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       垃圾滲濾液處理擴(kuò)建工程工藝方案比選

來源：  作者：李強(qiáng)[i] 章明海2

摘要：本文從廣州市興豐生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理的排放要求方面考慮，從多個方案中比較選擇出最適宜該場的滲濾液擴(kuò)建方案。  關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液 工藝 方案比選

Comparison and Selection of Expansion Proposal for the Leachate Treatment

Plant.

Abstraction   Based on the Leachate Treatment Discharge Requirement, the

Optimum Expansion Proposal for LTP Is Chosen From Several Feasible Options after Comprehensive Consideration.

Key words   Landfill Leachate; technology; Proposal Selection

廣 州市興豐垃圾衛(wèi)生填埋場位于廣州市中心東北方向約38km的丘陵山地中，占地面積84公頃，填埋庫容達(dá)2000萬m3。是我國第一座在技術(shù)和管理上全面與 國際接軌的垃圾填埋場，它采用了高標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，并將其營運承包給知名的境外專業(yè)公司。該場于2000年11月開始建設(shè)，于2002年8月一期工程建成并投 入營運，運行一年多來，取得了良好的環(huán)境效益和 社會 效益。興豐場原設(shè)計的進(jìn)場垃圾接納量平均為3000 T/d，垃圾滲濾液處理能力為565 m3/d，主要工藝設(shè)計參數(shù)如表1所示。由于廣州市規(guī)劃中的其它垃圾處理設(shè)施不能如期建成，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)興豐場將承擔(dān)6000 T/d的處理任務(wù)，因此滲濾液處理設(shè)施的擴(kuò)建勢在必行。擴(kuò)建后滲濾液總處理能力必須達(dá)到1200 m3 /d，場區(qū)自北向南流水經(jīng)谷口排入金坑河，再流至興豐填埋場東南方向大約900 m的總庫容達(dá)1850萬m3的金坑水庫。由于下游金坑水庫功能環(huán)境較為敏感，因此興豐場滲濾液處理出水必須達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。

1 擴(kuò)建工程滲濾液水量水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 1.1 滲濾液水量

根據(jù)興豐場運行1年多來滲濾液產(chǎn)生量、廣州降雨量和垃圾填埋方式等綜合考慮確定垃圾量增加至6000 t以上時，滲濾液處理水量將增加 650 m3/d。 1.2 滲濾液進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)

滲濾液進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)采用采用表1中的參數(shù)。 2 擴(kuò)建工程處理方案選擇原則

（1）擴(kuò)建工程工藝必須達(dá)到現(xiàn)有滲濾液處理廠的處理能力和處理效果，保持最終出水穩(wěn)定地達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

（2）選擇工藝盡可能簡單、技術(shù)可靠、管理方便、運行高效低耗的處理流程，并盡可能降低工程投資。

（3）由于滲濾液水質(zhì)變化幅度大，選取的工藝必須有較強(qiáng)的適應(yīng)性和操作上的靈活性，具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力，并且能夠容易進(jìn)行改造，以適應(yīng)水質(zhì)的變化。 3 擴(kuò)建工程處理工藝方案介紹

3.1方案一：UASB+SBR+CMF+RO處理工藝

3.1.1 工藝流程

現(xiàn)滲濾液處理采用的工藝方案為UASB+SBR+CMF+RO，見圖1。

3.1.2 工藝說明

滲 濾液由調(diào)節(jié)池泵入均衡池，進(jìn)行水質(zhì)水量的均衡和pH調(diào)節(jié)，均衡池出水進(jìn)入UASB反應(yīng)池中，在反應(yīng)池中COD負(fù)荷為10~15 kgCOD/m3d ，BOD降解可達(dá)75%，COD降解可達(dá)70%。經(jīng)厭氧后滲濾液進(jìn)入SBR池，在此利用生物反應(yīng)進(jìn)行BOD5、COD以及NH3-N的去除，停留時間為 10.5d，反硝率：4.51gNO3/kgVSS.h (20°C)。

SBR 反應(yīng)期的操作以好氧，缺氧交替運作，在好氧情況下，微生物會產(chǎn)生硝化作用；在缺氧情況下，微生物會進(jìn)行反硝化作用以去除氨氮[3]。

