垃圾渗沥液生物法处置技术探讨

王洁铃 王洁 陈艺娟 林静

摘要：垃圾焚烧发电厂的渗沥液处理问题已经成为当今社会重点关注的环境问题之一。以“UBF厌氧+MBR+NF+RO”为主的组合工艺应用在生活垃圾焚烧发电厂渗沥液处理及主要设计参数，从整体上将垃圾渗沥液的处理效果提升到一个新层次，降低了渗沥液处理综合成本。

关键词：垃圾焚烧，渗沥液，處理技术

Abstract： The leachate treatment of waste incineration power plant has become one of the key environmental issues in modern society.The combined process of "UBF anaerobic +MBR+NF+RO" is applied to the leachate treatment and main design parameters of the domestic waste incineration power plant to improve the overall treatment effect of garbage leachate to a new level and reduce the comprehensive cost of leachate treatment.

Key words： waste incineration， leachate，treatment technology

引言

垃圾焚烧发电厂的渗沥液水质复杂，受垃圾成分、天气条件及填埋时间等条件的影响。渗沥液中有机污染物种类繁多，色度大，浊度高，化学需氧量、无机盐、氨、氮含量高于普通污染几个数量级，普通生物处理技术难以达到理想的处理效果，而渗沥液是填埋产生的不可逃避的二次污染物[1]。因此，垃圾渗沥液的妥善处理成为一项重要的环境保护措施。

1水量与水质

1.1渗沥液水量

根据国内类似城市生活垃圾焚烧发电厂的经验，垃圾渗沥液产生量约占垃圾总量15%左右，个别季节稍高。因此，按全厂垃圾焚烧量为1500t/d，垃圾池渗沥液量取300t/d[2]。另外考虑垃圾卸车平台、高架桥面、汽车的冲洗废水和车间地面的冲洗水量，外加雨季时对渗沥液的增加量，渗沥液处理站的设计处理规模取450t/d。厂区进料道路及栈桥前10min雨水，收集排入消防废水池及初期雨水收集池，再提升进入渗沥液处理站处理。

渗沥液主要来源于两部分，其一是大气降水通过陈腐垃圾表面渗透进入垃圾堆体，其二是陈腐垃圾本身所含的水份和陈腐垃圾中有机物被微生物分解所产生的水份[3]。垃圾焚烧厂产生的废水主要有生活污水、生产污水、垃圾渗沥液及冲洗污水等，主要污染因子有pH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、大肠杆菌群等，废水种类及浓度见表1。

1.2渗沥液设计进、出水水质

垃圾渗沥液是一种水质水量变化大、微生物营养元素比例失调，污染很强的高浓度、难处理的有机废水[4]。垃圾渗沥液中的污染物成分复杂，毒性大，污染物浓度高，可在环境中存留相当长时间，如果让其自然降解，

至少需要15年时间才能达到国家排放标准，具生物积累性，致癌、致畸、致基因突变，对人体健康和生态环境构成严重威胁。生活垃圾渗沥液的主要特点是有机污染物CODcr、BOD5指标高，可生化性较好，氨氮高。参考国内同类型生活垃圾焚烧发电厂渗沥液的水质，预测本项目渗沥液的主要污染物指标见表2。

2渗沥液处理方式的选择

按照国家环保总局的要求“垃圾渗沥液处理系统能否确保垃圾渗沥液全部焚烧，垃圾渗沥液处理系统发生故障产生事故排放，是否设置足够容积的垃圾渗沥液事故收集池”，结合本工程的实际情况，进行渗沥液收集和处置系统的设计[5]。

第一种方式：回喷至焚烧炉内处理工艺。

回喷至焚烧炉内处理只有进厂垃圾含水率较低、热值高达6280kJ/kg时才有可能，目前生活垃圾热值偏低、含水率高，回喷渗沥液至炉内焚烧是不可行的。若采用先通过蒸汽将渗沥液浓缩后，将浓缩液喷入焚烧炉内进行焚烧的工艺，但这要消耗大量的蒸汽，每处理一吨的渗沥液预计将减少约800kg的蒸汽，而800kg的蒸汽将产生电能160kW·h，直接减少收入100元[6]。发电收入的减少势必要导致垃圾贴费的增加，因此是不经济的。目前只能在焚烧炉预留回喷口，择机选择回喷。

第二种方式：渗沥液无害化处理工艺。

渗沥液是高浓度难降解的污水，要达到的处理标准通常采用组合工艺来处理。渗沥液先经过生物处理，去除大部分可生化降解有机物，再经过超滤、纳滤、也可加反渗透处理[7]。视环保要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表1和表4中的三级排放标准。其出水重金属执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中表2现有和新建生活垃圾填埋场污染物排放质量浓度限值。其中色度、氨氮和磷酸盐指标执行《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）的B级要求后，经市政污水管网纳入城市污水处理厂进一步集中处理。

