生活垃圾填埋场渗滤液处理站改造可行性的初步调研

阴蔼华（秦皇岛市第一污水处理厂，河北 秦皇岛）

1 走访单位情况简介

（1）中国城市建设研究院环境卫生工程设计研究所

环境卫生工程设计研究所是原建设部城市建设研究院（现隶属于国务院国有资产监督管理委员会管理的中国建筑设计研究院(集团)）下设的六个专业所之一，具有环境卫生规划、工程设计与工程咨询甲级资质，在生活垃圾处理技术方面，处于国内领先地位。

主编和参编了《城市生活垃圾处理、给水工程、污水处理工程项目建设用地指标》、《生活垃圾卫生填埋场无害化评价标准》等垃圾处理工程项目建设标准和技术规范二十余项，完成《垃圾渗滤液处理技术规范》送审稿。承揽了各类环卫工程项目三百余项，项目遍及全国七十余个城市和部分国家。项目类型涵盖所有环卫领域，包括垃圾转运站、垃圾卫生填埋场、垃圾生物处理与综合处理厂、垃圾焚烧发电厂、填埋气体收集利用工程、垃圾渗滤液处理工程、电子垃圾处理工程、危险废物处理工程等。

（2）北京天地人环保科技有限公司

成立于2002年，是专门从事垃圾渗滤液处理的高科技环保公司，是国内渗滤液高标准处理领域成立最早、规模最大的企业。

公司总部位于北京经济技术开发区，并设有碟管式反渗透设备生产基地，实现了碟管式反渗透和膜生物反应器技术的全部自主知识产权，并建成了全世界最大的碟管式膜系统生产基地。其拥有的碟管式反渗透技术是目前国内能保证渗滤液出水达到国家排放标准的成熟技术，该技术被国家环保总局评为国家环保实用技术。天地人掌握有厌氧、好氧、膜生物反应器（MBR）、微滤（MF）、超滤（UF）、碟管式纳滤（DTNF）、碟管式反渗透（DTRO）等多种渗透液处理技术；能够根据不同地区、不同水质、不同出水要求选择适合的工艺组合，提供渗滤液处理的综合解决方案，是渗滤液高标准全面处理领域的领军企业。

该公司成立以来，在国内垃圾渗滤液处理行业业绩卓著，先后承建国内各市、县多项工程项目，目前完工及在建项目20多个，已经完成的渗滤液处理项目，能够稳定运行，正常出水水质指标和经济性指标均在预期的范围内，有的低于同类设备的平均值。

（3）北京洁绿科技发展有限公司

北京洁绿科技发展有限公司于2004年成立，位于中关村高科技园区的高科技环保公司，专业从事垃圾渗滤（沥）液的技术研究和工程建设，提供从工艺设计、施工安装、调试运行到售后服务的一系列服务。先后承建了近30个垃圾渗滤液处理工程，分布在北京、天津、广州、四川、山东、江苏等地，其中已完成的项目能够稳定运行，出水水质指标能够达到设计要求，有的优于相关的国家标准，包括《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)、《污水综合排放标准》(GB8978-1996)、水污染排放地方标准以及回用水标准。

该公司近年来业务增长较快，与北京环卫集团密切合作，统揽北京绝大部分市场，依托北京各大院校和科研院所，集生产与研究于一身，形成了一套适合国内垃圾渗滤液的特点的成套新技术体系，有自主知识产权，研究解决了配套的污泥和浓水处理问题，属于国内领先技术。其技术具有能耗低、运行费用低的特点。其中吨水能耗≤20KW（包括浓缩液处理和污泥处理），不足同类技术的50%；吨水运行成本为30元（包括浓缩液处理和污泥处理），不足同类技术的70%。尤其是在生化反应中有自己独特的技术和装置。

（4）北京市阿苏卫垃圾渗滤液处理中心

阿苏卫垃圾卫生填埋场隶属北京市四清环卫工程集团有限责任公司，主要承担北京市东、西两个城区和昌平区7个乡镇的垃圾处理任务。填埋场共占地60.4公顷，其中一期工程填埋面积26公顷，设计处理量为2000t/d，设计处理能力2000t/d，设计寿命17a，1994年12月正式投入运行。一期工程主要采用水平膨润土板和垂直射水造墙相结合的防渗办法，二期工程主要采用HDPE进行水平防渗。至2006年底日处理垃圾约2100t，每日平均产生渗滤液约400t，渗滤液经收集后送到处理厂进行处理。

