填埋场渗沥液组合处理工艺实践分析

黎学诚(广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510000)

0 引言

填埋场的建设与正常运行直接关系到城市的形象和人民的正常生活。而填埋场在进行垃圾填埋过程中会产生的渗沥液，对垃圾渗沥液处理的工艺合理性和经济性选择需要长期探索。在进行填埋场渗沥液处理工艺及参数选择和优化需要结合具体填埋场渗沥液水质水量特点、原工艺特点和填埋场未来发展趋势进行综合分析。结合目前填埋场渗沥液越来越复杂的特点，单一的处理工艺不能达到最优的处理效果，需要结合工程实践，比选出技术及经济可行性较高的组合处理工艺。

1 生活垃圾填埋场渗沥液水质特点分析

渗沥液的水质特点与填埋场垃圾的成份、填埋时间、填埋构造及降水量等相关。填埋场渗沥液水质复杂，属于高浓度有机废水，颜色发黑，富含有机物、氨氮、重金属。填埋场渗沥液污染物浓度随填埋规模、使用年限、季节、天气的变化会出现短期波动和长期变化的复杂性。一般来说，填埋场旱季的渗沥液浓度大大高于雨季。填埋场初期渗沥液的氨氮浓度较低，BOD5/COD较大，而可生化性良好，但随着使用年限的变化，氨氮浓度逐渐升高，BOD/COD下降，可生化性也变差，且不同时期的填埋场渗沥液水质变化大[1]。结合相关文献总结，并根据参与项目的实际情况，总结生活垃圾填埋场渗沥液水质特点如下：COD为10～25 g/L、BOD为5～8 g/L、氨氮为1.5～3.5 g/L、总氮为1.8～4.0 g/L、TP为15 g/L、pH为6～8。

2 国内典型填埋场渗沥液处理组合工艺

随着技术方法发展和工程实践经验总结，形成了各种不同垃圾渗沥液处理方法，大致可归纳为生物法、物化法和土地处理法几种。生物法主要为好氧生物处理和厌氧生物处理，其中好氧生物处理方法有好氧塘、传统活性污泥法、好氧SBR法和MBBR法等，厌氧生物处理有厌氧SBR法、UASB法和厌氧滤池等。物化法主要有氨吹脱法、混凝沉淀法、高级氧化法、纳滤技术和反渗透等。土地处理法主要有渗沥液回灌、人工湿地法。结合以上处理方法和我国填埋场垃圾渗沥液污染特征，目前中国在渗沥液处理组合工艺应用上主要有如下几种形式。

2.1 外置式 MBR+NF/RO 工艺

“外置式 MBR+NF/RO ”工艺主要应用在我国大、中型渗沥液处理厂中。与传统的重力分离技术比较，MBR 膜分离技术不仅占地面积小，还能提高生物反应器系统的污泥浓度。另外，该组合工艺在深度处理上，选用NF/RO 处理工艺，能有效截留污染物中的大分子腐殖酸和小分子的水溶性腐殖质，出水水质稳定、可靠，实现高效效果。但MBR技术和外置式超滤、NF、RO膜系统，与其他生物处理技术相比，不仅需要定期更换膜组件，还存在能耗较高的缺点。另外需要针对性采取措施对系统产生15%～25%的浓缩液进行处理[2]。

2.2 AT-BC生物转盘+曝气池+芬顿氧化+生物滤池工艺

“AT-BC生物转盘+曝气池”工艺是通过综合活性污泥法和生物膜法进行组合处理的工艺，通过好氧与兼氧环境不断交替变化，实现在低氧状态运行，能耗较低。深度处理采用两级Fenton化学氧化+生物滤池，实现同步硝化反硝化目的，不仅抗冲击能力强，对碳源的需求量也低。采用高级氧化方式对COD、TN、氨氮去除率均达到90%，且无浓缩液产生。但存在占地面积较大，需投加营养液、投加化学药剂，产生较多化学污泥，同时处理过程需要严格结合水质变化进行pH、双氧水与Fe2+摩尔比、Fe2+浓度等条件的调整，以满足芬顿氧化反应所需[3]。

2.3 氨吹脱+A/O/O生化池+内置式MBR+NF工艺

“氨吹脱+A/O/O生化池+内置式MBR+NF”工艺的处理原理主要是通过氨吹脱的方式实现对氨氮的去除，避免高浓度氨氮影响生化效果。A/O/O生化池是由两个独立区域串联而成，实现对脱碳功能与硝化功能独立，从而提高系统的硝化效率。采用内置MBR工艺，能耗相对较低，投资成本略为降低。但需要对系统产生的浓缩液进行另外处理，同时氨吸收产品的销路的问题也是使用该工艺需要重点考量的地方。如深圳下坪垃圾填埋场渗沥液处理工艺就是采用该工艺的最佳代表，下坪场渗沥液处理工艺中能有效解决氨吹脱塔尾气吸收、硫酸铵结晶与产品销路的问题，整体处理效果较好，能多年一直沿用。

