氮?dú)夂筮M(jìn)人大氣，從而達(dá)到脫氮的目的，其出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。亞硝化菌和硝化菌能以碳酸鹽和二氧化碳等無機(jī)碳作為碳源，利用氨氮轉(zhuǎn)化過程中釋放的能量作為自身新陳代謝的能源。兩級高效生化反應(yīng)能充分利用原污水中的有機(jī)成分作為碳源，可以減少曝氣量，從而大大減少運(yùn)行費(fèi)用。

3.深度處理系統(tǒng)（化學(xué)氧化+BAF）

深度處理系統(tǒng)由化學(xué)氧化處理系統(tǒng)和BAF處理系統(tǒng)組成，其設(shè)置是為了保障系統(tǒng)達(dá)到新的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。較長時間生化后的垃圾滲瀝液中殘留的有機(jī)物為極難進(jìn)行生物降解的溶解性有機(jī)物。對于該類有機(jī)物，最常用的處理方式是高級氧化（AOP）處理。即在一級Fenton反應(yīng)池中通過加入H2SO4、H2O2、FeSO4，使垃圾滲瀝液在酸性條件下，過氧化氫被二價鐵離子催化分解，從而產(chǎn)生反應(yīng)活性很高的強(qiáng)氧化性物質(zhì)

羥基自由基，引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，強(qiáng)氧化性物質(zhì)進(jìn)攻有機(jī)物分子，加快有機(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化和分解。當(dāng)氧化作用完成后，垃圾滲瀝液進(jìn)入一級Fenton沉淀池，通過加入堿、PAM、PAC，調(diào)節(jié)pH，使整個溶液呈堿性，鐵離子在堿性的溶液中形成鐵鹽絮狀沉淀，可將溶液中剩余有機(jī)物和重金屬吸附沉淀。

（六）工藝處理效果及工藝特性

各處理單元污染物去除率較高，基本符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

工藝成熟，處理過程受環(huán)境影響因素小，運(yùn)行穩(wěn)定；出水穩(wěn)定且水質(zhì)好，能夠確保達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）排放標(biāo)準(zhǔn)，且無濃縮液產(chǎn)生；工程造價一般在10-12萬元/噸，運(yùn)行費(fèi)用約為35-50元/噸，單位投資成本及運(yùn)行成本較其它工藝節(jié)省；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)及運(yùn)行受水質(zhì)、水量影響較少；處理流程簡單，構(gòu)筑物較少，土建投資低；后期運(yùn)行及維護(hù)方便，已有多個達(dá)標(biāo)排放的工程實(shí)例。

四、結(jié)語

優(yōu)化滲瀝液處理工藝后可明顯改善室仔前生活垃圾衛(wèi)生填埋場的環(huán)境衛(wèi)生狀況，提高居住地生活質(zhì)量，促進(jìn)泉州市可持續(xù)發(fā)展。但是，原有的工藝在后期存在的問題已經(jīng)對環(huán)境造成了一定影響，包括地下水受到輕微污染，彌補(bǔ)這些損失將花費(fèi)巨大的成本且不一定達(dá)到效果。由此啟示城市管理部門在設(shè)計污水處理設(shè)施時一定要充分考慮城市發(fā)展過程中廢水垃圾量的變化，留足余量；重視完善工程后期的觀察方案，以確保出現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)問題前，能夠?qū)こ虜U(kuò)建和工藝進(jìn)行優(yōu)化。

（責(zé)任編輯：李靜敏）