试析生活垃圾填埋场渗沥液处理设计

2015-10-31曾华枫

建材与装饰 2015年29期

关键词：沥液纳滤填埋场

曾华枫

（中国城市建设研究院有限公司福建分院　福建　福州　350001）

试析生活垃圾填埋场渗沥液处理设计

曾华枫

（中国城市建设研究院有限公司福建分院福建福州350001）

垃圾渗滤液是一种非常复杂的、难以生物处理的污水。本文介绍了霞浦县垃圾无害化处理场渗沥液处理设计的主要设计优化内容，以助于推进生活垃圾渗沥液处理技术的应用。

渗沥液；处理设计；深度处理

1　工程概况

项目建设于霞浦县生活垃圾无害化处理场调节池下游，距离县城约4km。在渗沥液处理站投产前，垃圾渗沥液由专用管道输送至县城污水处理厂处理，根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）的要求，本项目启动新建配套的渗沥液处理站设施来处理渗沥液，单独处理并达标直接排放。项目总规模为200m3/d，分期建设，先实施100m3/d。

2　进出水水质

填埋场渗沥液水质受垃圾性质、填埋时间、填埋方式等多因素影响，水质波动大，污染物组成与浓度均变化大。填埋初始1～5年内，渗沥液特点表现为CODcr、BOD5、有机酸浓度高，pH值低，可生化性好（BOD5/CODcr比值高于0.30），渗沥液呈酸性，重金属容易溶解在渗沥液里。随着填埋时间延长，填埋场中产甲烷细菌开始占优势，这些细菌将大部分的有机酸转化成了CH4、CO2及少量的H2S和NH3等。渗沥液BOD5及CODcr浓度下降，BOD5/ CODcr的比值降至0.20左右，可生化性较差。有机物中氮的释放导致了氨的产生，有机酸的降解和氨氮的增加导致pH值显著升高，渗沥液呈略碱性，渗沥液中重金属浓度降低。

2.1设计进水水质

根据生活垃圾填埋场的垃圾填埋年限及渗沥液的化学需氧量和氨氮浓度，生活垃圾填埋场渗沥液可分为初期渗沥液，中后期渗沥液和封场后渗沥液。《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中列出了国内生活垃圾填埋场（调节池）渗沥液典型水质。

表1　国内生活垃圾填埋场（调节池）渗沥液典型水质表

本项目已建有渗沥液调节池，采用截污坝和防渗系统构筑而成，容积达到20000m3，起到很好的均质均量渗沥液的作用，项目设计取调节池上层渗沥液进行处理，其设计预测水质和实测水质情况如表2。

根据表2中的数据，本项目实测渗沥液的CODcr浓度较高，BOD5浓度低，B/C在0.1～0.2之间，可生化性较差，但氨氮浓度仍较低，处于初期渗沥液至中后期渗沥液的阶段，实测数值均在设计数值范围内。

表2　本项目垃圾渗沥液设计预测与实测水质表（单位：mg/L，pH除外）

其它相关指标的实测情况为：总氮为450～1000mg/L，总磷为15～30mg/L，总铬为2.0～3.0mg/L，六价铬为1.0～2.0mg/L，砷为100～120μg/L，镉为1.5～4.0μg/L，铅为40～80μg/L；除了铅以外的其它相关指标均超出了表3中的排放浓度限值。

2.2设计出水水质

本次设计渗沥液出水水质执行《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-2008）中9.1.2表2排放浓度限值，具体如表3。

表3　生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值表

3　渗沥液处理思路分析

3.1生化系统选择

3.1.1生化系统流程的合理选择

目前应用于垃圾渗沥液处理的生化系统流程，主要有三大种类：

（1）AON系统：反硝化池+硝化池+强硝化池，曝气方式采用曝气盘曝气，需冷却渗沥液。

该方式系统最为简单，有效水深不大于6m，总体土建费用适中；冷却降温幅度较小，鼓风机的风压较小，总体能耗较低。

（2）AO系统：反硝化+硝化池，曝气方式采用射流曝气，需冷却渗沥液。

该方式系统较为复杂，有效水深可达8m以上，总体土建费用较省；但冷却降温幅度大，鼓风机的风压大，射流泵流量较大，总体能耗高。

（3）二级AO系统，一级反硝化池+一级硝化池+二级反硝化池+二级硝化池，曝气方式采用曝气盘曝气，不需冷却渗沥液。

该方式系统最为复杂，有效水深不大于6m，且总体土建费用高；不需冷却降温，鼓风机的风压较小，总体能耗低。

本项目可建设用地有限，如采用（3），需构筑大量的挡墙，总体的土建费用太高；而采用（2）今后运行费用高，节能效果差，不推荐采用；采用（1），系统简单，土建费用合适，今后运行维护管理方便，能耗也较低。

