阿苏卫卫生填埋场渗滤液处理工艺分析研究

赵瑞东

（北京市环境卫生设计科学研究所，北京 100028）

阿苏卫卫生填埋场位于北京市昌平区东南16 km、小汤山镇西南4 km，阿苏卫村西南900 m，二德庄村西700 m。该填埋场于1994年建成，并于当年12月26日投入运行，填埋场总占地面积60.4 hm2，设计填埋容量1 191万m3，设计处理能力2 000 t/d，设计使用年限为13年。场内的垃圾渗滤液处理设施设计规模600 t/d，主要工艺段采用“A2O+MBR+NF+RO”，出水在厂区回用[1]。

1　垃圾处理工艺流程

该厂的垃圾处理工艺如图1所示。从服务区域各转运站运来的垃圾进厂后，首先进行称重测量，然后运往填埋场进行填埋，填埋完毕后摊铺压实。填埋场内设填埋气导排系统和渗滤液导排系统，填埋气经导排系统输送至发电机组进行发电，渗滤液经导排系统收集后，进入渗滤液处理设施进行处理。

图1　垃圾处理工艺

2　渗沥液处理工艺

2.1　渗沥液处理工艺流程及水量平衡图（见图2）

图2　渗滤液处理工艺流程及水量平衡图

2.2　渗滤液处理工艺单元介绍

2.2.1调节池

设置调节池的目的是尽量减小渗滤液进水水量和水质的波动，提高对有机负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化。

2.2.2厌氧系统

该站厌氧系统采用的是升流式厌氧污泥床（UASB）和厌氧复合床工艺（UBF），UBF是UASB的改进工艺，即UASB与厌氧滤池（AF）相结合的工艺。

在UASB反应器中，废水均匀地进入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程。在厌氧状态下产生的沼气引起污泥床扰动。在污泥床产生的气体中有一部分附着在污泥颗粒上，自由气体和附着在污泥颗粒上的气体上升至反应器的顶部。污泥颗粒上升撞击到脱气挡板底部，引起附着的气泡释放，脱气的污泥颗粒回到污泥层的表面。自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集在反应器顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到沉淀室内，剩余固体和生物颗粒从液体分离并通过反射板落回到污泥层的上面。

UBF反应器内部设有填料层，由于生物膜固定在填料表面，生成了一层厌氧生物膜，也就是罐内形成了厌氧生物床。形成的厌氧生物膜具有巨大的比表面积，不仅减少了微生物的流失，而且延长了其在反应器内的停留时间，提高了微生物浓度，当污水通过时，增加了水中有机污染物与厌氧生物膜接触的机会，使厌氧反应更加充分，有机污染物去除率更高，也提高了气水分离效率。同时，滤料还有截留上浮污泥和悬浮固体的功能，从而减小了出水悬浮物（SS），大大提高了厌氧罐的泥水分离效率[2]。

2.2.3兼氧池

兼氧池污水中的反硝化菌以原污水中的碳源有机物作为氢电子供体，以硝态氮作为电子受体，使从膜生物反应池回流的混合液中的硝态氮及亚硝态氮中的氮被还原成氮气从水中逸出，从而达到除氮的目的。

2.2.4好氧池

在好氧条件下，好氧微生物通过新陈代谢作用，将污水中绝大部分有机污染物彻底分解为二氧化碳和水。

2.2.5MBR池

在好氧条件下，污水在硝化细菌的作用下将氨氮转化为硝态氮，以达到去除污水中氨氮的目的。MBR（膜生物反应器）池中的硝化液通过泵回流至兼氧池。同时，污水在此单元实现泥水分离。MBR多采用微滤膜和超滤膜。微滤膜孔径在0.1～10.0 µm，超滤膜孔径范围在0.01～0.10 µm。

2.2.6纳滤

纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”。

2.2.7反渗透

反渗透（RO）膜是一种只允许水分子通过的半透膜。半透膜具有选择透过性，能够允许溶剂通过而阻留溶质。RO过程正是利用了半透膜的这一特性，以膜两侧的压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂透过而截留溶质从而实现浓液和清液的分离。

