某危廢項目填埋場滲濾液處理工藝研究

任立停

(遼寧星宇再生資源有限公司，遼寧 錦州 121000)

危險廢物填埋場是危險廢物經焚燒處置后產生的飛灰、爐渣、固化后的物料、石棉等直接填埋物料的最終處置場所，有效控制了危險廢物中有毒有害物質，尤其是可溶性物質的遷移。但雨水滲入填埋場內后，可能將危險廢物中的可溶性污染物帶入滲濾液，產生二次污染的安全隱患。

滲濾液是處理難度非常大的一種廢液，其成分非常復雜，COD、氨氮、硬度、可溶性固體含量高，并且隨著填埋場填埋危險廢物量的增加，滲濾液的各項污染物濃度增加，污染物總量呈上升趨勢。如果滲濾液處理不當或者處置工藝存在問題，會對環境造成二次污染，在一些環境敏感地區，甚至會產生不可逆的后果。

2019年生態環境部頒布了新的《危險廢物填埋污染控制標準》，新標準中指出危險廢物填埋場產生的滲濾液(調節池廢水)等污水必須經過處理，符合標準中規定的污染物排放控制要求后方可排放，并且規定禁止滲濾液回罐[1]。

1 項目概況

通遼市固體廢物處置中心是內蒙古東部地區專業從事危險廢物和醫療廢物的處置企業，列入《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》。通遼蒙東固廢中心項目占地11.84 hm2，設有焚燒車間、穩定化固化車間、污水處理車間、安全填埋場、化驗室等，設計處理規模2.5萬t/a，其中焚燒5 kt/a、固化填埋2萬t/a。污水車間處理規模為60 m3/d，處理完的污水達到回用水標準后用于焚燒車間和綠化用水。

該項目自2008年取得環評批復，2016年取得危廢經營許可證，安全填埋場內已填埋了7萬多t危險廢物，產生的滲濾液逐年增多，采用以前污水處理車間的工藝已無法達到回用水標準。

1.1 以前污水處理車間處理工藝

污水匯入調節池調節水質由泵提升至還原池，加入FeSO4和HCl溶液進行還原，控制pH值在3～4，還原后的廢水將pH值調至7～9，與重金屬離子進一步反應后進入絮凝沉降池，投加絮凝劑，同時將pH值調至6.5～7.0，經絮凝后進入沉淀池沉淀分離。上清液進入中間水池，經生物轉盤、濾布濾池后，由二氧化氯發生器消毒，出水進入回用水池以備回用。化學沉淀污泥排至濃縮池，濃縮脫水后經自動板框壓濾機脫水后的污泥送固化車間處理。

填埋場滲濾液濃度低時，上述工藝的處理效果還可以。但經過多年填埋后，滲濾液濃度和水質變化大，以前污水車間處理工藝已無法達標處置滲濾液。

1.2 滲濾液情況

年產生滲濾液約2 000 t，填埋場滲濾液主要理化指標如表1所示。

表1 填埋場滲濾液主要理化指標Table 1 Main physiochemical indexes of landfill leachate

2 滲濾液處理工藝介紹

2.1 處理工藝的選擇

滲濾液逐年增多，采用以前廢水車間處理工藝已無法滿足要求；尤其是含鹽量高，單純采用生化處理效率低、效果差，經過多次小試試驗和組織專家進行討論論證，決定增加單效蒸發設備和A/O處理設施，處理后的廢水再進入廢水車間處理，達到回用水標準，以滿足環保要求。

通過多年的數據統計發現，通遼地區主要降雨季節在6—9月，產生滲濾液的解決也主要集中在降雨季節，項目每年產生的滲濾液約為2 000 t左右，滲濾液收集池可儲存1 500 t左右滲濾液。

2.1.1 小試試驗內容

2.1.1.1 滲濾液降氟試驗

試驗對象：滲濾液。

試驗工具：電熱板、燒杯、溫度計、pH值試紙、酸度計。

試驗目的：降低滲濾液氟化物數據。

試驗過程:通過加入適量藥劑降低滲濾液中的氟化物數據，根據蒸發試驗過程中產生的現象，制定相應處理措施。

試驗一：

取適量滲濾液于玻璃燒杯中，置于電熱板上進行加熱，剩余量低于1/3時，再次加入滲濾液，繼續加熱，持續跟進，觀察反應現象。

表2 滲濾液原液不經預處理進行蒸發步驟Table 2 Evaporation steps of original leachate without pretreatment

