渗沥液处理工艺优化研究

江芸

本文介绍了福建省泉州市室仔前生活垃圾卫生填埋场渗沥液处理系统出现问题后，工程技术人员对原系统进行的工艺改进和工程扩建情况，较详细地介绍了改进前后的工艺流程及新工艺，对污水处理设施建设提出了相关建议，以期与国内同行交流。

一、室仔前生活垃圾卫生填埋场概况

（一）地理位置

福建省泉州市室仔前生活垃圾卫生填埋场位于泉州市洛江区室仔路与聚星街交叉口西北，地处清源山东麓低山丘陵区，距泉州市区约15公里。

（二）地形地貌

室仔前生活垃圾卫生填埋场库区面积约16万平方，地处一条近似东西向的沟谷，三面环山，为侵蚀地貌，岩石裸露较多，强风化均为粗砂风化土。水文地质条件也较简单，地下水流向与地表水基本一致，大气降水是场地地下水最主要的补给来源。

（三）社会价值

室仔前生活垃圾卫生填埋场是泉州市重点建设项目之一，接纳周边区县如洛江区、鲤城区、丰泽区、经济技术开发区内的居民生活垃圾和部分工业固体废弃物，是中心市区唯一一处居民生活垃圾卫生填埋处理场，承担着处理和消纳泉州市中心市区生活垃圾的任务。该填埋场一期工程1995年开始初步设计，1999年11月正式开工建设，2000年11月投入试运行。二期工程于2005年建成，设计处理生活垃圾规模610吨/日，为泉州市民的正常生活、泉州市的可持续发展发挥了重要作用。

（四）渗沥液处理站

在工程建设的过程中，室仔前生活垃圾卫生填埋场同时配套建设了污水处理设施，2001年12月投入运行。填埋场稳定产生渗沥液240吨/天，生活污水1吨/天，经2万^m调解池调蓄后，由渗沥液污水处理站处理达标，最后通过专用管道排放到泉州市城东污水处理厂。2005年，污水处理站进行了改造，新增部分工程设施，同时优化了部分工艺，改造后的处理能力达到250吨/天，处理后出水达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》GB168891997规定的二级排放要求。

随着填埋场场龄的增加和处理垃圾量的增多，渗沥液进水水量增加，超出原设计容量且水质恶化，在现有处理工艺“生化物化组合+反渗透膜”处理下出水无法满足标准，对填埋场的正常运行造成影响，且库区防渗系统功能衰退，导致场区地下水污染，周边环境恶化，拟采用“预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF”处理工艺。地下水渗沥液除氨采用物理化学法脱氨处理工艺，对该处理站的设施进行改造扩建，以此维持渗沥液处理站的稳定运行。

二、生化物化组合+反渗透膜工艺

（一）工艺简介

渗沥液处理站现采用氧化沟工艺处理渗沥液。该工艺具有耐冲击、操作简单、投资少、维修简单、能耗低等特点，由好氧区、缺氧区和厌氧区三部分组成。

（二）工艺流程

“生化物化组合+反渗透膜”工艺采用生化处理和物化处理相结合的多级处理方案，流程为调节池UASB（上流式厌氧污泥床）- 氮吹脱-沉淀槽-氧化沟-澄清池-接触氧化槽过滤槽

中间水箱RO膜（反渗透膜）-出水。

（三）系统主要处理单元

1.UASB反应器

在UASB反应器中，废水被尽可能均匀地引入底部，然后向上通过包括颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，污水与污泥颗粒接触时发生厌氧反应产生沼气促其内部循环，有利于形成和维持颗粒污泥。污泥颗粒上附着一些气体，向反应器顶部上升，撞击三相反应器气体发射器底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后，污泥颗粒沉淀到污泥床表面，具有适合处理高浓度有机废水、剩余污泥产生率低及较高的容积负荷和产气率等特点。

2.混凝沉淀槽

由于垃圾渗沥液成分组成复杂，沉淀槽能去除重金属物质、胶体及悬浮物等物质，为后续污泥处理更好地进水水质，有利于提高系统的处理效率。管道混合器使混凝剂更好地与渗沥液进行混合，提高了混凝效率。沉淀槽分隔出混合沉淀区，使生成的絮体进一步与渗沥液中悬浮颗粒混合生成更大的絮体。