2.4 两级DTRO/STRO工艺

“两级DTRO/STRO”通过选用纯膜处理工艺，不需要生化工艺，整体系统设备占地少。通过采用DTRO或者STRO，加大了水流通道，实现抗污染的性能提升，出水水质可靠。但采用纯膜处理工艺的整体投资和运营成本偏高，无法实现最佳经济效益，同时还需额外处理系统产生25%的浓缩液。

3 填埋场渗沥液组合处理工艺调整分析

3.1 填埋场渗沥液处理工艺现状

下面结合某采用改良型厌氧填埋方式的生活垃圾填埋场案例进行分析，该项目一期填埋场已封场，其渗沥液NH3-N、TN和不可降解有机物的含量较高，但BOD5/COD值较低，可生化性差。二期填埋场在2019年8月实现投入试运行，二期的H3-N含量低、BOD5/COD值较高，可生化性较好。一期渗沥液排入1#调节池，二期排入2#调节池，不同期的渗沥液水质存在较大的差异，同时考虑到一期填埋场产生的渗沥液所占比例较高，从提高渗沥液的可生化性角度考虑，一旦二期渗沥液产量高达一定量时，结合水质监测数据进行2个调节池出水流量比的手动控制，以满足两期混合渗沥液的合理调配，然后将调配好的混合渗沥液作为组合工艺的处理对象，处理工艺流程如图1所示。

图1 渗沥液工艺处理流程图

为了更好对工艺进行调整优化，需要对系统的调节池、各工段和总出口出水的NH3-N、N、COD、TN等污染物含量、pH及电导率等数据进行检测和采集，结合检测结果，下面对处理工艺存在问题统计如下：(1)进水NH3-N、TN含量偏高，而COD偏低，同时m(C)/m(N)最低仅为1.3，可生化比较差。而出水的COD不稳定，存在有时不符合规定情况，而TN一直未达标。(2)MBR段COD去除率远低于设计要求，为53.41%～66.45%，导致系统出水的COD超标。MBR段对COD去除率偏低的主要原因：①老龄渗沥液存在大量不可生化有机物，活性污泥对其吸附率低，从而影响到MBR段对COD的去除率；②碳氧化池进水碳源不足引发C/N失调，导致响微生物生长受限，微生物不足导致MBR无法有效对COD进行去除；③生化池内的活性污泥存在含量不足的情况，系统对有机物的处理效率受到影响。(3)MBR段TN去除率远低于设计要求，为49.15%，而 MBR进水TN中NH3-N占比高，为81.57%，但出水却出现最低占比1.10%的情况，这些数据都表明MBR存在反硝化效果差的现象，对原因进行追溯，主要由于进水碳源的不足，进而对反硝化菌的生长形成限制。(4)设计参数存在问题，MBR生化池MLSS含量偏低，浓度不合理，从而影响MBR高污泥含量、高容积负荷、抗冲击负荷能力强优点的发挥。同时本项目设计NF膜通量与国内其他相近案例和规范相比，数值偏低，会加大NF膜堵塞的概率，导致膜通量下降。需要结合项目实际运行特点和相关规范进行需要NF 膜通量大小的控制和定期清洗。

3.2 工艺调整分析

3.2.1 外加碳源

基于对系统以上存在问题情况的分析，对工艺进行一定的调整优化。如进行外加碳源补充，本项目结合进水COD情况，最终确定选择合适比例的葡萄糖作为碳源补充。通过在系统配水槽的位置进行葡萄糖投加后，进水COD和m(C)/m(N)实现了有效提升，其中COD提高1.6～2.0 g/L、m(C)/m(N)大于3.5。同时通过外加碳源调整对整个系统的COD和TN的去除率也有一定的提升，分别由95.75%和75.96%提高至99.45%和98.58%，其中MBR段对COD和TN的去除率最高，分别由68.45%和40.28%提升至83.17%和93.96%，最终实现系统出水稳定高效。

3.2.2 新老渗沥液混合及参数调整

通过以上检测与分析表明，除了碳源不足问题外，系统对COD和TN去除不符合要求的部分原因是因为老龄渗沥液可生化性差所导致。为了处理这个问题，可以通过将2期渗沥液混合处理，调整新老渗沥液混合比例，以提高整个系统处理渗沥液的可生化性。结合检测结果，还需要对系统的整体抗冲击负荷能力进行优化，结合本工艺特点，可以通过调整优化MBR生化池污泥含量和NF膜通量实现此目的。经过以上调整后，对实际运行结果进行监测和计算，结果显示本系统运行状态良好，各监测数据也符合设计要求。

4 结语

MBR 和以纳滤(NF)、RO 为主的深度处理段组合而成的工艺由于自身优势，近些年在国内新建填埋场渗沥液处理中得到应用和推广。本研究所阐述的案例中通过选用 MBR+NF/RO 为主体的组合工艺，在结合项目自身特点基础上，在不增加设备及药剂投资的情况下，实现两期渗沥液的混合，从而处理了一期老渗沥液可生化性差的问题。同时结合检测数据，调整MBR生化池 MLSS 的质量浓度为 15～25 g/L。最终提高系统出水 COD、NH3-N、TN 的去除率，并能确保稳定达到 规范要求，能为同类型生活垃圾填埋场渗沥液处理借鉴。