西北高寒地区某生活垃圾渗滤液处理工艺

冯 佳

(宁夏鑫林环境科技有限公司，宁夏 银川 750000)

秦安县生活垃圾无害化处理场于2014年11月开始试运行，采用回喷简易方式处理生活垃圾渗滤液。因秦安县生活垃圾渗滤液产量较小，该处理场运行初期能保证填埋场的正常运行；但逢雨季时则不能保证生活垃圾渗滤液得到及时有效的处理。根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)中的污染物排放控制要求，为保证秦安县生活垃圾无害化处理场安全运行，彻底解决生活垃圾渗滤液的污染问题，保护当地环境，维持社会、环境、经济持续良性发展，迫切需要建设专门配套生活垃圾渗滤液处理工程，以对渗滤液进行妥善处理并使其达标排放[1-2]。因此，对秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站项目进行系统地分析与研究，进一步验证其系统工艺在处理西部高寒地区渗滤液时的经济和技术可行性，以提高秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液的处理效率，同时为我国西北高寒地区类似小县城地区的渗滤液处理提供一定的工程实践意义。

1 项目简介及水质分析

一般认为，5～10 a的生活垃圾填埋场为成熟期的填埋场，COD和BOD浓度均随着时间推移显著下降，但B/C下降更为明显，可生化性变差，而NH3-N浓度上升，C/N相对而言不甚理想，盐分不断累积，重金属不断富集。此类垃圾渗滤液相对较难处理，对社会和环境危害大，需要对其进行无害化处理。

经现场走访调查，结合秦安县的经济发展、工业生产、地理气候条件等，设定秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站的处理规模为50 m3/d，出水水质需满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)中的排放标准，间接排放[3-5]。秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站设计进出水水质见表1。

表1 秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站设计进出水水质 mg/L

2 渗滤液处理工艺的优选

秦安县生活垃圾无害化处理场的生活垃圾渗滤液属于高浓度有机废水，成分复杂，CODCr、BOD5、氨氮含量较高，且随填埋时间延长，生活垃圾中的有机氮转化为无机氮，氨氮浓度升高。此外，由于生活垃圾降解产生的CO2在渗滤液中溶解，使其呈微酸性，加剧了不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等的溶解。因此，污染物成分复杂、NH3-N和TN 含量高是秦安县生活垃圾填埋场的生活垃圾渗滤液的突出特点。

针对秦安县生活垃圾无害化处理场的生活垃圾渗滤液水质、水量变化大，且污染物组成及浓度呈季节性变化，雨季明显大于旱季，干冷季节时渗滤液中的污染物浓度较低等特点，设计渗滤液处理工艺时需要满足以下条件：①污染物去除能力强，保证出水达标；②针对冬季渗滤液产量小、渗滤液结冰等特点，可间歇运行；③能够适应不同季节渗滤液水质的波动；④工艺成熟可靠，能够达到秦安县生活垃圾无害化处理场全寿命周期渗滤液处理的要求；⑤在保证出水达标的前提下，提高处理系统的自控程度，减少维护操作量，节省投资，降低运行费用。

秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站的主要工艺设计为预处理+砂滤过滤系统+两级DTRO组合工艺，配套设置相关污泥及浓缩液处理系统、臭气收集与处理系统。其中，预处理系统产生的预处理浓缩物及浓缩液通过螺杆泵采用压力回灌至填埋堆体上进行处理。秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站的主要工艺流程如图1所示。

图1 秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站的主要工艺流程

本项目中的恶臭气体主要来源于调节池、预处理系统、预处理浓缩物储池。经集中收集后，将无组织排放改为有组织收集，再对恶臭气体进行集中处理，即加盖密封→收集→处理(采用2套1 000 m3/h 光氧催化净化装置为主要设备)→排放，满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—93)中二级排放标准。

3 主要构筑物与设备

预处理系统包括加药单元和反应沉淀池。反应沉淀池包括混合区、反应区、斜管沉淀区和集水区。生活垃圾渗滤液在反应区与氢氧化钠混合后自流进反应区，在反应区内与还原剂、絮凝药剂(聚丙烯酰胺、PFS)充分混合，经反应形成大颗粒絮凝体后，在斜管沉淀区沉淀分离，上清液经集水池由卧式离心泵提升至砂滤过滤器，沉淀物储存在泥斗里，定期排至预处理浓缩物储池。

3.1 调节池系统

由于渗滤液来水呈峰、谷不均匀状态，需要设置较大的调蓄容积，以缓解后续处理系统带来的冲击负荷。为保证渗滤液处理系统稳定运行，对调节池的调节能力做水量平衡核算。新建调节池系统的设计参数如下：有效容积150 m3，水力停留时间3 d，钢筋砼结构1座，采用环氧煤沥青防腐。

调节池提升泵：Q=3.0 m3/h，H=20 m，N=0.55 kW，2台，1用1备；

调节池进水泵：Q=5.0 m3/h，H=50 m，N=1.1 kW，2台，1用1备。

3.2 一体化反应沉淀池系统

1) 混合池。处理水量3 m3/h，水力停留时间0.5 h，有效水深1.5 m，地上式钢结构，建筑尺寸L×B×H=1.0 m×1.0 m×2.0 m，环氧煤沥青防腐结构，1座。

2) 反应池。处理水量3 m3/h ，水力停留时间0.5 h ，有效水深1.5 m ，地上式钢结构，建筑尺寸L×B×H=1.0 m×1.0 m×2.0 m，环氧煤沥青防腐结构，3 座。

