城市生活垃圾填埋场渗滤液合并处置的可行性初步分析

陈建华,曾 婷,陈 文

(1.湖北黄达环保技术咨询有限公司，湖北 黄冈 438000；2.湖北省生态环境厅黄冈生态环境监测中心，湖北 黄冈 438000；3.黄冈师范学院 化学化工学院，湖北 黄冈 438000)

城镇生活垃圾主要采取卫生填埋、堆肥和焚烧等处置方式。由于焚烧成本较高，若焚烧后尾气处理不当，会产生一定程度的环境污染，居民接受度低；堆肥主要是针对有机垃圾；卫生填埋成本低，但占地面积大。国内大多数城市生活垃圾处置采取的是卫生填埋为主，但大多建于二十世纪九十年代,当时处于建设时期，生活垃圾填埋场选址比较偏僻，渗滤液经处置设施处理达标后直接排入环境。现今这些垃圾填埋场已经运行到中后期，渗滤液化学需氧量(COD)和氨氮浓度显著比初期高，造成建设的废水处置设施运行负荷增大，难以稳定达标。因此，近年来此类生活垃圾填埋场渗滤液如何稳定达标准排放是亟需解决的关键问题[1-3]。

本文以黄冈某处中后期生活垃圾填埋场的渗滤液预处置后接入城市污水处置厂合并处置为例，主要从渗滤液的水量、水质等情况来初步分析这种处置方式的可行性，并对该处置方式可能出现的问题提出建议。

1 垃圾填埋场渗滤液处置现状

1.1 垃圾填埋场渗滤液处理工艺与处置设施

黄冈某生活垃圾填埋场采用两套渗滤液处置工艺，总处理规模为160 t·d-1。其中渗滤液处置工艺(1#)为：一级硝化+二级硝化+MBR膜+纳滤+反渗透，处置能力为60 t·d-1；渗滤液处置工艺(2#)为：一级反渗透+二级反渗透，处置能力为100 t·d-1,具体流程见图1。

图1 黄冈某生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺流程图

1.2 目前渗滤液处置现状

为了解黄冈某生活垃圾填埋场渗滤液处理后水质排放及是否达标状况，对该渗滤液进行为期两天的取样分析，监测结果见表1。

表1 黄冈某生活垃圾填埋场渗滤液处置设施出水检测结果统计表

由表1可知，黄冈市某生活垃圾处置场渗滤液处理设施混合后色度、SS、重金属指标均能达到国家规定的排放标准，主要超标因子为化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和总氮(TN)。

1.3 目前渗滤液处置存在问题及解决方法

根据监测结果，黄冈某处中后期生活垃圾填埋场渗滤液由于膜处置后浓水长期回灌造成渗滤液主要污染物产生浓度越来越高，加重了废水处置设施的运行负荷；加之废水处置设施使用年限长，垃圾渗滤液部分指标不能稳定达标。根据调查，该处生活垃圾填埋场渗滤液排放受纳水体已不能满足相应功能区水质要求，加之该填埋场服务年限即将到期，进入封场期，其填埋场渗滤液排放首先考虑并入城市污水处置厂进行深度处置，确保渗滤液达标排放，以减轻对受纳水体的影响。

2 并入的城市污水处置厂基本情况

并入的某湖城市污水处置厂始建于2018年，污水处置能力为每日7.5万立方米，出水水质为一级A类排放标准，处置工艺流程见图2。该湖污水处置厂实际进水水质、出水水质要求见表2。

图2 黄冈某湖城市污水处置厂工艺流程图

表2 黄冈某城市污水处置厂设计进出水浓度一览表 μg·L-1

3 渗滤液预处置后合并城市污水处置厂的可行性分析

3.1 并入城市污水处置厂的总体要求

按照国家生活垃圾填埋场污染控制标准的要求，并入城市污水处置厂的总体要求如下:

