MBR+两级Fenton-BAF 组合工艺处理垃圾填埋场老龄化渗滤液

饶 力，曾子豪，李炳辉，汪晓军，2

（1.广州市华绿环保科技有限公司，广东 广州 510670；2.华南理工大学环境与能源学院，广东 广州 510006）

垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中产生的污水，具有污染物浓度高且成分复杂的特点。垃圾渗滤液的处理具有很高的难度，特别是老龄化的渗滤液，其含盐量高，氨氮浓度高，C/N 比失衡严重，处理难度更大[1]。因此，如何经济有效地处置老龄化渗滤液，保证不对填埋场周边环境产生污染，成为需要重点考虑的问题[2]。

目前，国内垃圾填埋场渗滤液处理使用最为广泛的为“生化+膜”组合工艺。其中，生化工艺以MBR 为主，膜工艺以双膜（NF+RO）为主[3]。“生化+膜”工艺能保证出水达标，但在处理过程中会产生30%以上的浓缩液[4]，产生的浓缩液一般直接回灌到填埋场会造成渗滤液中的盐分及污染物累积，不利于处理系统的长期稳定运行[5]。若对浓缩液进行处置，渗滤液的整体处理成本会急剧增加。

本工程的处理对象为封场填埋场的垃圾渗滤液，为避免浓缩液的回灌，同时降低渗滤液的处理成本，采用“生化+高级氧化”工艺对原有系统进行改造，其中生化系统采用MBR 工艺，高级氧化系统采用两级“Fenton+BAF”工艺。整个系统渗滤液进行全量化的处理，没有浓缩液的产生，避免了浓缩液带来的问题。

1 工程概况

1.1 设计水量及水质

对该填埋场近年来渗滤液的产生量及渗滤液的存量进行评估，确定系统的处理能力为300 m3/d。根据该填埋场2018—2019 年原水水质的监测结果，考虑到老龄渗滤液COD 值和BOD5值逐渐降低，氨氮和总氮质量浓度逐年升高的特点，设计进水水质见表1。系统的出水水质执行《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB 16899—2008）标准。

表1 设计进、出水水质

1.2 工艺流程

本工程采用的工艺流程为MBR+二级Fenton+BAF 工艺，设计工艺流程图详见图1。

图1 MBR+二级Fenton+BAF 工艺流程图

膜生物反应器（MBR）：膜生物反应器主要由膜组件和生物反应器两部分构成。考虑到进入好氧系统氨氮含量极高，生物反应器选用两级A/O 硝化反硝化工艺。硝化池内设有曝气系统，大量的微生物（活性污泥）在池内与基质（废水中的可降解有机物等）充分接触，发生含碳有机物的氧化、含氮有机物的氨化及氨氮的硝化。硝化池混合液回流至反硝化池，回流混合液中的NO3-N 在反硝化菌的作用下利用原废水中的含碳有机物作为碳源物质在缺氧池中进行反硝化反应。硝化池中混合液通过膜组件内超滤膜对废水和污泥混合液进行固液分离。浓液回流至反硝化池内增加整个生物反应池污泥浓度，提高硝化、反硝化反应效率。生化处理单元是渗滤液处理中最为重要的单元，大部分污染物通过生化单元得以去除。生化处理单元的主要目标是大幅度去除有机污染物（COD、BOD）、含氮化合物（总氮、氨氮）。

Fenton 氧化+曝气生物滤池（BAF）工艺技术是将Fenton 高级氧化技术与曝气生物滤池生物技术进行组合，首先利用Fenton 的强氧化和絮凝沉淀作用，去除污水中的大部分有机物，同时破坏污水中难生物降解有机物的结构及发色基团，使其转换为易于生物降解的物质，从而在提高污水可生化性的同时显著降低渗滤液中的色度；后续再利用好氧和厌氧生物滤池的生化氧化、生物絮凝及过滤截留作用进一步降低渗滤液中的COD、氨氮和总氮。

2 主要构筑物及设计参数

系统主要构筑物见表2，构筑物采用钢筋混凝土结构，内部作防腐处理，因系统为改造工程，所以原有构筑物进行充分利用。设备及加药系统采用自动化控制，便于运行管理。

表2 主要构筑物及设计参数

3 运行情况

该系统于2021 年2 月中旬开始调试，4 月中旬达到设计处理能力，进入稳定运行期，对稳定运行期中6 月份的数据进行分析。

3.1 对COD 的去除效果

系统各单元对COD 的去除情况见表3。在稳定运行期间，进水COD 的平均值保持在2 353 mg/L，大部分的COD 可以经过微生物的作用得以去除，生化系统出水COD 可以达到570 mg/L，去除效率达到75.78%。后端Fenton-BAF 深度处理工艺对生化后出水中不可生物降解的COD 具有稳定的脱除作用，第一级Fenton-BAF 出水COD 为183 mg/L，经过第二级Fenton-BAF 后COD 可以降到45 mg/L，达到排放标准。整个系统对COD 的去除效率保持在98%以上。

3.2 对氨氮的去除效果

对氨氮的去除情况见表4。在稳定运行期间系统的进水氨氮质量浓度平均值为1 107 mg/L，出水氨氮质量浓度为4 mg/L，整体的去除效率达到99.64%。其中，生化系统的硝化作用对氨氮起到决定性的作用，渗滤液经过生化系统后出水中氨氮质量浓度平均值为18 mg/L，去除效率可以达到98%以上。后端的深度处理系统对氨氮进一步脱除，最终出水氨氮质量浓度平均值为4 mg/L。

3.3 对总氮的去除效果

系统对废水中总氮的去除情况见表5。在运行期间，进水总氮的平均值为1 250 mg/L，经过MBR 系统的硝化和反硝化作用后，生化系统出水可以达到110 mg/L，总氮的去除效率为91.20%。后端的深度处理系统，因为BAF 单元分为厌氧和好氧两个部分，同样具有反硝化和硝化的作用，可以对废水总的总氮进行进一步的去除，最终出水的总氮质量浓度可以达到16 mg/L，稳定达到排放标准。系统对总氮的去除效率可以稳定地保持在98%以上。

表5 系统总氮去除效果

4 运行成本

该系统的主要运行费用包括药剂费用、电费、人工费、水费等，具体情况见表6。按照上述6 月份的运行水质，每天处理渗滤液的量为300 t，系统的吨水处理成本为73.44 元。作为不产生浓缩液的渗滤液处理工艺来讲，具有很高的经济性。

表6 系统运行费用

5 结论

1）采用MBR+Fenton+BAF 工艺对老龄化填埋场的垃圾渗滤液进行处理，经过一个月的工程实践，该工艺对垃圾渗滤液中主要污染物COD，NH3-N、TN 的去除效率分别达到98%、99%、98%以上，处理效果稳定，出水可以稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）的表2 标准。

2）经过核算，系统的直接运行费用（药剂、水电、人工）为73.44 元/t，经济性较高。