小型生活垃圾填埋场渗滤液处理技术路线探究

付 晓 郭毓麒 焦 阳 姚 丽

(山西省城乡规划设计研究院工程设计中心，山西 太原 030001)

小型生活垃圾填埋场渗滤液处理技术路线探究

付 晓 郭毓麒 焦 阳 姚 丽

(山西省城乡规划设计研究院工程设计中心，山西 太原 030001)

通过分析研究山西某小型垃圾填埋场现行渗滤液处理工艺，针对垃圾渗滤液的水质特点，提出了两级DTRO工艺，并与其他处理工艺进行了比较，指出该工艺在处理小型生活垃圾填埋场渗滤液时具有工艺简单、成本低廉的优势。

生活垃圾，垃圾渗滤液，两级DTRO，水质

依据生活垃圾成分、当地经济水平及生活垃圾处理条件，山西省大部分县城生活垃圾处理均优先考虑采用卫生填埋。卫生填埋处理具有应用广泛、操作简单、灵活性强、投资少和运行费用低等特点，但也存在垃圾渗滤液量大且处理难度高的问题。渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等物理、生物、化学作用，同时在降水和其他外部来水的渗流作用下产生的含有机或无机成分的液体[1]，含有大量对人体和周边环境有害的物质，若处理和处置方式不当，不仅会污染填埋场周边土壤和地下水体，甚至可能对生态环境和人体健康带来巨大危害。

1 渗滤液特点及处理难点

1.1 渗滤液的特点

垃圾渗滤液是在填埋过程中由于厌氧发酵、有机物分解、雨水冲淋等作用形成的多种代谢物质，具有以下几个特点：1)有机污染物种类繁多，水质复杂；2)污染物浓度高，初期、中后期、封场后渗滤液水质变动范围大，见表1[2]；3)一年中渗滤液产量变化大，渗滤液产量受降雨量影响较大，雨季明显大于旱季；4)重金属含量高，由于垃圾未经严格分类筛选，导致渗滤液中金属离子浓度较高；5)氨氮含量高，约占TN的70%～80%；营养元素比例失调，P元素含量低，不利于微生物生长。正是由于渗滤液存在的上述特点给其处理工艺的选择带来诸多难点。

表1 国内典型填埋场不同年限渗滤液水质范围(pH除外) mg/L

1.2 渗滤液处理难点分析

针对垃圾渗滤液的常规处理工艺有活性污泥法、厌氧生物处理(UASB)、厌氧与好氧相结合等，均建立在生物处理的基础上，但生物处理工艺存在微生物受水质和水量影响较大、出水效果不稳定、操作复杂和占地面积大等问题。渗滤液处理工艺中的难点主要有：1)渗滤液中含有一定比例不可生物降解有机物，污水处理厂常规一级和二级处理工艺难以分解去除；2)填埋场晚期渗滤液C/N比较低，无法满足脱氮反硝化时系统对碳源的需求；3)自渗滤液产生开始至封场后，渗滤液可生化性指标变化范围很大，普通活性污泥或其他生物处理工艺很难适应，尤其后期BOD5/COD降至0.1～0.2，不利于生物降解。

2 某小型生活垃圾填埋场渗滤液处理概况

某县城位于山西省北部，属内陆黄土高原区，县城生活垃圾填埋场于2012年投入使用，日处理规模为140 t/d，填埋场库容120万m3，为小型垃圾填埋场。配套渗滤液处理系统于2015年建成并投产，处理规模为40 m3/d，采用“砂滤+芯滤+两级DTRO”处理工艺，反渗透浓缩液回灌至填埋区。

2.1 设计进出水水质

垃圾填埋场的渗滤液原水水质变化范围大，主要依据城市所在地理位置和居民生活习性判断生活垃圾的成分，同时参考周边区域垃圾填埋场渗滤液的水质特点进行确定，进水水质见表2。

表2 设计进水水质 mg/L

填埋场渗滤液出水水质应达到GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准中表2的要求，具体要求见表3[3]。

表3 设计出水水质

表4 主要污染物去除效果预测

2.2 工艺要点

1)各工段去除效果。垃圾渗滤液处理工艺采用“砂滤+芯滤+两级DTRO”，结合预处理及深度处理工艺特点，并参照同类工艺运行参数，各工艺段主要污染物去除效果预测见表4。

从表4中可以看出，采用“物化预处理+两级DTRO膜”处理工艺完全可以使垃圾渗滤液处理站出水满足排放标准的要求。

2)预处理工艺。该填埋场渗滤液预处理工艺为“蓝式过滤+砂滤+芯滤”，目前系统运行稳定，且“DTRO”膜运行状况良好，出水水质完全可以达标。虽然预处理工艺设置混凝沉淀设施可以减轻后续DTRO膜系统的压力，延迟膜系统的使用寿命，但需配套增加污泥提升及脱水设备，不仅增加了工程占地面积和工程投资，而且污泥脱水至含水率60%以下后最终仍进入垃圾填埋场处置。“DTRO”膜系统为专门针对高浓度料液的过滤分离而开发的，适应性好，一级DTRO膜寿命可达3年以上，二级DTRO膜寿命长达5年[4]。因此，在垃圾处理规模较小，专业人员较为短缺，用地较为紧张的填埋场，渗滤液预处理工艺宜采用“蓝式过滤+砂滤+芯滤”。

