生活垃圾填埋场渗沥液处理优化研究

根据《中国城市建设统计年鉴》对生活垃圾处理情况的统计数据显示，截至2017 年底，我国生活垃圾卫生填埋场共有654座，日均无害化处理能力可达36.05 万t/d，卫生填埋技术在未来很长的时间里对生活垃圾处理上仍占主导地位。生活垃圾在填埋过程中，所产生的垃圾渗沥液存在水量水质波动较大、氨氮浓度高、渗滤液色度大、营养元素比例失调、重金属含量高、有机污染物种类繁多，浓度高且变化范围大等特征，因而其处理工序和设备繁多，处理和运行成本远高于一般生活污水和工业废水处理方式。鉴于传统的简单生化法处理渗沥液的技术未能满足达标排放且运行效果低于设计效果，本文对生活垃圾渗沥液处理工艺进行系统比选，得出一种能够有效降低污染物负荷且满足排放标准要求的渗沥液处理方案。

1 生活垃圾填埋场渗沥液的组合处理工艺

由于填埋场垃圾渗沥液具有高氨氮和难降解的特点，我国在垃圾渗滤液处理实际工程中更加注重组合工艺的使用，从而实现工艺操作条件的优化和处理成本的降低。现阶段，垃圾渗沥液的主要处理技术路线为①“预处理+生物处理+深度处理”；②预处理+两级碟管式反渗透。

1.1 预处理+生物处理+深度处理

“预处理+生物处理+深度处理”作为常规的渗沥液处理工艺，具有工艺技术成熟、处理效果佳、处理成本低特点。

预处理技术主要包括吸附法、混凝沉淀法、氧化还原法及氨氮吹脱法等。根据不同垃圾渗沥液的水质特点选择适当的预处理工艺，能有效解决渗沥液浊度、色度及含有难降解有机物，为后续处理打好基础。根据目前国内运行较好的渗沥液处理工艺，预处理多采用厌氧处理工艺和混凝沉淀工艺。

生物处理主要目的是实现去除有机物和生物脱氮，其处理方式主要包括好氧生物处理法和厌氧生物处理法。在实际工程中应用较多的生物处理工艺是膜生物反应器（MBR），即采用超滤取代传统的二沉池，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反应器中，通过提高生化反应器内的污泥浓度，从而提高了反应器的容积负荷，减小反应器容积。相对于传统生化处理系统，MBR 具有膜系统的高截留率特点，能够有效截留水体中全部微生物及部分大分子难溶性有机污染物，延迟污泥龄的同时，为硝化细菌的生长和繁殖提供条件，从而提高脱氮效率和COD 的去除率。

经过生物处理工艺后的垃圾渗沥液的出水的COD、总氮还需要进一步深度处理才能满足达标排放。研究表明渗滤液中含有的类色氨酸、小分子的类富里酸和类腐殖酸物质需要依靠深度处理技术才能去除。常用的深度处理主要是纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）技术。碟管式反渗透（DTRO）工艺就是通过RO 技术发展而来，对填埋场渗沥液具有优良的处理效率。

但随着填埋场垃圾渗沥液“场龄”的增大，其可生化性逐年降低且氨氮大幅增加，“预处理+生物处理+深度处理”工艺对于生化处理系统的运行管理难度加大。另外，该工艺应用中由于膜系统本身的特点，导致产出清水时还会产生浓缩液，对于膜系统产生的浓缩液的处理也是困扰渗沥液处理的另一难点问题。

1.2 预处理+碟管式反渗透

碟管式反渗透(DTRO)是一种新型的反渗透处理技术，针对垃圾渗滤液处理开发的一种专利型膜分离设备，具有一定的优势，在我国垃圾渗滤液的处理项目中得到广泛的应用。“预处理+碟管式反渗透（DTRO）”处理工艺的核心技术在于碟管式反渗透膜的独特结构形式，通过优化后续碟管式反渗透膜的进水水质，从而保护膜组件的高效运行。

根据实际工程设计，本工艺中预处理多采用水质调节和物理截留的方法。该预处理工艺也可采用技术较成熟的混凝、沉淀工艺，有效地优化膜系统的进水水质。

碟管式反渗透技术源于德国，近年来我国多个生活垃圾填埋场渗沥液处理项目中也采用DTRO 系统。碟管式膜组的优良性能依赖于品质优良的反渗透膜片和导流盘。根据不同项目的不同的进水水质、出水要求特点和对工程成本的要求不同，垃圾渗滤液处理系统可采用两级DTRO、单级DTRO、MBR+单级DTRO/NF、DTRO 与DTNF 等组合工艺。