①生活垃圾渗滤液在填埋场经过处置后，总汞、总铬、总镉、六价铬、总砷、总铅等重金属污染物浓度达到该标准规定浓度限值；

②渗滤液运送至城市污水处置设施处置时，渗滤液水量不能超过城市污水处置量的0.5%；

③不影响污水处理厂的污水处理效率。

3.2 渗滤液水量排放可行性分析

该生活垃圾填埋场渗滤液处置设施的最大处理能力为每日160 t，并入的某湖城市污水处置厂的设计处置能力为每日7.5万立方米。该渗滤液日排放量占该城市污水处置厂日处置量的0.27%，未超过城市污水处置量的0.5%，同时也没超过某湖城市污水处置厂设计的污水处置能力，符合相应要求，从渗滤液水量来看，该渗滤液并入城市污水处置厂可行。

3.3 渗滤液水质排放可行性分析

污水处置工艺中采取生化处理的原理就是通过人为措施在废水中培养特定的微生物，利用这些微生物的新陈代谢作用，将废水中的污染物进行转化、使废水中的有机物无机化、有毒物质无害化的处置过程。有研究表明，将生活垃圾填埋场渗滤液与城市污水合并处置时，必须先进行预处理，否则很可能破坏城市污水处置厂的正常运行[3-5]。对微生物生长的影响因素主要是渗滤液中营养物质是否平衡、重金属离子种类和含量，影响生化处置中污泥质量的高低，且进一步关系到整个处置工艺是否起作用，从而达到水污染防治的目的。现从营养物质的平衡、重金属离子种类及含量、环保管理要求、经济分析等角度来分析垃圾渗滤液预处置后与城市污水处置厂合并处置的可行性。

3.3.1营养元素对污水生化处置影响的分析

目前由于该生活垃圾填埋场渗滤液与某湖城市污水处置厂的合并处置还处于研究阶段，故垃圾渗滤液在填埋场现有处置系统预处置后，排入城市污水处置厂应急池(容积为8 500 m3，长宽高为140 m×20 m×3.1 m)中，与该污水处置厂进水混合进入污水处置厂处理系统进行处理。由于每天输送的中后期垃圾填埋场的渗滤液量不定，利用该污水处置厂应急池暂时贮存垃圾渗滤液，以确保合并至城市污水处置厂生活污水的渗滤液水量恒定以保证该污水处置厂稳定运行。卢宁川等[6]研究试验发现以1∶10的比例将处于后期的南京市水阁垃圾填埋场渗滤液与城市生活污水均匀注入污水厂处置，最终实现了出水达标。沈耀良等[7]将苏州七子山垃圾渗滤液先在填埋场内采取吹脱、混凝沉淀、焦炭吸附等物理预处理工艺后，再汇入到城市污水处置厂合并处置，结果表明该处置方式效果良好。

根据污水可生化性的实践结果可知，当BOD5与COD的比值大于0.3时，则认为该污水具有可生化性。同时从微生物所需营养角度来讲，对于好氧生物处置中BOD5与氮、磷的比例约为100∶5∶1；厌氧生物处置的BOD5与氮之比值在(10～30)∶1之间的情况下才能有利于微生物的生长。

根据表1可知，欲合并处置的渗滤液的BOD5与COD的比值为0.336，COD与TP的比值为4 110；而BOD5与NH3-N的比值为0.762，即BOD5与氮之比显然太低。由此可知，此渗滤液中COD过高，而磷含量又过低；BOD5与COD的比值太小，营养元素比例失调，明显不利于生化处置。

根据表2可知，黄冈某城市污水处置厂生活污水的BOD5与COD的进水浓度比值为0.72，BOD5与氮之比为7.2，生活污水水质可生化性较好，反硝化所需碳源充足。为了估算城市污水处置厂在最大负荷情况下的运行状态，将各项混合比例均按照0.27%计算，合并后的进水水质计算公式，合并后水质变化见表3。