阿苏卫垃圾填埋场于1998年建成一套厌氧＋氧化沟垃圾渗滤液处理线并投入运行。其工艺流程为：渗滤液提升井－调节池－厌氧池－氧化沟－沉淀池－出水井。渗滤液处理厂处理量为1000m3/d，工程投资为700万，设计进水指标为：COD为5000mg/L，BOD为2000mg/L； 出 水 标准为二级排放标准。

垃圾填埋场运行初期，大部分垃圾尚未发酵熟化，同时新鲜垃圾携带的水分较多，所以垃圾渗滤液的CODcr较高，具有较好的可生化性，可以采用生物法进行垃圾渗滤液的处理，氧化沟工艺处理渗滤液具有一定效果，特别是对新鲜的渗滤液去除率较高。虽然进水浓度变化幅度较大，但出水浓度仍能保持相对稳定。随着垃圾填埋场的运行，可生物降解的物质被大量消耗，垃圾渗滤液可生化性降低，出水指标偏高，不符合当地排放要求。当时主要存在3个问题[1]：

一是设计负荷太低。对于CODcr浓度约为10000mg/L的渗滤液，该系统每天最多只能处理100～150t，而阿苏卫垃圾卫生填埋场夏季新鲜垃圾渗滤液CODcr浓度经常高达20000～30000mg/L，甚至更高，氧化沟工艺难以满足处理要求。

二是处理模式单一。没有考虑氨氮的去除，影响好氧处理段污泥的生物活性；渗滤液中存在大量的难降解物质，导致出水CODcr较高；没有考虑脱色，导致渗滤液中难以降解的腐殖质、灰黄霉酸等物质的积累，使出水色度越来越高，最后变成深褐色。

三是受环境温度影响很大。温度每变化10℃，污泥的活性变化2倍。水温低于5.6℃时，微生物基本上处于休眠状态，低于4℃时，微生物开始死亡。每年11月至来年4月，阿苏卫垃圾卫生填埋场渗滤液水温基本在10℃以下，最低达到0.5℃，污泥完全失去活性，系统无法运行。

由于上述原因，无法达到预期的设计标准，而阿苏卫的垃圾渗滤液经过处理后排入温榆河，市政府要求必须达到排放标准。2003年10月，经过招标进行第一次改造，阿苏卫主管部门北京市四清集团选用了北京天地人环保科技有限公司提供的两级碟管式反渗透，日处理渗滤液300吨，出水达到GB16889-1997中的一级排放限值，由于阿苏卫垃圾场现场土地有限，反渗透系统安装在原有的一个调节池上，该池现用于存放反渗透出水。这套碟式反渗透处理系统于2004年正式运行。

DT-RO反渗透处理工艺由预处理、膜分离和后处理3部分组成。整个处理系统由PLC控制。浓缩液是反渗透处理的副产品，浓缩液的各项指标都很高，每天产生的浓缩液由抽车送到填埋区进行回罐或运到市政污水系统合并处理。DT-RO系统主要存在问题如下：

（1）DT-RO系统设计电导率为15000μs/cm，而设备运行以来，阿苏卫垃圾卫生填埋场渗滤液实际电导率维持在30000μs/cm左右，最高达到37500μs/cm，导致净水回收率较低，系统操作压力较大。

（2）渗滤液由于碱度较高，加酸时发生大量泡沫，导致系统误报警停机。

（3）浓缩液处理难度大。DT－RO系统无法从根本上彻底分解渗滤液中的污染物，处理过程中产生20%～60%的浓缩液，虽然浓缩液可以回灌到填埋场，但是回灌限制条件较多。

( 4 )现有生化系统不能有效衔接，预处理作用不明显。特别是渗滤液CODcr负荷较高时，生化系统出水不能满足DT－RO系统进水的要求。因为要配合DT－RO系统，氧化沟进水不能低于300t/d。而如果进水负荷过高，造成氧化沟泥水分离不好，后续反渗透沙滤器会频繁反冲洗。

目前，阿苏卫垃圾渗滤液包括填埋场渗滤液、堆肥场渗滤液和垃圾焚烧场渗滤液（待建），规模为600t/d,已进行了第三次改造，改造工程由北京洁绿公司承揽，采用的工艺形式是中温厌氧+膜生化反应器（MBR）+纳滤+反渗透（部分），出水标准达到GB16889-2008表二标准。

