生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺与运行管理—以昌邑市第二生活垃圾填埋场为例

■ 朱绍宽

山东省昌邑市第二生活垃圾填埋场位于昌邑市奎聚街道办事处陶埠村北侧1350m，营子村东南810m处废旧窑坑，占地面积约92040m2，设计规模为300t/d，采用卫生填埋工艺，填埋区有效库容约82.9万m3。渗滤液处理一期工程设计日处理量为50m3/d，主要采用A/O工艺+膜系统，浓缩液回灌填埋场；渗滤液处理扩容项目设计日处理量为150m3/d，主要采用两级A/O工艺+膜系统+高级氧化技术进行全量化处理，并把一期处理系统产生的浓缩液一并达标处理。出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准 》中对于现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值要求。

一、垃圾渗滤液水质特点及处理难度

目前，国内垃圾渗滤液的水质主要有四个特点：一是有机物含量较高，并且含有苯系物、腐殖酸等有毒、大分子有机物，容易对微生物产生毒害作用，常规的生物处理方法很难达到出水要求，必须结合物理、化学的方法才能有效处理，如何有效、合理、经济的组合是目前垃圾渗滤液处理一个难题；二是垃圾渗滤液氨氮、总氮含量较高，而且由于国家对总氮排水指标有了更高的要求，保持生化系统对于总氮、氨氮的高去除率成为了目前需要解决的难题；三是含盐量较高，由于垃圾填埋场的成分比较复杂，氯离子、硫酸盐、碳酸盐等含量较高，这对于生化、物化等处理方式影响很大，一方面微生物容易脱水死亡，需经过长期培养才能耐盐，另一方面膜系统等容易结垢堵塞；四是垃圾填埋场水质随着季节的变化不够稳定，这对于处理系统有着巨大挑战，若水质变化过大有可能会导致系统的直接崩溃。

通过对昌邑市垃圾填埋场的前期考察、水质条件分析，并对国内现有的主要处理工艺进行优化创新，设计出能够对垃圾渗滤液进行全量化处理、出水水质达到要求的一套工艺系统。进水水质如表1，出水水质如表2。

表1 渗沥液进水水质指标（单位：mg / l, pH除外）

表2 出水水质要求（单位：mg/l, pH除外）

二、工艺流程

渗滤液处理站采用较为先进的工艺处理渗滤液，主要包括两级A/O工艺+膜系统+高级氧化技术进行全量化处理。两级A/O工艺能够更好地提高污染物的去除效率；膜系统主要包括超滤+纳滤+反渗透+DTRO浓缩液处理系统，确保污染物的达标排放；高级氧化系统对DTRO产生的浓缩液进行处理，产生的污泥进行脱水，上清液返回到生化继续反应。

与传统的一些工艺相比，这套工艺具有处理效率高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单等特点。

三、系统主要处理单元

（一）生化系统

生化系统主要是两级A/O处理系统，在调试以及运行中保持着较高的处理效率和能力，能够高效地去除各类污染物，满足设计要求。主要特点有三个：一是反应器内污泥浓度高，处理效果稳定高效，耐冲击负荷，尤其适合处理高浓度废水；二是剩余污泥产率低，无需经常排泥，操作管理简单，同时具有很长的污泥龄；三是可在常温下进行处理，无需专门的加热设备，有专门的保温系统，确保反应罐体在冬季维持一定的温度。

（二）膜处理系统

膜处理系统主要包括超滤、纳滤、反渗透、DTRO四个单元，对污染物进行分级处理，保证水质达标。

超滤系统主要是对生化出水进行处理，同时具有泥水分离的作用。超滤膜系统保持一定的进水量和循环水量，通过观察各压力参数以及产水量维持稳定，是确保超滤系统保持正常运行的关键。为防止膜管的堵塞，要及时清洗膜组件。

纳滤系统主要是对超滤产水进行处理，这个过程对于有机物以及氮污染物去除具有较高的效率，能够截留绝大部分的污染物。由于垃圾填埋场产生的渗滤液碱度和硬度较高，为防止纳滤膜系统结垢，要准确调节纳滤进水的pH值，以及阻垢剂，为防止纳滤膜系统有细菌滋生，还需要及时添加杀菌剂等。

反渗透系统主要包括低压反渗透和高压反渗透，主要对纳滤产水进行进一步的处理，是自然界中渗透现象的逆过程，通过反渗透处理后的水能够保证达标排放。低压反渗透和高压反渗透的原理相同，区别在于运行压力不同，产水水质也不同。反渗透膜只能允许水分子通过特性，通过施加压力，将原水通过反渗透膜，从而达到水与其他杂质相分离的目的，反渗透水处理工艺基本上属于物理脱盐方法，所以在运行过程中要注重每支膜的维护保养，确保系统的正常运行。

DTRO系统是针对纳滤浓水和反渗透浓水进行处理的一个单元，由于纳滤和反渗透浓水的污染物指标较高，为了提高产水能力和后期浓水处理能力，需要对这些浓缩液再进行进一步浓缩处理，处理后的水质能够达标排放处理。浓缩液的进一步浓缩，减少了后期浓缩液处理的水量，并且还增加了产水量，提高了产水效率。