合并后污水水质=(渗滤液水质×水量+污水生活污水进水水质×水量)/总进水量

表3 合并后水质 μg·L-1

由上述计算可以看出，根据黄冈某湖城市污水处置厂处理的生活污水和垃圾渗滤液水质的实际特点，合并后的水体中BOD5与COD的比值为0.717，较污水处置厂生活污水的BOD5与COD的比值为0.72，略有一点下降，但BOD5与氮之比大幅提高，水质保持较好的可生化性。由此可见，所合并的垃圾渗滤液只要均匀注入，对污水处置厂水质冲击负荷不会太大，满足某湖城市污水处置厂进水水质要求。

3.3.2重金属离子进入污水处置厂可行性分析

除了上述从渗滤液中BOD、COD、N、P等营养元素的角度来分析渗滤液与城市污水处置厂进水合并对污水可生化性的影响之外，渗滤液中重金属元素含量的高低同样对污水生化处置起着关键性的影响作用。

根据表1检测结果表明，该生活垃圾填埋场两套渗滤液处置系统出水中，重金属污染物浓度均符合国家相应排放标准要求，可进入黄冈某城市污水处置厂进行后续处置。

3.3.3合并处置方式的管理要求

黄冈某城镇生活垃圾填埋场距离并入的某湖污水处置约有10 km左右，短期无法实现管网输送，需要通过密闭罐车进行运输。该运输方式方便、经济，但运输过程因监管难度大，将是当地生态环境部门监管盲区，容易被当地生态环境部门认定为以“逃避监管的方式违法排放污染物”的违法行为，因此为了保证输送过程满足生态环境部门的监管要求，渗滤液输送时的环境管理要求有：①应制订详细运输方案，报当地生态环境管理部门进行备案；②填埋场渗滤液处置最终排水收集池需安装摄像设施，进行24 h监控，确保渗滤液不排入附近地表水体；③成立专人专班负责运输工作,运输车辆装载GPS和摄像设施,运输人员经培训才能上岗,并做好日常运出和接收台帐,定期向生态环境部门报备；④制订渗滤液运输的突发环境事件应急预案，报当地生态环境管理部门进行备案，同时加强日常管理，杜绝环境事故发生。

3.3.4合并处置方式的经济分析

根据监测结果，黄冈某垃圾填埋场渗滤液目前水质未达标排放，若把渗滤液在填埋场内预处理后与黄冈某湖城市污水处置厂进水生活污水合并处置，运输车辆可以依托当地环卫部门自有罐车，仅需增加场地收集池建设费用和人员费用，其处置总费用在10元/吨左右，相比重新就地改造，成本可节约20元/吨。因此，调整渗滤液混入比例不仅技术上可行，实施起来也方便，污水处置厂生活污水合并处置垃圾渗滤液，无需过多的人力物力和新增其他经济成本，既减少了地表水水体污染负荷，其经济效益也比较显著。

4 结论与建议

通过对黄冈某垃圾填埋场渗滤液并入某湖污水处理厂的分析,对于运行到中晚期的生活垃圾填埋场渗滤液预处置后合并进入城市污水处置厂是一种可行的处理填埋场渗滤液的方式之一,可以减轻地表水体的影响。为了尽可能减少垃圾渗滤液对城市污水处置厂运行的影响，垃圾渗滤液需预处理后合并进入城市污水处置厂，同时，城市污水处理厂须保证符合国家标准规定的相应要求之外，还须对整个生活垃圾填埋场、渗滤液预处理装置及废水外运过程都采取严格的环境管理措施，确保无环境风险事故的发生。

建议：①需对合并处置效果进行后续跟踪监测和管理，确保渗滤液的混入不会对污水处置厂运行造成影响。②同时对合并处置后城市污水处置厂产生的污泥开展检测和处置研究工作，确保合并处置后污水处置厂产生的污泥满足国家相关要求。