根據試驗一可以得到以下結論：滲濾液在蒸發中，溶液呈持續爆沸狀態，溶液剩余量越少，爆沸狀態越劇烈，杯壁不斷有黃色結晶鹽析出，底部產生黃色結晶鹽沉淀并逐漸增多。

試驗二：滲濾液通過調節pH值，加入適量氯化鐵、PAC、PAM，絮凝沉淀后，測定溶液中氟化物含量(見表3)。

表3 試驗步驟及現象Table 3 Test steps and phenomena

表4 滲濾液原液與試驗二中處理后的滲濾液的數據對比Table 4 Data comparison between original leachate and the leachate treated in test 2

由表4可以看出：COD去除率0.33%，氨氮去除率2.39%，氟化物去除率17.96%。因此可以得到以下結論：通過試驗二調節pH值，加入氯化鐵、PAC、PAM，絮凝沉淀后可去除部分氟化物。

試驗三：取滲濾液100 mL放入燒杯內，加入適量氫氧化鈣，充分攪拌，靜置5 min后，測定上清液氟化物數據。

試驗三試驗現象及步驟如表5所示。

表5 試驗現象及步驟Table 5 Test steps and phenomena

滲濾液原液與試驗三中處理后的滲濾液的數據對比如表6所示。

表6 滲濾液原液與試驗三中處理后的滲濾液的數據對比Table 6 Data comparison between original leachate and the leachate treated in test 3

根據表6可以看出：COD去除率0.47%，氨氮去除率0.84%，氟化物去除率65.09%。

因此可以得到以下結論：結合試驗一、二、三可知，加入氯化鐵及氫氧化鈣能去除部分氟化物，關于降低氟化物數值，試驗三效果最佳，且試驗步驟較為簡單，易操作。對COD、氨氮的去除皆無明顯效果。在蒸發過程中須注意滲濾液的爆沸狀態，及結晶鹽析出后嚴重的掛壁現象。

2.1.1.2 滲濾液降氨氮試驗

試驗對象：滲濾液。

試驗工具：燒杯、曝氣裝置(氧氣泵)。

試驗目的：降低滲濾液中氨氮數據。

試驗過程:通過持續曝氣降低滲濾液中的氨氮數據。

試驗步驟：取適量滲濾液于玻璃燒杯中，接入曝氣裝置，持續曝氣，定時跟進，觀察反應現象。

滲濾液進行曝氣步驟及數據對比如表7所示。

表7 滲濾液進行曝氣步驟及數據對比Table 7 Leachate aeration steps and data comparison

試驗結論：結合實例可知，在持續曝氣中須注意滲濾液會產生大量泡沫。在持續曝氣12 h過程中，曝氣時間越長，對氨氮的去除率越高，效果越明顯。在前6 h pH值下降效果比較明顯，8～12 h呈平穩狀態，沒有起伏，COD在第6 h略有下降，其余時間一直在持續上升。

2.1.1.3 滲濾液模擬蒸發試驗

試驗對象：滲濾液。

試驗目的：通過模擬蒸發試驗測定絮凝后上清液沸點升高，為設計方案提供數據支撐。

蒸發原理：將含有不揮發溶質的溶液加熱至沸騰，使部分揮發性溶劑汽化并移除，溶液中溶質濃度提高。

沸點升高的原因：在一定壓強下，溶液的沸點較純水高，兩者之差即為沸點升高。

溶液的沸點升高=溶液的沸點-與溶液壓強相等時水的沸點(二次蒸汽的飽和溫度)。

懸浮物(SS)采用電子比色法(懸浮物測定儀)測定。

COD采用重鉻酸鹽法測定。

pH值用pH計測量。

不揮發物質濃度用稱重法測量。

原液總濃度用折光法(折光儀)測量。

電導率用電導率儀測量。

黏度用旋轉式黏度計測量。

離子濃度用離子計測量。

試驗儀器及裝置有：旋轉式黏度計、鹽度計、萬用電爐、電動攪拌器、pH計、懸浮物測試儀、真空抽濾瓶、電子天平、循環水式真空抽濾機、萬用電爐、燒瓶、量筒、布氏漏斗、溫度計、TDS、熱電偶、真空濃縮結晶釜、COD測定儀、微波消解儀。

