老龄垃圾渗滤液的预处理工艺效能分析

文_宋园 广东省建筑设计研究院有限公司

依据填埋年限的长短，填埋时间大于10a 的生活垃圾所产生的渗滤液为老龄垃圾渗滤液。典型的老龄垃圾渗滤液具有低碳氮比、低BOD5/COD 值、有机浓度含量高，含有众多的有毒有害物质等特点。尤其是经过多次回灌后产生的渗滤液，生物毒性高、营养元素缺乏，单一的生物处理技术不能满足新的排放标准，老龄垃圾渗滤液处理难点在于如何经济高效地脱除氨氮和总氮。垃圾填埋场应按要求设置污水处理设施，经过相应处理并符合污染物控制要求后方可排放，对现有的工艺进行升级改造，使之满足渗滤液排放标准且高效低耗。为了确保工程老龄垃圾渗滤液的处理工艺效能得到科学、合理的分析，本文结合广东省某市的填埋场老龄垃圾渗滤液改造项目，比选出技术及经济可行性较高的预处理工艺。

1 生活垃圾卫生填埋场现状及存在问题分析

1.1 项目概况与现状

广东省某市垃圾卫生填埋场总占地面积为89．9 万m2，是我国现行规模较大、标准较高、运营较为规范的生活垃圾卫生填埋场，目前日常填埋量约1．2 万m3/d。建厂初期渗滤液处理的工艺流程为“生物处理+膜工艺（UASB+SBR+MF+RO 四道流程）”，达到生活杂用水水质标准。随着国家新的垃圾渗滤液处理排放标准的颁布和填埋场内渗滤液逐步趋向老龄化，初期的工艺流程和处理设施已不能满足新的标准要求，根据项目需求进行渗滤液处理厂扩容工程，原有的垃圾渗滤液处理设施已基本停用，扩容工程处理工艺为“反硝化硝化+硝化反硝化+MBR+RO ”。目前，随着城镇化建设的推进，填埋场日填埋量剧增，扩容工程满足不了缺口需求，为了减轻扩容工程的运行负担和降低环境风险，填埋场渗滤液处理厂进行了二期工程建设，处理工艺与一期的扩容工程基本类似。

1.2 存在问题分析

填埋场渗滤液处理厂进行了二期工程建设和投入运行后，渗滤液处理能力得到很大的提高，但调节池内的老龄垃圾渗滤液的处理仍然没有得到很好的改善，环境安全风险也没有得到有效解决。

经有关部门审核分析，该填埋场渗滤液委托处理的费用为66．02 元/t（不含运输费），需要求降低处理费用，但渗滤液尤其是老龄垃圾渗滤液的处理难度较大，一定程度上限制了垃圾渗滤液处理处置工艺选择和方法途径选择。

基于年限问题，填埋场内大部分垃圾渗滤液为老龄垃圾渗滤液，根据对老龄垃圾渗滤液采样数据分析，老龄垃圾渗滤液的COD、NH3-N、SS 与新鲜垃圾渗滤相比，存在较大的差异。如本填埋场内同一时间段的老龄垃圾渗滤液的COD为7980 mg/L，新鲜垃圾渗滤液的COD 为20180 mg/L；老龄垃圾渗滤液的NH3-N 为3186 mg/L，新鲜垃圾渗滤液的NH3-N 为3864 mg/L；老龄垃圾渗滤液的SS 为1580 mg/L，新鲜垃圾渗滤液的SS 为2480mg/L，这些数据显示，老龄垃圾渗滤液存在明显的低碳氮比、高氨氮和可生化性差的特征，如果以生活污水处理工艺进行处理很难得到降解。

因此，针对填埋场老龄垃圾渗滤液的处理现状和存在问题，强化对老龄垃圾渗滤液的有效预处理，通过合理工艺的选取，降低渗滤液中有机污染物及氨氮浓度，保障预处理工艺的效能和技术经济可行是本文重点分析的内容。

2 老龄垃圾渗滤液预处理工艺试验比选

为了有效解决该填埋场老龄垃圾渗滤液过剩的问题，结合不同的工艺处理效果、占地面积、二次污染风险、处理量等进行试验对比分析，最终确定最优工艺。

2.1 曝气吹脱法

为了有效减少渗滤液中的高浓度氨氮，借助相关学者的研究成果，选用曝气吹脱法预处理工艺进行对比分析。试验占地面积为80m2，装置选用有pH 调节装置、吹脱装置和1 套吸收装置，装置之间以PVC 管道及开关控制阀进行连接，日处理量（8h）为30 ～40 m2。