( 5）北京市六里屯垃圾卫生填埋场渗滤液处理站

六里屯垃圾卫生填埋场是北京市市区继阿苏卫、安定、北树神之后，新建的第四座垃圾卫生填埋场。位于海淀区西北永丰屯乡境内，据海淀镇约12Km。工程分两期，一期工程于1999年10月竣工投入使用，二期工程于2001年5月开工。设计渗滤液处理水量一期为1000m3/d,二期工程也为1000m3/d。原处理工艺为“中温厌氧+吹脱+氧化沟+超滤+纳滤+反渗透（部分)”。由于氨氮含量高，氧化沟工艺生化处理效果不理想，出水与处理量均不达标，于2008年进行改造，同年8月运行。改造后处理规模是350t/d，采用“中温厌氧+膜生化反应器（MBR）+纳滤+反渗透（部分）”工艺，主要将 “吹脱+氧化沟+超滤”工艺改造为”膜生化反应器”。改造工艺简化，提高原氧化沟(改造后为硝化反硝化反应池)的生物持有量，处理液在生物池停留时间可达10天，提高生化处理能力和生化处理效果。设计出水标准为GB16889-1997一级。运行中充分利用氧化沟自身特点，经过加强生化系统的硝化与反硝化作用，部分反渗透出水后出水达到GB16889-2008表二标准。

该工程由洁绿公司承建并托管运营。现场看,生化反应池曝气充足，厌氧反应产生的沼气火炬持续燃烧，部分出水在景观池假山体喷淋，池内鱼儿摆尾游玩，表明运营处于良好状态。

2 垃圾渗滤液处理现状

根据我国垃圾处理无害化、减量化、资源化的原则，垃圾卫生填埋场技术规范经过2001年和2004年两次修订，已经在填埋场防渗、渗滤液处理、填埋气体控制等方面达到国际上较高标准。“十五”计划期间，一大批垃圾处理项目按照新标准开工建设 并相继投入使用，与此同时，大批垃圾渗滤液处理厂新建或兴建。由于已建垃圾渗滤液处理站在运行中都存在这样那样的问题，渗滤液处理项目的改造工程已屡见不鲜，并呈必要趋势，这点在各环保科技公司所做的工程项目中可略见一斑。

据中国环境监测总站的数据，国内现有80%垃圾填埋场渗滤液排放超标。至今国内渗滤液处理还是一个难点，没有很成熟的工艺。下面简要介绍一下国内典型垃圾渗滤液处理厂的现状[2]。

杭州天子岭渗滤液处理厂，采用3沉2曝活性污泥工艺，处理规模为300t/d。1991年开始投产， 进 水COD为6000ms/L，BOD为3000mg/L，出水要求 COD为 300mg/L，BOD为 60mg/L。在填埋初期渗滤液可生化性好，氨氮低，可以满足排放。随着填埋时间的延长，渗滤液可生化性降低，变化复杂，氨氮含量高，现在出水不能稳定达标。其运行费用为3～5元/t(不包括折旧，下同)。

深圳下坪渗滤液处理厂，采用氨吹脱+厌氧复合床+SBR的处理工艺，处理规模800t/d。2002年投产，设计进水水质COD5000～lO000mg/L，BODl000 ～ 60000mg/L， 氨 氮2000～3000mg/L，出水要求为国家三级标准。通过为期1年的运行，设备运行良好，出水稳定达标。该工程总投资为1500万元，运行费用12．4元/t，如采用CANNON工艺运行，费用9.35元 /t。

广州兴丰渗滤液处理厂，采用的是UASB+SBR+反渗透处理工艺，处理规模500t/d。运 行 进 水COD10000～20000mg/L，BOD7000～1l000mg/L，出水达到回用水标准。该工程总投资6000万元，运行费用25元/t，其中反渗透工艺费用11元/t。

重庆长生桥渗滤液处理厂，采用2级反渗透(IYrRO)处理工艺，处理规模500t/d。出水达回用水标准。该工程总投资3700万元，其中反渗透设备2270万元，运行费用l6.26元/t，其中膜的更换费用为9.36元/t。