2.2.8浓缩液的处理

浸没燃烧蒸发技术，是一种无固定传热面的蒸发方式。其特点是燃料在特殊燃烧器内燃烧产生的高温气体在液面下排出，与被蒸发液体直接接触发生热传质。由于没有固定传热面，因而避免了结晶、结垢等阻碍传热因素的影响，同时由于气液交互、扰动剧烈、尾气温度低，所以热效率高。浸没燃烧蒸发器被广泛应用于易结垢、高黏性、高沸点或强腐蚀性溶液的蒸发。尾气或冷凝液中污染物的控制是SCE在渗滤液处理领域应用的限制条件之一[3]。

2.2.9污泥的处理

排泥泵定期将生化池中的污泥排至污泥浓缩池。浓缩后的污泥经过叠螺污泥脱水机处理后，生成的泥饼回填埋场填埋。

3　各工艺段处理效果

各工艺段的处理效果如表1～表7所示。

表1　调节池处理效果

表2　厌氧罐处理效果

表3　兼氧罐处理效果

表4　硝化池处理效果

表5　MBR处理效果

表6　NF处理效果

表7　RO处理效果

4　渗滤液处理工艺分析

阿苏卫渗滤液设施的处理现状是：每天产生渗滤液约1 000 t，每天处理量为600 t，处理能力不足，在雨季时，渗滤液量更会大幅增长，使得厂区需将渗滤液外运处理或减少进场垃圾量；每日系统产生的浓缩液在300 t左右，其中50 t进入浸没式燃烧蒸发系统，另外的浓缩液全部回流到调节池；厌氧单元的COD（化学需氧量）去除率较低，MBR出水COD将近1 000 mg/L，如表2、表5所示；纳滤膜组件更换较频繁。

目前，阿苏卫渗滤液处理设施出水水质能满足出水要求，但设施基本处于满负荷运行状态，处理能力不能完全满足每日渗滤液产生量，有扩建或新建厂站的必要。纳滤膜组件出水水质较差并且频繁更换，造成这种情况的原因有两方面：一是浓缩液回流调节池造成无机盐离子的累积，增大了膜前的渗透压，二是COD在生化阶段（厌氧和好氧）处理效果不好，从而加重了膜组件的处理负荷。从表1～表7可以看出，该渗滤液处理设施出水是达标的，但是厌氧段COD去除率仅为26%，一般厌氧反应器的COD的去除率在70%以上，说明厌氧段的处理不是很理想，这就导致MBR出水COD高达936 mg/L，对膜系统的运行造成直接冲击[4]。

厌氧段处理效果欠佳可从以下几方面考虑：厌氧处理前端渗沥液中的泥砂未有效去除，悬浮物高，难以沉淀，导致厌氧反应器内泥砂量积累过多，减小了反应器有效容积，给厌氧及后续膜处理工艺运行带来较大影响；微生物营养组合比例失调，一般厌氧反应需要的营养组合为COD：氨氮：磷=（100～500）:5:1；某些指标是否超量，如硫酸盐含量应小于1 500 mg/L；控制进入系统的对微生物有毒害作用的物质浓度，如氰化物、酚类等。

5　结语

卫生填埋场垃圾渗滤液对环境危害极大，笔者通过分析阿苏卫卫生填埋场的渗滤液处理工艺，提出以下建议。

（1）渗滤液处理工艺选择要建立在对进水水质全面准确掌握的基础上，优化设计参数，如生物反应器的有机处理负荷、膜组件的膜通量、药剂的加药量等。结合技术经济分析，初次设计时，设计参数（生物反应器的有机处理负荷、膜组件的膜通量、药剂的加药量等）取值可适当保守。要考虑长远，为未来预留空间，如为以后可能进行的改扩建项目预留场地、为以后新上物化处理设施预留场地等[5]。

（2）优化前处理段（生化段）的运行参数（如碳源、碱度、有机负荷、氮磷含量等），尽可能在前处理段降低COD、氨氮浓度，减轻膜分离单元的处理负荷，从而减少处理费用。例如，考虑采用吹脱塔降低氨氮浓度、在进入厌氧段前降低污水中的SS、泥沙含量等。通过技术经济分析，研究通过化学沉淀、电渗析、离子交换等方法降低无机盐浓度的可行性。