3.氧化沟

该工艺采用一体化氧化沟，将氧化沟和二沉池合为一体，曝气池呈封闭沟渠形。氧化沟的水力停留时间和污泥龄较长，可使溶解性有机物和悬浮有机物得到比较彻底的去除。环形曝气使氧化沟具有推流性，溶解氧的浓度在沿池长方向呈浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧等不同条件。

4.反渗透膜处理工艺

该工艺采用膜法分离的水处理技术，是自然界中渗透现象的逆过程。主要利用反渗透膜只能允许水分子通过的特性施加压力，使原水通过反渗透膜，从而达到水与其它杂质相分离的目的。反渗透膜属于物理脱盐法，主要用于纯水制造，对进水水质要求高。

（四）系統运行存在的不足

随着填埋场场龄增加、垃圾处理量增多、渗沥液水质恶化，现有的工艺厌氧生化工艺段、氧化沟运行不稳定，处理效率较低，反渗透膜堵塞严重、产水率低，处理后的渗沥液难以达到GB 16889-2008《生活填埋场污染控制标准》规定的排放要求。

三、预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF工艺

（一）新工艺设计条件

1.进水水质分析

根据泉州市室仔前生活垃圾卫生填埋场提供的渗沥液监测数据显示，该填埋场污水主要由渗沥液和被污染的地下水两部分组成。根据相关单位提供的水质水量监测数据可知，现有污水平均水质（下表）。

由（下表）分析可知，渗沥液与被污染的地下水的生化性极差，碳氮比严重失衡，且电导率极高，在选择新工艺时应充分考虑进水水质特点。

2.进水规模确定

根据相关单位提供的水质水量监测数据可知，被污染的地下水近一年内平均产量约为178吨/天。室仔前填埋场渗沥液产量可根据《生活垃圾卫生填埋场技术导则》（RISNTG014-2012）渗沥液产量计算公式Q=I×（C1×A1+C2×A2+C3×A3+C4×A4）/1000计算，结合室仔前填埋场所在山区多年平均逐月降雨量，最后得出设计工艺规模应为渗沥液400m/d，地下水1000m/d。

（二）综合分析

选择污水处理工艺应充分考虑到废水的特性。综合分析后，室仔前填埋场渗沥液处理站的优化工艺需满足以下要求：

1.水量变化大。这是对任何已经选定规模的水处理工艺的要求，在考虑设备参数时需在设计的水量处理上限上留一定余量，使其能适应一定范围内的水量变化。

2.水质变化大。渗沥液水质随季节变化（主要原因为降雨量）波动幅度较大，且需要考虑渗沥液水质随填埋场场龄的增加而变化的情况。面对渗沥液水质的多变性，需要处理工艺有较好的抗冲击负荷能力。

3.能够处理高氨氮。渗沥液氨氮浓度一般从数百到几千毫克每升不等，而现行标准要求的出水氨氮浓度则较低，故处理工艺对氨氮的去除率需要达到99%以上。

4.能够处理高盐分。随着填埋场运行时间的延长，有机质会逐渐被降解。但在短期内，无机盐、重金属等物质几乎不会被降解而逐渐累积，大多随雨水进入渗沥液，导致渗沥液电导率逐渐升高。所以，处理工艺需要足够的处理高盐分的能力，确保渗沥液处理系统正常运行。

（三）工艺简介

在综合考虑污水水质条件及对方各方案成本收益分析后，最终选择“预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF”工艺。该工艺将生化法和物化法有机结合，发挥各自的工艺优势，可有效去除渗沥液中的污染物。

（四）工艺流程

渗沥液经调节库提升至调节池后再提升到均质池中，在均质地中投加营养盐，调整C/N比例，使其满足生物处理要求，废水流入生化处理段，而被污染的地下水则进入新建调节池，均匀的水质水量由泵提升至二级高效生化池。两级高效生化反应出水后进入一级Fenton池，完成氧化作用后进入二级Fenton沉淀地进行沉淀。