主要设计参数：

设计流量：Q=100m3/d=4.17m3/h；

污泥浓度MLSS：12kg/m3；

反硝化速率qNi：0.16kgNO3-N/kgMLSS.d；反硝化率RDi：99％；

污泥负荷：0.1kgBOD5/kgMLSS.d；

剩余污泥产泥系数Y：0.10kgMLSS/kgCOD；

反硝化水力停留时间：2.5h；

硝化停留时间：5.5h；

强硝化水力停留时间：2.5h；

有效水深：5.5m。

3.1.2必要的加药系统

生活垃圾渗沥液的水质、水量受填埋年限、降雨量、季节、垃圾成份等多种因素影响，其水质水量变化大，整体呈现年限越长可生化性越差，氨氮和总氮升高的水质变化特点。因此，渗沥液处理有必要设置适当的加药系统，保证生化系统良好有序的运行。设计中分别配置了甲醇、碱液和消泡剂投加装置，在实际不同工况应用中，对改善渗沥液生化性和反应环境具有较好的作用，实践证明是必不可少的配置。

配置3套投加装置：储罐φ800×1000mm，泵Q=50L/h，H= 1.0MPa，N=0.25kW；分别投加50％浓度的甲醇、5％浓度的氢氧化钠和DF-280消泡剂。

渗沥液经收集至调节池均匀水质水量后，提升进入TMBR膜生物反应器系统，TMBR膜生物反应器系统包括反硝化池、硝化池、强硝化池、管式超滤膜系统，进行反硝化反应、COD氧化反应和强硝化反应，从而使COD、氨氮得以去除。硝化混合液回流至反硝化池内进行反硝化脱氮，将硝态氮转化为氮气去除，设置强硝化池起缓冲沉淀污泥，减少膜的污堵，最后由外置式MBR管式超滤膜将SS截留，出水进入纳滤系统。

渗沥液经纳滤系统，对CODcr、BOD5等二价离子进行截留去除，然后再经反渗透系统，对CODcr、BOD5、氨氮、总氮以及重金属等进行再截留去除，反渗透单元的清液出水可达标排放。

对反渗透系统设置超越管，当纳滤系统出水达标时不经反渗透系统处理即可达标排放。

生化系统产生的剩余污泥排入污泥池，经空气搅拌均质后，由污泥螺杆泵送至污泥脱水车间脱水处理，泥饼外运填埋。纳滤、反渗透产生的浓缩液由浓液池储存，然后集中回灌填埋场。

3.2膜系统选择

目前应用于生活垃圾渗沥液处理系统的膜系统主要为超滤系统、纳滤系统和反渗透系统，其中纳滤系统和反渗透系统基本都一致，其主要区别在于超滤系统的设计。

对于MBR工艺，泥水分离与回流的超滤设备是系统的关键设备之一。相比较而言，外置管式超滤，运行维护简单，但需进行化学清洗以恢复其膜通量。而内置式板式超滤或中空纤维超滤，在进行化学清洗时则必须停止清水生产，将膜组件提出硝化池用药液浸泡进行化学清洗，而外置式中空纤维超滤则需要大的外置空间并辅助曝气以提高化学清洗周期。且外置管式超滤相比较于中空纤维超滤，化学清洗操作简便清洗时间短，唯一不足的是外置管式超滤需保证大流速以防止污泥堵塞，因此需要大的循环水量，耗能较大。中空纤维超滤在曝气和水流冲击摆动中，虽能起到自净的作用，延长化学清洗的周期，但这种机械力的作用易导致中空纤维断丝，而使得超滤出水带泥，出水水质变差，对后续纳滤、反渗透造成危害。且其维修相对也要麻烦得多。因此，外置管式超滤虽能耗较大，但其总体更换周期最长，运行管理维护简便，效果最为稳定。

主要设计参数：

设计超滤膜通量：56L/m2·h；

纳滤回收率：85％；

设计纳滤膜通量：12L/m2·h；

反渗透回收率：80％；

设计反渗透膜通量：9.6L/m2·h。

3.3整体工艺流程

本项目设计采用TMBR[反硝化+硝化+强硝化+超滤（UF）]+纳滤（NF）+反渗透（RO）的工艺流程，具体如图1。

图1　

4　运行数据及效果

本项目至今已投产运行1年多，运行效果良好，出水水质各项指标均能达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-2008）中9.1.2表2排放浓度限值，其水质基本稳定在CODcr为10～50mg/L，BOD5为1.5～10mg/L，SS为10～20mg/L，氨氮为10～ 20mg/L，各项重金属指标远低于排放标准。