生活垃圾渗滤液处理工艺及工程应用实践探讨

　　近几年来，随着我国城市化水平迅速提高，按照无害化、减量化、资源化的政策导向，有一大批生活垃圾卫生填埋场、垃圾焚烧厂开始新建或已经建成投入运行。目前最常见的垃圾处理场配置是：生活垃圾卫生填埋场配套渗滤液调节池和渗滤液处理厂，或者是生活来焚烧厂配套卫生填埋场、渗滤液调节池和渗滤液处理厂。焚烧厂和卫生填埋场产生的渗滤液都进入调节池，然后经过渗滤液处理厂处理达标后排放。最新施行的《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008），进一步提高了填埋场渗滤液处理要求。
　　垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵而产生的细胞结合水以及可能的地表水、天然降水侵入垃圾堆体而滤出的污水。渗滤液的产生量及其水质受垃圾特性、气候、季节、作业方式、垃圾堆放时间等多种因素的影响，很难准确地预测。可以说，垃圾渗滤液是一种较难处理的高浓度有机废水。如何对其进行经济有效的处理是目前世界上公认的技术难题，仍处于积极探索的阶段。本文在分析了垃圾渗滤液的特性的基础上，通过对比国内外常用的渗滤液处理工艺，提出了一种新的渗滤液处理工艺——膜处理，并提出了改进的建议。
　　一、总结出垃圾渗滤液有以下特点：
　　1、有机物浓度高。垃圾渗滤液中的COD和BOD浓度可达到20000mg/L以上，含有多种难生物降解物质。垃圾填埋后的1～6年间COD浓度逐步达到高峰，此后开始不断下降，大约15年后填埋场完全稳定时为止，COD的浓度降低到2000mg/L以下并将长期保持。BOD值变化情况同COD相似。对于垃圾焚烧厂，由于没有外界雨水的侵入，渗滤液主要来自垃圾自身所含的水分，其污染物浓度更高，COD甚至可达到70000mg/L以上。
　　2、金属含量高。由于我国的生活垃圾绝大多数采用混合收集方式，很难避免电池等物料进入填埋场。在垃圾填埋的最初几年里，有机物处于酸化水解阶段，渗滤液中含有较高浓度的有机酸，PH值较低，导致重金属容易溶解在渗滤液里，从而产生较高的重金属浓度。
　　3、水质变化大。生活垃圾填埋初期产生的渗滤液的污染物浓度较高，可生化性好（BOD/COD可达到0.5以上）。随着生活垃圾填埋时间增长，易降解有机物降解完毕，难降解有机物仍在缓慢降解，垃圾渗滤液中的有机污染物浓度迅速下降（BOD下降速度较COD值快得多），可生化性变差（BOD/COD下降到0.2以下），难以直接进行生化处理。
　　4、氨氮含量高，总磷含量偏低。渗滤液中的氨氮浓度随着填埋年数的增加，可达到2000mg/L左右，氨氮浓度过高时，会严重抑制微生物的活性，降低生物处理的效果。
　　污水中适宜微生物生长的营养元素比例是BOD∶N∶P=100∶5∶1，而垃圾渗滤液中BOD/TP一般都大于300，与微生物生长所需磷元素相差较大。
　　二、常见的处理工艺
　　较早期的垃圾渗滤液处理工程，主要采用传统的物化法和生物处理法。生物处理包括好氧处理、厌氧处理及二者联合处理。好氧处理以传统的活性污泥、氧化沟等方法为代表。厌氧处理法主要有厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床等。由于技术水平发展的限制以及对渗滤液水质复杂性缺乏足够认识，渗滤液处理厂采用较多的工艺为厌氧工艺+好氧工艺，将市政污水或工业污水处理工艺（稍作参数调整移植过来，但这种处理方式处理效果不稳定。单纯采用生化处理，只能去除便于降解的BOD5，而COD则不能完全去除。可是随着垃圾堆体年限的增加，渗滤液中B/C逐渐下降到0.2以下，渗滤液的生化性变得越来越差，此时单纯采用生化处理就更难保障其处理效果达到较高的标准，甚至无法正常连续运行。
　　三、膜处理工艺理论及工程实践
　　近几年，随着膜技术的快速发展，利用膜生物处理技术处理渗滤液逐步被应用。利用膜分离技术可有效的保证出水达标，满足排放标准，包括超滤、微滤、纳滤和反渗透等。