一级Fenton沉淀池出水后进入1#中间水池，由泵提升至一级BAF。BAF包括缺氧段和好氧段，分别完成降解废水中的含碳有机物，硝化废水中的氨氮。经过一级Fenton氧化和一级BAF处理的渗沥液进入二级Fenton氧化和二级BAF进行处理后，污染物浓度进一步降低，出水达标排放。生化部分回流后的剩余污泥及Fenton池中产生的污泥排至污泥浓缩池，经过污泥脱水后外运处理。

（五）系统主要单元

1.预处理

渗沥液属于高浓度有机废水，污染负荷重，C/N比例严重失衡，因此在进入生化系统前需要进行一定调理，使其满足生化处理要求。

2.高效生物反应器+两级高效生化反应

垃圾渗沥液氨氮浓度高，需要进行高效脱氮处理。生化处理段是在沿用传统活性污泥构架的基础上，采用以枯草芽孢杆菌、红菌为优势菌种分解污染物的处理技术，系统由高效生物反应器、高效生物反应池、沉淀池及相应回流系统组成。

需要进行脱氮处理的垃圾渗沥液可在两级高效生化反应的硝化反硝化作用下较好地达到这一目的。两级高效生化处理系统包括缺氧、好氧两部分，有机氮化合物通过氨化菌的氨化作用，进行分解并转化成氨态氮，然后在亚硝化菌的作用下，氨态氮进一步氧化成为亚硝酸盐。在氧气充足的情况下，亚硝化酸盐又被硝化菌氧化成硝酸盐。最后，硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气后进人大气，从而达到脱氮的目的，其出水进入二沉池进行泥水分离。亚硝化菌和硝化菌能以碳酸盐和二氧化碳等无机碳作为碳源，利用氨氮转化过程中释放的能量作为自身新陈代谢的能源。两级高效生化反应能充分利用原污水中的有机成分作为碳源，可以减少曝气量，从而大大减少运行费用。

3.深度处理系统（化学氧化+BAF）

深度处理系统由化学氧化处理系统和BAF处理系统组成，其设置是为了保障系统达到新的国家排放标准。较长时间生化后的垃圾渗沥液中残留的有机物为极难进行生物降解的溶解性有机物。对于该类有机物，最常用的处理方式是高级氧化（AOP）处理。即在一级Fenton反应池中通过加入H2SO4、H2O2、FeSO4，使垃圾渗沥液在酸性条件下，过氧化氢被二价铁离子催化分解，从而产生反应活性很高的强氧化性物质

羟基自由基，引发和传播自由基链反应，强氧化性物质进攻有机物分子，加快有机物和还原性物质的氧化和分解。当氧化作用完成后，垃圾渗沥液进入一级Fenton沉淀池，通过加入碱、PAM、PAC，调节pH，使整个溶液呈堿性，铁离子在碱性的溶液中形成铁盐絮状沉淀，可将溶液中剩余有机物和重金属吸附沉淀。

（六）工艺处理效果及工艺特性

各处理单元污染物去除率较高，基本符合排放标准。

工艺成熟，处理过程受环境影响因素小，运行稳定；出水稳定且水质好，能够确保达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）排放标准，且无浓缩液产生；工程造价一般在10-12万元/吨，运行费用约为35-50元/吨，单位投资成本及运行成本较其它工艺节省；耐冲击负荷能力强，出水水质及运行受水质、水量影响较少；处理流程简单，构筑物较少，土建投资低；后期运行及维护方便，已有多个达标排放的工程实例。

四、结语

优化渗沥液处理工艺后可明显改善室仔前生活垃圾卫生填埋场的环境卫生状况，提高居住地生活质量，促进泉州市可持续发展。但是，原有的工艺在后期存在的问题已经对环境造成了一定影响，包括地下水受到轻微污染，弥补这些损失将花费巨大的成本且不一定达到效果。由此启示城市管理部门在设计污水处理设施时一定要充分考虑城市发展过程中废水垃圾量的变化，留足余量；重视完善工程后期的观察方案，以确保出现或发现问题前，能够对工程扩建和工艺进行优化。

（责任编辑：李静敏）