从上述各个时期典型的填埋场渗滤液处理厂可看出，工艺发生了很大变化，投资、运行费用也增加很多。这些处理厂或多或少的存在一些问题。要么处理出水不达标，运行不稳定，要么处理量达不到设计值，要么投资、运行费用巨大，使处理厂不能正常稳定运行。

根据渗滤液处理存在的问题，目前垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面：高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。对生物脱氮技术的新认知，包括好氧反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化等，这些技术具有需氧量低、能耗低、负荷高、对碳源碱度需求低等优点。随着处理标准的相应提高，渗滤液若仅靠生物处理已无法达到处理要求，应该采取生物处理＋深度处理的方法。高级的处理技术意味着较高的投资和运行费用，在没有找到更廉价的处理方式以前，渗滤液的投资会偏高，处理成本也会相应较高。

3 结论与建议

( 1）技术上的可行性

在考察中，我们选了一家资深设计院，两家具一定规模的专业工程公司及两家改造后正在运行的渗滤液处理站作为走访对象，使我们对渗滤液行业的技术与运行情况有了一定的了解。从工程业绩看，天地人公司和洁绿公司难分仲伯，只是前者起步较早；从技术看，两者都有自己的独立知识产权，只不过看上去“天地人”在深化处理上做得更多一些，依靠深化处理设备可以实现间歇运行，对水质净化更快捷、更有效；“洁绿”在生物处理上研究的更为深入一些，在生化段有可能实现对有机物最大程度的降解去除；从设计资质看，两者都有一定设计能力，但部分项目不具备设计资质，“洁绿” 多与中国·城市建设研究院环境卫生研究所合作，“天地人”则多联手于中南环科院；从产品价位上比较，“天地人”多做引进的高端产品，以净化设备为主，价格会高一些。虽然两家专业工程公司业绩骄人，经验丰富，但由于渗滤液处理确实复杂，确实受到人们认知水平与技术发展水平的限制，两家也都是边做边改进。就如前面介绍的北京阿苏卫垃圾填埋场的第二次改造工程，选用了两级碟管式反渗透（即DTRO），这是一套深化处理系统，运行后一直不达标，其主要原因就是生化处理效果不好，不得已北京环卫集团又对“阿苏卫”进行了第二次改造，引用了生化处理技术。出水水质虽然得到了改善，但也不能绝对说完全达标，这也印证了渗滤液处理的技术复杂性，正因为如此，即使处理系统建成已正式运行，厂家技术人员也会经常出现场解决问题，售后服务都会优质到位。北京市六里屯垃圾卫生填埋场渗滤液处理站和北京小武基垃圾转运站渗滤液处理等一些处理单位干脆委托厂家进行托管运营。

针对秦皇岛市张桥庄垃圾渗滤液的处理，专家初步认同的工艺为：生化处理+膜生化反应器（MBR）。其工艺流程为：调节池渗滤液出水由提升泵提升至厌氧反应器进行厌氧生化反应，高浓度的渗滤液得到一定程度的降解，大分子有机物被分解成为易降解的物质。厌氧采用中温厌氧，出水进入MBR系统进行生化反应，去除可生化有机物和氨氮。MBR系统包括反硝化系统、硝化系统和MBR膜机组。工艺截止到MBR部分结束，不上深化处理工艺和设施。

( 2）改造的资金估算

若按照“MBR（膜生物反应）+NF（纳滤）+RO（反渗透）”相结合的综合处理工艺对垃圾渗滤液进行处理，通常情况下建设一个渗滤液处理站，150t/d的渗滤液处理量，总投资在1000万元以上，基本预算公式是处理一吨水的总投资是8～9万元，按照GB16889-2008最新标准出水水质的配置，总投资成本为每吨10万元。

以进水指标:

CODcr＜20000mg/L,BOD5＜2500mg/L,SS＜1000mg/L,PH6.5-8,NH3-N＜1000mg/L为主要依据，张桥庄垃圾渗滤液处理工艺设计为：物化+三级生化+物化+超滤+纳滤，设计排放指标为GB16889-1997一级标准，即：CODcr为100mg/L,BOD5为30mg/L,SS为70mg/L,PH为6～9,NH3-N为15mg/L，生化系统不做保温，冬季停止运行。