“预处理+碟管式反渗透（DTRO）”处理系统具有集成度和自动化程度较高、占地面积相对常规处理工艺小、操作方便等优点。但与常规处理工艺一样，需要考虑浓缩液的处理处置问题。因此，实际工程中，通过膜生物处理系统（MBR）与碟管式反渗透的组合处理工艺作为生化处理的后续处理阶段，能够保证出水达标排放。

2 工程实例分析

广州市某生活垃圾填埋场垃圾渗沥液处理工艺选择则需要结合多方面的因素进行考量和比选论证，如：①需保证高浓度垃圾渗沥液处理后稳定达标。②适应渗沥液水质变化较大的特点，选取的工艺技术与设备必须针对各时段不同的水质特征。③在工艺可靠的前提下节省投资和运行费用。综上所述，本设计工艺技术路线选用“UASB+MBR+一级DTRO”为核心的处理工艺，以确保达到广东省地方排放标准。

在厌氧生化处理工艺选择上，本项目在多种厌氧反应器进行比选后，采用升流式厌氧污泥床反应器（UASB）作为生化处理路线环节中厌氧处理单元的构筑物选型，主要是基于UASB具有单位建设投资较低、运行管理与维护简单，并且是珠三角地区比较有影响力的垃圾渗沥液成功运营的实例。

在好氧生化处理工艺选择分析上，通过对氧化沟工艺、SBR工艺、膜生物反应器（MBR）工艺对比分析上，同时结合本项目填埋场有较多焚烧发电厂产生的渗沥液参杂，根据进水水质预测分析，原水的C/N 比超过10：1，其水质条件完全可以采用生化工艺进行脱氮，

节省设施投资。本设计好氧单元工艺推荐采用MBR 系统，主要是好氧生化能使有机物最大程度地降解并接近排放标准，降低深度处理的难度和成本。同时，MBR 系统的污泥浓度高，系统占地面积小。其次，MBR 工艺能够方便地实现生物脱氮，特别适用于垃圾渗沥液这种氨氮较高的污水。再次，由于采用超滤膜进行泥水分离，MBR 工艺能够使得出水最优，有利于后续深度处理。经过MBR 生化处理后，虽然渗沥液中BOD5、氨氮等指标可以满足排放标准，但由于有机物浓度太高，COD 仍然存在超出标准的可能。

反渗透处理主体工艺选择分析上。纳滤膜和反渗透膜分离机理相同。但反渗透膜能从水溶液中分离除去0.3～1.2nm的溶质分子，优于纳滤的截留界限，去除低分子量有机物可达100%。考虑到本设计出水水质需满足广东省水污染物排放限值第二时段一级标准的要求，因此，深度处理选择反渗透膜工艺，运行稳定性和安全高。反渗透膜组件的类型主要有卷式膜组件和碟管式膜组件，本设计采用碟管式反渗透膜（DTRO）工艺处理生化处置后的垃圾渗沥液。

经过对各种垃圾渗沥液处理工艺及其组合进行比选论证，结合本设计高浓度、水质复杂的垃圾渗沥液特点，从保证渗沥液处理达标排放以及工艺处理单元优化组合的角度出发，最终确定采用生化处理和深度膜处理相结合的工艺路线。本项目工艺流程如图1 所示。

图1 渗沥液处理工艺流程图

3 结语

由于生活垃圾填埋场中渗沥液水质存在一定的特殊性，加之我国对其处理工艺还未达到成熟的阶段。在实际渗沥液处理工艺设计中，需结合我国垃圾渗沥液处理工艺的多样化发展，不断总结经验，以处理精细化和垃圾渗沥液的资源化利用为发展方向，因地制宜，寻求更合理经济的渗沥液处理技术。同时注重渗沥液处理工艺的选择符合每阶段的垃圾填埋场渗沥液处理相关标准规范，从整体上将垃圾渗沥液的处理效率提升到一个新层次。以上基于实践案例工艺设计的基础上分析，通过项目后期的运行效果表明，“UASB+MBR+一级DTRO”为核心的处理工艺能有效处理该垃圾填埋场垃圾渗沥液，经济效益良好。