生活垃圾渗滤液处理工程改造实例探讨

生活垃圾渗滤液处理工程改造实例探讨

陈迪

广州市环境保护技术设备公司广东广州510000

摘要：为进一步提高对生活垃圾渗滤液的处理质量，使得原渗滤液处理系统排出水质达到更高的排放要求，文章结合具体工程实例，针对其工艺流程进行了深入研究，详细介绍了工程改造的系统设计内容，并通过工程实践运行表明，该工艺改造工程运行稳定，出水水质达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中的排放浓度限值要求，值得推广应用。

关键词：生活垃圾；渗滤液；处理；系统工程；改造

垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场表面覆土渗透雨水和垃圾本身含有的一种高浓度有机废水，其有着成分极复杂且性质不稳定的特点，如果这些垃圾渗滤液得不到恰当处置，不但会影响地表水的质量，还会危及地下水的安全，对于人们的生活将带来极大的影响。由于城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中的重要研究课题，基于此，现对其处理系统进行改造优化，以期通过合理的技术改造提高垃圾填埋场对于垃圾渗滤液的处理效果。

1工程概况

某地生活垃圾卫生填埋场配套建设了一套规模为300m3/d的渗滤液处理系统，出水水质要求达到GB16899—1997《生活垃圾填埋场污染控制标准》中的三级标准，采用的处理工艺为“厌氧+好氧+混凝沉淀”。2008年GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》颁布实行，原渗滤液处理系统的出水必须达到表2的排放要求，因此必须对原渗滤液处理系统进行优化改造。

该渗滤液处理改造工程的进水水质如表1。

2工艺流程的确定

渗滤液处理工艺的选择必须考虑其运行的经济性、系统的稳定性以及管理的便利性。从表1可知，该工程渗滤液属中后期，CODcr和BOD5浓度降低，NH3－N浓度增高，B/C比为0.3～0.5、C/N比为1.6～2.4，初期渗滤液可生化性较好，中后期较难生化，脱氮效果较差。因此，优化改造工程重点在于如何经济、有效地降解CODcr、BOD5以及NH3－N和TN，以满足排放要求，并考虑如何充分利用原有渗滤液处理设施，以降低投资成本。

参考国内外对渗滤液处理工艺的各种研究可知，微生物法处理垃圾渗滤液具有很强的经济性，而膜分离技术则具有较高的出水水质，因此该优化改造工程考虑采用“微生物法+膜分离”工艺。此外，由于GB16889—2008中对TN的外排提出了更高的要求，为满足TN的外排要求，“微生物法”选用“两级硝化、反硝化”工艺；而“膜分离”部分选用“MBR+纳滤（NF）+反渗透（RO）”工艺。

该渗滤液处理优化改造工程最终采用的工艺流程详见图1所示。

3生物脱氮机理

生物脱氮是指在微生物的作用下将有机氮和NH3－N转化为N2和NxO气体，包括氨化－硝化－反硝化三个反应过程。

氨化反应是使指将有机氮通过氨化细菌的作用转化为NH3－N的过程。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨，例如氨基酸生成酮酸和氨：

CH3CH（NH3）COOH→CH3C（NH2）

COOH→CH3COCOOH+NH3

另一种是好氧菌在水解酶的催化作用下的水解脱氮反应，例如尿素被好氧菌水解产生氨的反应：

（NH2）2CO+2H2O→2NH3+CO2+H2O

在厌氧或缺氧条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氮、水解脱氮和脱水脱氮。反应式如下：

在垃圾渗滤液处理系统中，NH3－N和TN的去除主要依靠硝化反应和反硝化反应这两个步骤来实现，膜组件对NH3－N和TN几乎没有去除作用。膜组件的作用仅在于其良好的生物截留作用，使硝酸菌、亚硝酸菌富集在MBR中，为NH3－N和TN的硝化创造了条件。

4工程设计

4.1调节池

调节池用于对渗滤液进行收集并调节水质水量，本优化改造工程调节池利旧。在调节池旁设2台渗滤液提升泵（1用1备）将渗滤液提升至后续的两级硝化、反硝化系统，规格为：Q=12.5m3/h，H=18m，N=2.2kW/台。其中，Q为泵的流量；H为泵的扬程；N为电机功率。

4.2两级硝化、反硝化系统

两级硝化、反硝化系统由一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池四部分组成。其中一级反硝化池有效容积为675m3，污泥浓度8kgMLVSS/m3，硝态氮污泥负荷0.05kgNO3－N/kgMLVSS•d，设计HRT为54h，溶解氧浓度低于0.5mg/L。

一级硝化池有效容积为762m3，污泥浓度10kgMLVSS/m3，五日生化需氧量污泥负荷为0.14kgBOD5/kgMLVSS•d，硝化负荷为0.04kgN/kgMLSS•d，设计HRT为61h，溶解氧浓度控制在2～4mg/L。

为了进一步降低渗滤液中的总氮，在一级硝化反硝化的基础上设计了二级硝化、反硝化。二级反硝化池有效容积为675m3，污泥浓度8kgMLVSS/m3，硝态氮污泥负荷0.05kgNO3－N/kgMLVSS•d，设计HRT为54h，溶解氧浓度低于0.5mg/L。