由于设计、设施、设备上存在的缺陷，再加上调试的不科学，整个处理系统处于不能正常运行状态。按照改造思路，启用生化系统+MBR运行模式，“张桥庄”的现有设施能够利用的主要有组合生物池（需改装）；两个厌氧罐（需进一步确认）；房屋土地等。超滤、纳滤、曝气系统，活性炭过滤设备等均不能使用。需要增加的设备设施有:3台大功率的鼓风机（18.5KW/台）及曝气系统；PLC自控系统；加热（燃油锅炉及换热器）保温系统，调节贮液池；MBR反应器装置；另外，配电增容100KW以上；膜车间、风机房、设备间需扩容；由于出水外运，最后还需建一个储水池。

鉴于此，改造基本费用，仅设备、设施预算也要在300万元以上，当然这只是从原设计图纸上来看，实地勘察后预算会有变化。

( 3）综合可行性比较

秦皇岛市张桥庄垃圾场建于2006年，已经运行5年，将在2010年底封场，封场后渗滤液还将持续5～8年，冬季100～200t/d，雨季200～400t/d，已建成的渗滤液处理站由于多种原因不能运行，面临改造或进一步处置。垃圾场设计没有回灌系统，不能吸纳渗滤液处理过程中产生的浓缩液和污泥。随着张桥庄垃圾填埋场的封场，在未来的几年内，渗滤液的成分会更复杂，处理难度加大，但处理量会减少，故此，不适合选择大的投资，特提出以下方案供参考：

其一，将张桥庄垃圾渗滤液运至灵海垃圾焚烧发电厂的渗滤液处理站。灵海垃圾焚烧发电厂渗滤液处理系在建项目，与张桥庄临近，该项目由深圳市百斯特环保工限公司设计建设，处理规模为200t/d，预计9月份建成。一期采用中温厌氧+膜生物反应器工艺，可将渗滤液原液处理至可进入城市排水管网标准，通过管道进入污水处理厂。

这一方案前提是解决“灵海”的容量问题，首先应该扩容，其次，由于“灵海”与“张桥庄”的渗滤液成分不同，应选择合适的工艺及设备，最后是处理费用支付问题。如若实现，既可以节省改造资金，又可以降低运行成本，按照估算，每吨渗滤液处理运行成本大概为30元/吨。

其二，选择合适方法，渗滤液中的污染物可以大部分去除，再运至污水处理厂处理。这种方法实际是将渗滤液进行预处理，预处理方法较多，前面所说的生化处理+MBR是一种方法，也不排除其他方法，例如，采用人工湿地的处理方式［3］。封场后的填埋场一般需在其表面覆盖粘土和营养土，并种上绿化植物，以防止雨水的侵入和填埋气体的扩散。如果将绿化植物改为芦苇等植物，并做好渗滤液的收集排放设施，这样不但可以利用闲置的土地大幅度降低渗滤液的处理成本，还可以取得良好的处理效果。何种方法更可取，尚需进一步调研论证。

其三，实施达标排放。“张桥庄”不能达标处理的瓶颈问题是深化处理后的浓缩液不能回灌到垃圾场，只能在运行系统内循环。而去除浓液的另一种方法是采用蒸发技术，需要上蒸发装置，据悉，装置本身就很昂贵，加上蒸发的能耗，是一种成本很高的技术，不被广泛使用。但“张桥庄”产生的垃圾渗滤液越来越少，COD指标也会越来越低，能耗会降低，使用浓缩蒸发技术也不是异想天开，关键是如何计算性价比。

4 结 语

渗滤液处理站的技术负责人说过一句话：“哪个渗滤液处理站运行都有问题”。这是一句真话，不管环科工程公司如何努力做好自己的技术和产品，在运行中都会有不同的问题等待处理和解决。正是不断发现问题，不断解决问题，才使技术不断更新，也才推动了环保产业的发展和进步。所以，我们不可不做足心里准备，“张桥庄”即使改造能够运行，它的问题也可能会不断出现，对运行管理的要求也会相应较高。另外，由于南北地区存在气候差异、环境差异。温度差异等条件差异，对渗滤液的处理，南方比北方可能要相对容易些。

[1]王进安 刘学建 杜巍 卢丽超 《环境卫生工程》2006-03期

[2]链接谷腾水网《国内渗滤液处理现状》中国环境保护产业协会2009年5月

[3]《我国垃圾渗滤液处理现状及存在问题》链接泊星石rockstar.xicp.net