本项目现阶段主要选择渗沥液无害化处理工艺。

3渗沥液处理工艺

3.1 UBF厌氧处置单元

1）生活垃圾焚烧车间垃圾池的渗沥液通过提升泵提升进入渗沥液调节池，在调节池内对渗沥液的水质和水量进行均化。

2）UBF厌氧反应池温度控制在35℃;调节池的出水通过管道在UBF厌氧池内底部进水，上部溢流出水;池内设置污泥内循环系统;池内产生的沼气通过池上部三相分离器分离后集中收集处理;池内设置填料层[8]。渗沥液在UBF厌氧反应系统中停留一定的时间后，渗沥液中大分子有机物、难降解有机物被水解为小分子及易降解的有机物，为后续处理提供较好的进水条件。

3）动态厌氧的出水进入膜生物反应器（MBR）系统，MBR系统包括反硝化系统、硝化系统及超滤系统，在运行中，硝化池中的混合液回流到反硝化池，使反硝化菌有足够的NO3-作为电子受体，从而提高反硝化速率。膜生物反应器中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，从而使水力停留时间和污泥停留时间得到真正意义上的分离[9]。MBR系统产生的剩余污泥定期排入污泥收集池进行处理。

3.2 MBR处置单元

膜生物反应器（MBR）作为污水处理系统的一种新技术近年来引起了很大的关注，相对传统的活性污泥法，MBR用膜分离来取代活性污泥法沉淀池的沉降分离，除了能维持高浓度的活性污泥外，还具有处理效率高、池容积小、占地面积小、易于安装、运行操作方便等优点。

MBR可以在高浓度的活性污泥条件下进行生物反应，大大地减小池容积[10]。在MBR中，含有更多有机组分的污水在短时间内或在更小的空间内可以被分解，生物反应速度较快。它不仅可以降解BOD等有机物，还具有硝化除氮的功能。而且，在MBR中不需要二沉池。

采用外置管式膜生物反应器，在优化生化方面有显著的优越性：

1）污染物去除率高，抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠、无悬浮物;

2）膜生物反应器实现了反应器污泥龄SRT和水力停留时间HRT的彻底分离，设计、操作大大简化;

3）膜的截流作用避免了微生物流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而提高体积负荷，降低污泥负荷，且MBR工艺略去二沉池，大大减少占地;

4）由于SRT很长，生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用，从而显著减少污泥产量，剩余污泥产量低，污泥处理费用低;

5）由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物[11]。如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解;

6）MBR曝气池的活性污泥不因产水而损失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点;

7）较大的水力循环导致污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积[12]。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理效果的又一个原因，普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团难以相比;

8）膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便。

3.3 NF处置单元

在MBR池前端设置反硝化，通过回流泵，使污水在反应池中交替处于好氧、缺氧和厌氧条件，这样可以方便的除磷脱氮。同时这种环境条件的不断变化也可以有效地抑制丝状菌的生长。

1）超滤出水进入贮水罐，贮水罐的出水先进入保安过滤器再进入纳滤系统，纳滤系统的出水分为两部分：一部分是渗沥液进入反渗透系统;一部分是浓缩液排入浓缩液贮存池。

2）纳滤出水进入反渗透处理系统，渗沥液中的污染物进一步得到去除[13]。反渗透的浓缩液排入浓缩液贮存池。

3）渗沥液處理系统产生的剩余污泥进入污泥储池，经污泥泵提升，进行浓缩、脱水处理后运至垃圾池焚烧处理。渗沥液处置工艺流程图见图1。

4主要建筑物及设备参数

本项目建设渗沥液处理站处理能力为450m3/d。主要建构筑物如表3所示。

渗沥液处理站的事故池及调节池、厌氧、硝化池等为池类砼壁板结构，膜车间为钢筋砼框架结构[14]。渗沥液处理站周边也用C20挡墙进行支护。

5工艺运行效果

本项目生活垃圾渗滤液等高浓度生产废水经厂内新建渗滤液处理站预处理[15]。生活污水等低浓度废水经厂内处理后，外排尾水中第二类污染物（pH、COD、BOD5、悬浮物） 执行GB8978-1996《污水综合排放标准》表 4 中最高允许排放浓度的三级标准，色度、总氮、氨氮、总磷等参照 GB/T31962-2015《污水排入城镇下水道水质标准》B 等级标准，第一类污染物（总汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅）执行 GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表 2中的排放浓度限值要求后，通过管道送到污水处理厂处理，达到 GB18918-2002《城镇污水处理厂污水排放标准》一级 A 标准后排放。具体标准值见表4。

6结语

根据不同渗沥液水质特点选择发展出最高效的组合工艺，加强不同工艺之间的横向与纵向的研究。同时，注重渗沥液处理工艺的选择符合每阶段的垃圾填埋场渗沥液处理相关标准规范，综合多种处理工艺的处理效果，使用 “UBF厌氧+MBR+NF+RO”的综合处理工艺，能够保证在满足处理基本标准的情况下有较好的处理效果。从整体上将垃圾渗沥液的处理效率提升到一个新层次，降低渗沥液处理综合成本是未来垃圾渗沥液处理不懈努力的方向。由于生活垃圾填埋场中渗沥液水质存在一定的特殊性，在实际渗沥液处理工艺设计中，需结合我国垃圾渗沥液处理工艺的多样化发展，不断总结经验，以处理精细化和垃圾渗沥液的资源化利用为发展方向，因地制宜，寻求更合理经济的渗沥液处理技术。

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作者简介：王洁铃（2000-），女，在读本科生，全国大学生创新训练项目（编号：S202112710036）