二级硝化池有效容积为1250m3，污泥浓度为10kgMLVSS/m3，五日生化需氧量污泥负荷为0.14kgBOD5/kgMLVSS•d，硝化负荷为0.04kgN/kgMLSS•d，设计HRT为61h，溶解氧浓度控制在2～4mg/L。此外，为了保证一定的脱氮效果，从二级硝化池中将一部分污泥回流至一级反硝化池，污泥回流比为15。硝化池及反硝化池最佳反应温度控制在30～35℃。

以上四个池子中一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池合建为一个生化反应池，尺寸为22m×16m×7.5m，有效水深为6m，半地下式钢混结构；二级硝化池利旧，采用现有的奥贝尔氧化沟改造而成。

4.3膜生物反应器（MBR）

采用内置式膜生物反应器工艺。渗滤液经两级硝化、反硝化系统处理后用泵提升至膜池进行泥水分离，分离后的清液进入UF清液箱。为保证两级硝化、反硝化系统中的污泥浓度，MBR分离后的部分浓液回流至一级反硝化池。膜池有效容积为100m3，污泥浓度12kgM-LVSS/m3，设计HRT为8h，污泥回流比为12。膜池采用中空纤维膜组件，配2台罗茨风机为膜组件供气，1用1备；其出水采用自吸泵，吸程为20m。

4.4纳滤（NF）系统

纳滤（NF）系统1套，设计流量为300m3/d，其膜选用卷式膜，清液产率达到85%，操作压力为3×105～10×105Pa。

经纳滤系统过滤后，渗滤液中的重金属离子、SS、部分难降解有机物等基本达标，出水稍微带点淡黄色。纳滤清液进入清液罐，浓液进入浓液罐。

4.5反渗透（RO）系统

为了进一步确保渗滤液达标排放，纳滤出水进一步进入反渗透系统进行过滤。反渗透系统选用1套，设计流量为300m3/d，其膜选用卷式膜，清液产率达到85%～90%，操作压力为30×105～60×105Pa。

反渗透出水清澈无色，可直接外排至周边雨水沟，浓液进入浓液罐。

4.6污泥处理系统

由于膜生物反应器产生的剩余污泥量较少，因此对其产生的剩余污泥采用提升泵提升后进污泥浓缩罐浓缩，浓缩后的污泥自流进污泥贮池存贮、最终回灌至填埋场的方式，不再进行污泥脱水。污泥浓缩罐、污泥贮池及污泥回灌泵利旧。

4.7浓液处理系统

纳滤系统和反渗透系统产生的浓液分别进入浓液罐存贮，定期用罐车拖至填埋场进行回灌，利用填埋场中的垃圾层对浓液的吸附作用以及空气的蒸发作用来减少浓液的量。

5实际运行情况

该工程从2013年建成投产开始，经过一年时间的调试运行后，经市环保局进行环保验收，以下对该工程的实际运行情况进行描述。

5.1产水量

某生活垃圾渗滤液处理优化改造工程原设计处理能力为12.5m3/h，经过一年的调试期后，运行逐渐平稳，产水水量逐渐稳定。图2给出了该优化改造工程2015年1月～4月实际产水量值。由图2可知，除出现膜系统清洗及计量泵损坏或维修等特殊情况外，该系统在正常运转情况下实际产水量大部分时间均达到甚至超过设计值。

5.2产水水质

图3及图4分别给出了2015年1月～4月某生活垃圾渗滤液处理优化改造工程出水CODcr及NH3－N的在线监测值。由图3及图4可知，该改造系统在该段时间内出水CODcr在线监测值均在22～35mg/L之间，远低于GB16889—2008表2中规定的低于100mg/L的外排标准；其该段时间内出水NH3－N的在线监测值均在2～2.6mg/L之间，远低于GB16889—2008表2中规定的低于25mg/L的外排标准。由此可见，经过本工艺处理后，系统产水水质稳定，各项指标均满足外排要求。

6技术经济指标

该工程总投资2000万元，占地面积达1817m2。通过本工艺改造后每年可减少渗滤液的外排量达109500m3；减少CODcr排放量646.1t、减少BOD5排放量215.7t、减少NH3－N排放量216.3t、减少TN排放量269.4t。运行成本（包括电费、人工费、药剂费、膜清洗维护费，暂不包括膜的更换费用）为25～35元/m3。

7结语

综上所述，采用以上处理工艺对该生活垃圾填埋场的渗滤液处理系统进行优化改造，经实践证明，其技术效果达标、成本合理、操作简便，可应用于各个阶段期的垃圾渗滤液处理，应用价值明显，可供相关同类工程提供参考借鉴。

参考文献：

[1]吴才玉、郭建莹.焚烧厂垃圾池的渗滤液强化导排过程设计与改造[J].内蒙古科技与经济.2016（23）.

[2]谢辉.垃圾渗滤液预处理系统的试验[J].中国资源综合利用.2017（05）.