首先将垃圾渗滤液和复合碱溶液进行混合后进入行沉淀桶；然后通过开启提升泵，将混合液泵入曝气吹脱塔进行曝气吹脱；再用引风机将吹脱产生的氨气引入吸收塔进行处理。最后，采用重铬酸钾法对化学需氧量COD 指标进行检测分析，采用纳氏试剂光度法对氨氮NH3-N 进行分析，采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法对总氮T-N 进行分析，采用玻璃电极法对pH值进行分析。结果表明pH10 和HRT3h 为经济性最佳工况条件，氨氮去除率为40%～60%，COD 去除率为35%～55%。未包含固定资产投资折旧、人工、废液回收等的处理成本是64．59 元/m3。另外，需要定期清理投加氢氧化钙产生较多的沉渣，导致产生一定的清淤费。

2.2 混凝絮凝-高级氧化法

混凝絮凝-高级氧化法主要采用光催化氧化法，通过利用光照射催化氧化产生OH 自由基，借助自由基的强氧化性将渗滤液中的难降解的、大部分的悬浮固体和部分COD 去除。本试验占地约120m2，主要装置选用提升泵、高级氧化主机和氧化循环分离水箱系统等。具体工艺流程如下：启动垃圾渗滤液提升泵→过滤、调节→高级氧化设备氧化→循环氧化→进一步氧化絮凝分离→排放废渣。从试验结果来看，龄垃圾渗滤液经过混凝絮凝-高级氧化技术的组合工艺处理效果十分明显，由原液COD 含量4726 mg/L下降到205mg/L、原液NH3-N 含量2402mg/L下降到275mg/L、原液TN 含量2464mg/L下降到291mg/L。另外，经过核算，应用混凝絮凝-高级氧化法进行老龄垃圾渗滤液处理运行总成本为48．91 元/m3。

2.3 铁碳微电解-Fenton氧化法

铁碳微电解-Fenton 氧化法是一种处理高浓度废水的有效方法，具体工艺流程：垃圾渗滤液→微电解氧化→芬顿氧化（曝气）→出水，首先通过投加铁碳填料进行2h 的铁碳微电解，然后投加H2O2进行强化处理2h，再检测对垃圾渗滤液COD和氨氮的处理效果。COD 的去除率可达到32．88%。但对氨氮（NH4+）的去除效果不明显，最高仅为5．03%。另外经计算，垃圾渗滤液的直接成本为 31．39 元/m3

2.4 预处理工艺技术效能比选（表1）

表1 三种预处理工艺技术效果对比分析表

由表1 数据可知，通过三种预处理工艺的试验对比，不管出水效果，还是污染物的去除率、削减量上，混凝絮凝-高级氧化法技术都更具有优势。同时，混凝絮凝-高级氧化法与曝气吹脱法、铁碳微电解-Fenton 氧化法相比，具有无二次污染风险及危化品管理问题优势，运行成本也仅次于铁碳微电解-Fenton氧化法，总体上比较适合进行老龄垃圾渗滤液预处理。

因此，结合广东省某市填埋场老龄垃圾渗滤液实际工程中的可操作性及以上试验分析，进行预处理工程方面的设计，为进一步的工程落实提供依据。

3 结语

目前老龄垃圾渗滤液多采用预处理+生化处理+深度处理的处理工艺，其中科学合理的预处理技术能消除填埋场垃圾渗滤液调节库超负荷运行带来的环境安全隐患，降低垃圾渗滤液直接掺入城市污水处理厂对处理系统产生的冲击负荷。本文在实践工程方案设计的基础上，通过对三种渗滤液预处理工艺进行综合比选，从处理效果和运行成本等因素上进行对比，最终认为混凝絮凝-高级氧化法预处理工艺更适合该填埋场垃圾渗滤液处理，可通过预处方案设计，正常运用项目运行中，预计项目规模可达2500m3/d，能够有效处理填埋场调节库内的老龄垃圾渗滤液，经济效益良好。同时，还带来显著的环境效益及社会效益。