試驗內容及步驟如下。

(1)檢測原液的總濃度、pH值、SS、COD、鈣離子參數。

(2)使用布氏漏斗(中速濾紙)對原液進行抽濾，抽濾速度慢。

(3)取原液進行絮凝小試，取幾組50 mL原液，分別加入不同比例PAC(質量分數10%)、PAM(質量分數0.2%)，對比絮凝效果，取最佳藥劑投加比例。

(4)選取最佳投加比例：每50 mL原液投加PAC(質量分數10%)1.5 mL，PAM(質量分數0.2%)0.5 mL，對原液進行絮凝預處理，對絮凝后的溶液進行抽濾，抽濾速度慢。取絮凝后上清液進行試驗，并檢測絮凝上清液的總濃度、pH值、SS、密度、COD參數。

(5)取絮凝濾液2 800 g，進行蒸發試驗。

(6)記錄液體溫度，氣體溫度，為保證試驗數據的相對完整，可適當多記錄幾組數據。

(7)待燒瓶內的溶液蒸發至少量水分，停止蒸發。

(8)測試收集的蒸餾水的COD、TDS、pH值。

(9)記錄，分析試驗數據。

絮凝小試過程有：①PAC(質量分數10%)1.5 mL，PAM(陽離子型，質量分數0.2%)0.5 mL；②PAC(質量分數10%)1.5 mL，PAM(陰離子型，質量分數0.2%)0.5 mL；③PAC(質量分數10%)2 mL，PAM(陽離子型，質量分數0.2%)0.75 mL；④PAC(質量分數10%)2 mL，PAM(陽離子型，質量分數0.2%)0.5 mL；⑤PAC(質量分數10%)2.5 mL，PAM(陰離子型，質量分數0.2%)0.5 mL。

絮凝小試試驗總結：結合絮凝效果、沉降速率，在項目處理中選取第②組投加比例，每50 mL混合溶液依次添加PAC(質量分數10%)1.5 mL，PAM(陰離子型，質量分數0.2%)0.5 mL，試驗數據詳見表8。

表8 絮凝試驗數據匯總表Table 8 Summary of flocculation test data

圖1 蒸發試驗流程圖Fig.1 Evaporation test procedure

蒸發試驗數據及現象如表9所示。

表9 蒸發試驗數據及現象Table 9 Evaporation test data and phenomena

蒸發小試試驗總結：根據試驗發現，原液抽濾以及原液絮凝后抽濾速度較慢，絮凝后上清液與原液水質變化不明顯。

首先取絮凝后上清液2 500 g分2次倒入燒瓶負壓濃縮，物料沸騰前起泡嚴重，加入2 mL消泡劑后泡沫消失。當濃縮液質量為563.26 g時進行常壓蒸發，剩余質量為369 g時試驗結束，測得沸點升高值最高為8 ℃；試驗過程中，物料濃度不斷增加。試驗結束后，燒瓶底部得到外觀呈褐色不透明流動性良好的濃縮液，對濃縮液抽濾，得到含水率較高、褐色顆粒細小的鹽和黑色不透明母液。母液質量121.13 g。

2.1.2 小試試驗總結

經過多次小試試驗，論證決定選擇將滲濾液預處理后，進單效蒸發設備進行蒸發，蒸發廢水指標滿足A/O處理設備的進水指標。

2.2 滲濾液處理工藝流程

根據小試試驗，在滲濾液中伴隨的有機物會造成換熱面甚至是罐體和管道結垢堵塞，同時無機鹽溶液在蒸發的過程中，會過飽和出現晶體，這些晶體如果流速太慢，也會導致晶體黏附在換熱面上，形成晶疤，堵塞蒸發系統。于是選擇強制循環蒸發系統，滲濾液可以在外力作用下保證較高的流速，在加熱室內做強制劇烈湍流，同時對換熱面形成沖刷，這些對于處理無機鹽非常有利。在加熱器和結晶器之間，通過高度差形成適當的靜壓頭，保證換熱器內不汽化，汽化只發生在結晶器內，這樣加熱器的結垢周期就可以延長。