（三）高级氧化系统

高级氧化系统是针对浓缩液进一步处理的一个系统，主要是根据芬顿原理，投加亚铁和双氧水进行反应。由于浓缩液成分较为复杂，处理难度高，运用高级氧化技术，通过化学方法，降解掉这部分污染物。反应物完毕后通过污泥浓缩池的沉淀浓缩，把产生的剩余污泥进一步离心脱水，形成含水率较低的污泥。离心后的水返回至生化系统，污泥进行垃圾填埋场填埋处置。

四、全量化处理工艺特点

在整个工艺流程中，从生化系统到最后高级氧化系统实现逐级逐步的完成污染物的去除，其最主要的特点是实现整个过程的全量化处理。在生化系统中，运用两级A/O处理，确保氨氮和总氮的去除能够达标。垃圾渗滤液从调节池通过提升泵进水至生化系统的一级厌氧、一级好氧、二级厌氧、二级好氧，厌氧区域主要进行总氮的去除，好氧区域主要进行氨氮以及有机物的去除，通过控制回流，使整个系统的氨氮、总氮出水水质由原来的1800mg/L、2000mg/L达到9.8mg/L、15mg/L，COD生化出水水质由进水的4500mg/L达到1000mg/L。整个生化系统运行过程中一直保持较高的处理能力，运行过程中要注重温度、溶解氧、污泥浓度、生物活性的检测，同时结合水样化验指标对生化系统进行优化调整，生化系统是整套处理系统中最重要的环节。

在膜系统中，超滤本身相当于一个外置膜生物反应器（MBR），主要作用是进行泥水分离，氨氮、总氮的去除效果不明显，但是对COD有一定的去除效率，能够降到796mg/L。其次纳滤系统是对污染物的进一步截留，具有较高的去除效率，氨氮降低到4mg/L，总氮降低到10mg/L，COD降低到85mg/L，纳滤出水水质能够达标排放，同时由于盐分在纳滤阶段截留不明显，可以通过膜系统，排水指标要求中没有明确规定含盐量的要求，所以通过纳滤出水直排还可以排掉一部分盐分，使后续DTRO系统浓缩液处理效率提高。反渗透出水是对纳滤出水进行深度处理的一个系统，是对水质的进一步优化，反渗透的出水指标氨氮降低到2.8mg/L，总氮降低到6.5mg/L，COD降低到30mg/L，水质出水指标进一步优化。最后DTRO系统是在全量化处理中的关键环节，既要对纳滤和反渗透浓缩液进一步浓缩，减少浓缩液的量，还保证了水质的达标排放，DTRO的氨氮出水1mg/L，总氮2.5mg/L，COD为25mg/L，能够直接达标排放。整个膜系统中污染物逐级被降解，保证了出水水质的达标排放。在膜系统运行过程中要注意每个膜系统正常运行时的压力、产水等指标，通过分析对膜系统运行进行调整及维护，确保膜系统的长期稳定运行。

高级氧化系统，利用芬顿技术产生羟基自由基对DTRO产生的浓缩液进行处理，处理完毕后上清液返回至生化进行进一步的降解，由于浓缩液各个污染物指标较高，COD为4000mg/L、氨氮30mg/L、总氮130mg/L，处理之后COD为700mg/L、氨氮29mg/L、总氮131mg/L，上清液返回至生化系统进行氨氮、总氮、COD的脱除，产生的污泥进入到离心脱水机进行脱水，产生的污泥外运至垃圾填埋场，整个系统没有浓缩液回灌填埋场。高级氧化系统是利用化学手段对污染物进行处理，在反应过程中要注意反应的条件、pH值等。

本工艺系统不仅实现了出水达标排放，还能够对产生的浓缩液进行处理，经济成本、能耗相对较低，运营管理简单易操作。同时，浓缩液不回灌，减轻了垃圾填埋场的压力。

五、系统的运行及管理

渗滤液处理系统是生物法、物理法、化学法相结合的系统，在运行整个系统时，需要及时调整每个构筑物的运行条件以及参数，以此保证出水水质以及水量。运行管理人员需要具备一定的专业技能知识，熟悉操作流程，能够准确操作每个单元。做好运行记录以及现场巡视，及时化验水质指标，确保系统能够连续运行。

运行管理人员，需要时刻协调各处理单元的运行，保证进水量、运行参数以及药剂的投加量能够达到处理进水水量的要求。同时，要保证系统中产生的浓缩液能够快速地运用高级氧化技术处理，做到“产多少，处理多少”，切勿回灌至垃圾填埋场，造成污染物的重复积累，从运行到管理做到全量化处理。

不同区域垃圾渗滤液的水质差异极大，因此渗滤液处理工艺的选择，应该根据各个地区垃圾渗滤液的水质情况，做出适当的工艺组合搭配。在我国大多数地区，渗滤液可生化性较好，并且随着填埋年限的延长可生化性变差趋势比较缓慢，在工艺选择上应综合考虑，采用多级处理工艺对渗滤液进行逐级降解。