3) 沉淀池。处理水量3 m3/h，水力停留时间9.33 h，有效水深5.5 m，表面负荷0.375 m3/(m2·h)，地上式钢结构，建筑尺寸L×B×H=4.0 m×2.0 m×6.0 m，环氧煤沥青防腐结构，1座。

4) 预处理出池。处理水量3 m3/h，水力停留时间1.5 h，有效水深7.5 m，半地上式钢筋砼结构，建筑尺寸L×B×H=3.0 m×3.0 m×8.0 m，环氧煤沥青防腐结构，1座。

5) 预处理加药系统。①采用机械隔膜泵向混合池内投加氢氧化钠，调节渗滤液pH=8.0～9.0，对原水进行强化沉淀；②向反应池内投加铁盐混凝剂，通过其水解产物对胶体起到脱稳作用，同时在水解、聚合反应中形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶体被吸附粘结；③在反应池中投加化学除硬剂，通过化学除硬剂与氢氧化钠的联合作用，能有效降低渗滤液中的硬度及部分无机离子浓度，起到稳定水质的作用；④在反应沉淀池中投加PAM助凝剂，在混凝过程中强化沉淀效果，稳定沉淀池出水水质。

4 渗滤液处理工艺

4.1 砂滤过滤系统

沉淀池出水经泵加压后再进入石英砂过滤器，进一步去除渗滤液中的胶体物质，防止对后续DTRO系统造成不利影响。砂滤器数量按具体处理规模确定，过滤精度为 50 μm，进、出水端压差超过 2.5×105Pa 的时候须执行反洗程序。砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量：对一般的垃圾填埋场，砂滤器反冲洗周期约为 100 h；对于 SS值比较低的原水，砂滤运行 100 h后若压差未超过 2.5×105Pa也须进行反冲洗，以避免石英砂过度压实发生板结现象。两者以先到时间为自动激活砂滤反洗时间。砂滤水洗采用原水，气洗使用旋片压缩机产生的压缩空气。砂滤处理水量为3 m3/h，过滤速度为2.65 m/h，反洗强度为30.0 m/h，设备尺寸为Φ1.2 m×3.0 m，材质为玻璃钢。

4.2 两级 DTRO系统

DTRO膜技术即碟管式膜技术(Disc Tube Module)，是一种专利型膜分离组件，专门针对高浓度料液的过滤分离而开发，至今已成功应用近 30 a。

膜系统分为两级DTRO，第1级反渗透需要从芯式过滤器后进水，第2级反渗透处理第1级透过水。将原水储罐出水泵送给反渗透设备，由砂滤器增压泵提供压力。为防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内结垢，以有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前加入一定量的阻垢剂，添加量按原水中难溶盐的浓度确定。经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵，DT膜系统每台柱塞泵后都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入膜组件，膜组件采用碟管式反渗透膜柱，抗污染性强，物料交换效果好，对渗滤液的适应性很强。

一级反渗透系统拟设2组，为串联连接方式，第1组反渗透的浓液进入串联后置的第2组，各组处理的浓液 COD 浓度及盐含量依次增加。二级反渗透设1组。此外，还应注意以下事项。

1)渗滤液通过DTRO进水泵提升压力，并设置保安过滤器，防止大颗粒杂质进入膜内。

2)在管路中投加杀菌剂，防止微生物滋生，污染膜组件。投加阻垢剂，防止高价态离子的高倍浓缩而结垢。根据进水pH，投加酸，防止相关离子因碱性环境而结垢。

3)通过高压泵进一步提升压力，满足反渗透的过滤要求。

4)加压后进入DTRO装置进行浓缩，产水去二级DTRO进水箱，浓水回浓水池存储后回灌于垃圾堆体。

5 系统运行结果与效益分析

5.1 系统运行水质数据分析

秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站于2020下半年调试完毕试运行以来，系统运行基本稳定，预处理+砂滤过滤系统+两级DTRO工艺对秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液有很好的适应性。2021年3月15日，委托甘肃领越检测技术有限公司对秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站出水进行检测，各单元处理效果见表2。由表2可知，“预处理+砂滤过滤系统+两级DTRO”工艺对渗滤液中高浓度有机污染物有较高的去除率，系统出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)排放要求。

表2 秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站各单元处理效果

5.2 系统运行效益分析

秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站实际运行费用包括能耗、药剂消耗、操作人员工资及设备维修折旧费用等。两级DTRO为成套装置，自动化程度高，操作维护工作量小，本系统配置3人参与运行。药剂费为5.25 元/m3,水电费12.5 元/m3，人工费3.00元/m3，设备维修折旧费0.25元/m3，合计吨污水处理费为21.00元/m3。

本项目可减排污水13 687.5 t/a(系统回收率按75%计算)，大大减轻了秦安县生活垃圾填埋场的压力，保障了秦安县生活垃圾填埋场的安全运行，彻底解决了垃圾填埋场渗滤液的污染问题，有效保护了秦安县当地的生态环境，对秦安县的社会、环境、经济持续良性发展起到了积极作用。

6 结论

秦安县生活垃圾无害化处理场渗滤液处理站的工艺灵活、合理，有很好的处理效果，能最大程度适应渗滤液的高COD、高氨氮、高盐分及重金属污染物的变化冲击；通过灵活选择开停预处理系统，解决了当地干旱和少雨等因素对系统的影响，保障了渗滤液系统运行的稳定。采用预处理+砂滤过滤系统+两级DTRO工艺，设备事故率低，人员占用少，操作简单，系统出水水质稳定达标，出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)排放要求，恶臭气体收集及处理系统满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—93)中二级排放标准的要求。由此可见，秦安生活垃圾渗滤液处理系统工艺在我国西北高寒地区有一定的推广和借鉴意义。