為 了防止高氨氮濃度對生化系統(tǒng)可能產(chǎn)生的抑制，SBR系統(tǒng)采用了高污泥齡設(shè)計(30d)，這較生活污水處理廠的設(shè)計為長，可保證反應(yīng)器中數(shù)量足夠且性能隱定 的硝化和反硝化菌，使微生物在反應(yīng)器中的停留時間大于硝化和反硝化菌的最小世代期。高污泥齡設(shè)計還可去除較難生化的有機(jī)物。

經(jīng) 生化處理后的滲濾液進(jìn)入連續(xù)微濾（CMF）系統(tǒng)，此系統(tǒng)作為反滲透系統(tǒng)的前處理，采用0.2μm中空纖維膜，隔除滲濾液中大于0.2μm的固體、細(xì)菌和不 溶性的有機(jī)物。經(jīng)生化和微濾處理的滲濾液進(jìn)入RO反滲透系統(tǒng)，RO系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜，設(shè)計最大工作壓力： 35 Bar，最大回收率為80%，清洗周期為1~2星期，預(yù)期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進(jìn)行回用，濃縮液經(jīng)化學(xué)沉淀后形成穩(wěn)定的絮凝體再運至填 埋場進(jìn)行填埋處理。 該工藝的技術(shù)特點是：

（1）UASB能耗低效率高，與SBR相結(jié)合的工藝是既經(jīng)濟(jì)又靈活去除有機(jī)物及氨氮的有效方式；

（2）高效的SBR處理體系是生物脫氮的關(guān)鍵，它將各種形態(tài)的氮最終轉(zhuǎn)化為N2，徹底解決了滲濾液中的氮污染 問題 ；

（3）CMF＋RO深度處理系統(tǒng)可確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)； （4）剩余污泥量小。 3.1.3 各階段的出水水質(zhì)

3.2.1 工藝流程

3.2.2 工藝說明

滲 濾液由調(diào)節(jié)池泵入預(yù)處理池，通過投加臭氧對氨氮與低分子有機(jī)物進(jìn)行預(yù)處理，出水經(jīng)沉淀后進(jìn)入熱交換器。預(yù)處理后滲濾液用泵送入兩個熱交換器進(jìn)行預(yù)熱，交換 器同時作為蒸發(fā)器濃縮液和冷凝水的冷卻器。預(yù)熱后的滲濾液進(jìn)入進(jìn)水池，然后提升進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，滲濾液通過噴頭噴灑在高溫的管束外表面而蒸發(fā)成蒸 氣，蒸氣經(jīng)收集后通過離心壓縮機(jī)壓縮進(jìn)入管束，從而產(chǎn)生持續(xù)的蒸發(fā)循環(huán)。同時滲濾液噴灑到管束外表面對管束中的蒸氣起到降溫作用而使管道內(nèi)蒸氣冷凝。管道 中形成的冷凝水收集后進(jìn)入脫氣器中，減少易揮發(fā)有機(jī)成分，冷凝液用泵從脫氣器經(jīng)過冷凝液冷卻器進(jìn)入暫存池。

經(jīng)蒸發(fā)處理的滲濾液進(jìn)入RO反滲透系統(tǒng)，RO系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜，設(shè)計最大工作壓力為35 Bar，最大回收率為80%，清洗周期為1~2星期，預(yù)期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進(jìn)行回用。

蒸發(fā)器底部所收集的濃縮液及RO濃縮液用循環(huán)泵輸送入濃縮液冷卻器對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)熱，冷卻后的濃縮液進(jìn)入焚燒爐焚燒。

該工藝的技術(shù)特點是：

（1）全部采用物化工藝處理，進(jìn)水水質(zhì)波動對處理效果基本無 影響 ； （2）剩余污泥量??；

（3）濃縮液可以得到徹底的處置，無須回灌。 3.2.3 各階段的出水水質(zhì)和處理效率

3.3.1 工藝流程

3.3.2 工藝說明

滲 濾液由調(diào)節(jié)池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通過高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機(jī)物，并使氨氮和有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝 酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達(dá)到脫氮的目的。MBR反應(yīng)器通過超濾膜分離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達(dá)到 20g/l，經(jīng)過不斷馴化形成的微生物菌群，對滲濾液中難生物降解的有機(jī)物逐步降解。MBR生化系統(tǒng)COD設(shè)計去除率90%，NH3-N設(shè)計去除率 99%。