　　渗滤液处理厂的基本处理工艺在充分利用生化处理的经济优越性的原则上，需要将几个不同的处理工艺单元进行优化组合，从而取得良好的经济和环境生态的效益，因为仅仅依靠单一的处理工艺很难达到严格的出水要求。
　　1、工艺简介
　　本文就作者参与建设和管理的北京高安屯渗滤液处理厂的膜处理工艺作简要理论分析，探讨其在渗滤液处理中的优点和不足。
　　北京高安屯渗滤液处理厂位于北京朝阳区高安屯垃圾场，主要处理高安屯垃圾填埋场产生的渗滤液。处理工艺为MBR+纳滤+反渗透，日处理规模为500吨/日，设置两条日处理能力250吨/日的生产线。
　　1.1调节池
　　填埋场的渗滤液和垃圾场的各种生活污水进入调节池，能够起到均化水质、调控水量的作用，减轻对后续处理系统的冲击。
　　1.2生化反应系统
　　生化反应系统由硝化池和反硝化池组成。反硝化池为两个直径φ4.5m，高9m，有效容积110m3的钢罐，消化池为两个直径φ9.0m，高9m，有效容积572m3的钢罐。在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的。有机物和氮经过生物降解有效去除。
　　硝化池内曝气采用循环射流鼓风曝气装置。每个硝化池配一循环泵，空气由风机供给射流器。为保护后续的超滤膜，生化池进水前加了篮式过滤器，以去除进水中的小颗粒物。采用特殊设计的高效内循环射流曝气系统，氧利用率可高达25%。
　　1.3超滤系统（UF）
　　微生物菌体通过高效超滤系统从出水中分离，确保大于0.02µm的颗粒物、微生物和与COD相关的悬浮物安全地截留在系统内。与传统活性污泥法相比，超滤对污泥和水的分离效率要高得多。由于分离效率大大提高，生化反应器内微生物浓度可从常规法的3～5g/L提高到15～25g/L，可以比传统活性污泥法在更短的水力停留时间内达到更好的去除效果，减小了生化反应器体积，提高了生化反应效率，出水无菌体和悬浮物，因此在提高系统处理能力和提高出水水质方面表现出很大的优势。
　　通过污泥回流，经过不断驯化的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解有机物也能逐步降解。
　　MBR的主要特点：
　　（1）水质适应性强，主要污染物COD，BOD和氨氮有效降解，无二次污染；
　　（2）100%生物菌体分离，出水无细菌和固性物；
　　（3）污泥负荷(F/M)低，剩余污泥量小；
　　（4）无需脱臭装置、占地面积小、运行费用低。
　　1.4纳滤系统（NF）
　　为达到较低的出水浓度，在UF后加上纳滤NF，NF的作用是截留那些不可生化的大分子有机物COD，纳滤的清液可以达到很低的COD浓度水平。纳滤浓缩液将采用混凝沉淀进一步处理，上清液回调节池，污泥回填埋场处置。
　　1.5、反渗透系统（RO）
　　经过反渗透过滤，进一步降低出水中的污染物浓度，特别是降低了含盐量，出水水质进一步提高。
　　纳滤的清液回收率为72.5%，反渗透的清液回收率为61.2%。该工艺单纯的运营成本为元/吨。虽然该渗滤液处理厂建于2005年，出水远远超出当时的国家和地方标准，也完全可以达到最新的填埋场污染控制标准。
　　四、结论及建议：
　　1.、对于垃圾处理厂的渗滤液，由于其污染物浓度高，成份复杂，水质变化大，单纯采用传统的生物处理方法已经无法达到最新的填埋场污染物控制标准；
　　2、通过采用组合的膜工艺，可以显著提高生化处理系统的污泥浓度和污泥负荷，提高泥水分离率，提高污水的回收率，解决了传统生化处理系统污泥容易恶化导致泥水分离困难的问题。通过多级膜过滤，出水可以达到最新的填埋场污染控制标准；
　　3、为提高该系统的经济性和运行稳定性，需要在膜系统之前设置生化处理系统，利用生物处理的经济性的优点，最大限度地降低污染物浓度，减轻后续膜系统的污染物负荷，延长膜的清洗周期和膜的使用寿命。
　　4、实际运行中存在膜的使用寿命较短的缺陷，增加了运营成本，需要开发更加经济、耐用的膜，同时需要在今后的实践中继续探索如何延长膜的使用寿命的运行管理经验；
　　5、浓缩液的处理也是一个需要迫切解决的问题，目前较多采用的回灌到填埋场的做法有其明显的弊端，可以探索先经过混凝沉淀后再填埋或者通过焚烧来彻底处理