3)“DTRO”膜系统。经过滤与中和等物化预处理后的渗滤液通过高压柱塞泵进入膜系统，膜系统为两级“DTRO”膜组件。经一级DTRO膜处理后的浓缩液直接排入浓缩池进行回灌处理，浓缩液约8.7 m3/d，为处理水量的21.75%；一级透过液则进入二级高压泵等待二级DTRO进一步处理，透过液约34.7 m3/d，为处理水量的86.75%。由于二级处理浓缩液会重新进入芯式过滤器，故一级DTRO膜处理水量大于总进水量。

一级透过液经二级高压泵直接进入二级DTRO膜系统，二级DTRO浓缩液水质远好于渗滤液原水，可进入一级系统的进水端合并处理，浓缩液约3.5 m3/d，为处理水量的8.75%；二级透过液直接排入脱气塔处理，共31.3 m3/d，为处理水量的78.26%。“砂滤+芯滤+两级DTRO”工艺流程见图1。

2.3 DTRO工艺优点

两级DTRO膜处理工艺是基于碟管式反渗透的工艺运用，DTRO膜柱独特的结构使其具有以下特点：1)受外界因素影响小，可以适应填埋场不同填埋阶段的渗滤液水质，不受可生化性影响，出水水质好，出水稳定；2)工艺流程及操作简单，集成及自动化程度高，建设周期短，占地面积小；3)采用移动式或集装箱式处理设备，可实现多个垃圾场或污水产生源的连片处理，同时也可用于突发水污染事故的应急处理；4)最低程度的膜结垢和污染现象，膜使用寿命长，组件易于维护，可循环使用；5)运行灵活，调试、启动迅速，运行费用低，尤其适宜规模较小的填埋场。

3 DTRO膜系统运行成本分析

在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其他工艺，碟管式反渗透技术工艺流程最短，能耗低，运行费用省。在同样可以达到新标准的处理工艺中，两级DTRO相比于其他工艺所节约的处理成本可弥补一次性建设投资较大的缺陷[5]。通过对国内数座采用不同工艺的垃圾渗滤液处理厂运行情况研究表明，“砂滤+芯滤+两级DTRO”处理系统投资约为10万元/m3～15万元/m3，运行成本约为25元/m3～30元/m3；“生化处理+NF+RO”处理系统投资约为8万元/m3～11万元/m3，而运行成本约27元/m3～36元/m3。列举7座垃圾渗滤液处理厂部分运行参数，详见表5。

表5 垃圾渗滤液处理厂运行参数

4 结语

1)对山西省北部某小型生活垃圾填埋场渗滤液采用“砂滤+芯滤+两级DTRO”处理工艺进行处理，出水各项指标均达到或优于GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准表2要求。

2)虽然“砂滤+芯滤+两级DTRO”处理工艺投资较“MBR+NF+RO”略高，但集成化高，占地面积小，出水稳定，运行费用较省，较适用于用地紧张的小型沟谷垃圾填埋场渗滤液处理。

[1] HJ 564—2010，生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范(试行)[S].

[2] GB 50869—2013，生活垃圾卫生填埋处理技术规范[S].

[3] GB 16889—2008，生活垃圾填埋场污染控制标准[S].

[4] 李 丽，苏 凤，张 兴.MBR+两级DTRO系统处理垃圾渗滤液工程案例分析研究[J].环境科学与管理，2014，39(9):120-124.

[5] 罗 洁.两级DTRO工艺处理垃圾渗滤液的生产性试验研究[D].长沙：湖南大学，2014：47-48，120-124.

Abstract: Through analyzing current leachate processing technologies of the small-scale household garbage landfill in Shanxi province, in light of waste leachate water features, the paper puts forward two-grade DTRO technology, and makes a comparison with other processing technologies, and finally points out that: two-grade DTRO technology has the advantages of simple construction technology and low cost in processing leachate of small-scale household garbage landfill.

Key words: household garbage, waste leachate, two-grade DTRO, water quality

Inquiry on leachate processing technology route of small-scale household garbage landfill

Fu Xiao Guo Yuqi Jiao Yang Yao Li

(ShanxiUrban-RuralPlanningDesignAcademyEngineeringDesignCenter,Taiyuan030001,China)

2016-03-11

付 晓(1984- )，男，工程师； 郭毓麒(1983- )，男，工程师； 焦 阳(1984- )，男，工程师； 姚 丽(1989- )，女，助理工程师

1009-6825(2016)15-0123-02

X705

A