采用特殊設(shè)計的高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng)，氧利用率可高達(dá)25%。MBR的剩余污泥量小，每天排泥量按不同運行期(前，中，后)為110 ～50 m3/d左右。MBR出水無菌體和懸浮物，進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)一步深化處理，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，濃縮液則回灌至填埋場。

納濾系統(tǒng)采用特殊納濾膜和工藝設(shè)計，可使鹽隨凈化水排出，不會出現(xiàn)鹽富積現(xiàn)象，納濾凈化水回收率可達(dá)到85%。納濾濃縮液量3.7 m3/h，為節(jié)省投資及運行費用可將濃縮液回灌至填埋場處置。

采用該工藝處理滲濾液，適應(yīng)性強(qiáng)，能確保不同季節(jié)不同水質(zhì)條件下，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在國外大量工程實例中發(fā)現(xiàn)，即使對于BOD/COD小于0.2的老填埋場滲濾液，經(jīng)過MBR與納濾后也能使COD、BOD和NH4-N達(dá)標(biāo)排放。

該工藝主要特點：

（1）反應(yīng)器體系中生物濃度高，達(dá)到20g/L，對難生物降解的有機(jī)物及氨氮的去除效率高；

（2）污泥穩(wěn)定性強(qiáng)，粘度低，易脫水，不易腐敗變質(zhì)。 （3）出水不存在致病菌污染問題。 3.3.3 各階段的出水水質(zhì)和處理效率

從各方案的工藝特點、對水質(zhì)波動的適應(yīng)性、總投資以及單位運行成本等方面進(jìn)行分析，并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素，經(jīng)過綜合比選后認(rèn)為方案一為優(yōu)選推薦方案。其理由如下：

（1）滲濾液先進(jìn)行生化處理，該工藝具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和操作上的靈活性，可以適應(yīng)不同時期的處理需要，經(jīng)生化處理后的滲濾液進(jìn)入微濾及反滲濾系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，出水達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)后可在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用水。

（2）采用UASB+SBR工藝，有機(jī)負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，進(jìn)水水質(zhì)對其影響較小，厭氧后出水有機(jī)物濃度大幅降低，對SBR池的處理沖擊較小，充氧設(shè)備的能耗較小。

（3）采用生化處理與反滲透相結(jié)合，處理后出水可以達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用，具有良好的環(huán)境效益，節(jié)省了生產(chǎn)用水的費用，降低了填埋場的直接運行成本。

（4）此工藝已有豐富的工程及運行經(jīng)驗，運行管理、設(shè)備配件供應(yīng)及人員調(diào)配都可與現(xiàn)有工程配套進(jìn)行。

（5）該方案雖然投資較高，但運行穩(wěn)定，出水有保證，且可根據(jù)現(xiàn)有工程的經(jīng)驗通過一定的措施降低造價，此外本方案運行成本較低，在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上具有較大的優(yōu)越性。 5 結(jié)論

（1） 從廣州市興豐填埋場的滲濾液處理要求以及環(huán)境敏感性、經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合效益等

方面進(jìn)行綜合評估，認(rèn)為方案一即pH調(diào)節(jié)+UASB+SBR+CMF+RO工藝技術(shù)先進(jìn)、可操作性強(qiáng)，完全符合擴(kuò)建工程項目提出的要求，為優(yōu)選推薦方案。

（2） 填埋場建設(shè)單位及營運商對本工藝方案有豐富的建設(shè)及運行經(jīng)驗，可以提供充足的技術(shù)與管理支持。

參考 文獻(xiàn)

1 沈東升 生活垃圾填埋生物處理技術(shù). 北京: 化學(xué) 工業(yè) 出版社, 2003

2 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)與管理手冊. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2000

3 David A. Irvine, James P. Earley, Biodegradation of sulfur Mustard Hgdrolgstate in the Sequencing Batch Reactor, Wat Tech, 1997, 35(1): 67~73.