滲濾液中SS、氟離子、氨氮含量偏高，SS偏高會增加設備結垢乃至堵塞的風險，氟離子過高會對蒸發系統鈦材設備及反應釜造成腐蝕風險，影響設備的安全穩定運行，須對滲濾液進行預處理。

通過混凝池、絮凝池、除氟池、除硬池、沉淀池等預處理工序后，通過單效蒸發結晶器來進行處理；經過單效蒸發系統后，產生的母液進入焚燒車間進行焚燒處理，產生的結晶鹽進入公司的剛性填埋場，蒸發出的液體進入A/O系統，經過生化處理槽處理后，出水進入污水車間進行處理，達到回用水標準后進行綠化、道路清洗、焚燒車間回用等。

2.3 主要處理設備和構筑物

(1)一個50 m3的緩沖池,將滲濾液池中的滲濾液通過泵達到緩沖池中。

(2)混凝池、絮凝池、除氟池、除硬池、沉淀池，對滲濾液進行預處理。

(3)單效順流蒸發結晶器,處理規模1.5 t/h，對滲濾液進行蒸發處理。

(4)生化處理槽，規格8 m×3 m×3.5 m，集水解酸化+A/O于一體的碳鋼防腐處理設備。

(5)生物轉盤，通過細菌和菌類的微生物來處理有機污染物。

(6)濾布濾池，通過微孔濾布截流固體懸浮物、重金屬等。

(7)回用水池，根據處理水達到的標準，用于綠化、道路沖洗等；當污水處理不達標時，暫時存放，再回流至處理系統，重新處理。

3 滲濾液處理效果分析

3.1 滲濾液處理系統效果分析

由于通遼地區冬季比較寒冷，對A/O處理系統影響較大，冬季焚燒線產生的蒸汽要用于廠區供暖，滲濾液處理系統建設完成后，在5—10月期間運行，其余時間停產檢修，足以滿足生產需要。

滲濾液經過單效蒸發處理，再通過A/0處理和進污水車間深度處理后，可達到回用水標準。

表10 滲濾液處理系統處理結果Table 10 Results of leachate treatment system

3.2 經濟指標分析

滲濾液處理設備投資約300萬元，包含了單效蒸發設備、A/O設備、安裝工程、土建工程、電氣儀表、控制系統等。運行成本主要為電費和藥劑費用，以實際每天處理36 t滲濾液來計算，藥劑費用4.49元/m3，其他費用88.3元/m3，滲濾液處理系統的運行成本為92.79元/m3(不含人工費用、污泥處置費用及深度處理費用)[2]。

表11 滲濾液處理系統運營成本分析Table 11 Operation cost analysis of leachate treatment system

表12 滲濾液處理系統運行能耗及費用Table 12 Energy consumption and expenses of leachate treatment system

4 結語

4.1 結論

本項目通過預處理、單效蒸發系統后，大大提高了滲濾液的可生化性，該工藝操作簡便易學、效果明顯，經過深度處理后，出水可達到回用水標準。本項目滲濾液處理系統使用的是焚燒產生的富余蒸汽，省去了蒸汽成本，只需要設備購置成本，大大降低了綜合處置成本[3]。

隨著環保要求的逐步提高，國家規范越來越嚴格，尤其是未納入產業園區、污水處理設備配套不全的地區，滲濾液處理需要實現循環利用，達到零排放，本項目也是基于這方面考慮更新了滲濾液處理系統，新購置了單效蒸發設備和A/O設備來處理滲濾液，再結合原有污水處理車間設備，來實現零排。

目前項目的回用水用于道路清洗、綠化、焚燒車間、固化車間等，節約了水資源的同時，還避免了對環境造成二次污染，對其他公司滲濾液處理系統升級改造有很大的借鑒意義。

4.2 改進措施

蒸發工藝處置滲濾液效果明顯，應用較為廣泛，但會產生大量母液和蒸發殘渣(廢鹽為主)，需要分別進行焚燒和剛性填埋處理，這就需要開發成本更低、更使用的滲濾液處理技術；進入填埋場廢物填埋后要及時做好防雨工作，減少滲濾液的產生，來降低總成本。