高 鑫,付永勝

(西南交通大學(xué) 地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都 611756)

1 前 言

為了貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知》(國發(fā)〔2015〕17號)，四川省人民政府制訂了全面控制污染物排放、推動綠色經(jīng)濟發(fā)展、著力節(jié)約保護水資源的工作方案，垃圾填埋場滲濾液處理也作為水污染防治的攻堅問題。垃圾滲瀝液的特點是有機污染物種類繁多，水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高和變化范圍大、水質(zhì)水量變化大、金屬含量高、氨氮含量高、營養(yǎng)元素比例失調(diào)。傳統(tǒng)的生化處理方法在處理垃圾滲濾液時,要求進水水力負荷及有機負荷變化小、系統(tǒng)穩(wěn)定，而膜處理克服了傳統(tǒng)污水處理工藝對水質(zhì)、水量穩(wěn)定性的要求，在垃圾滲濾液處理中得到廣泛應(yīng)用，其中DTRO(碟管式反滲透)膜系統(tǒng)就是專門針對垃圾滲濾液處理設(shè)計的[1]。DTRO(碟管式反滲透)處理垃圾滲濾液通常為兩級聯(lián)用，根據(jù)進水水質(zhì)的實際情況，可以經(jīng)過濾器過濾后直接處理垃圾滲濾液，也可以同預(yù)處理，生化處理相結(jié)合，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。根據(jù)研究表明，DTRO在實際中多應(yīng)用于較小規(guī)模的垃圾滲濾液處理站，日處理規(guī)模為15～100t/d，工程投產(chǎn)后對于特征出水水質(zhì)指標的去除效果及系統(tǒng)穩(wěn)定情況的相關(guān)敘述較少。本文通過對安岳垃圾填埋場滲濾液應(yīng)急處理工程(200t/d)工藝設(shè)計、運行參數(shù)、處理效果、工程投資及運行成本等方面的分析，為今后四川省垃圾填埋場滲濾液處理工藝的優(yōu)化提升提供借鑒和指導(dǎo)。

2 工程概況

四川安岳垃圾填埋場處理規(guī)模為項目設(shè)計垃圾處理規(guī)模170t/d，于2005年開始試運行，垃圾滲濾液、場區(qū)生活污水和車輛清洗水、場址清洗水等經(jīng)80m3/d垃圾滲濾液處理站(2 000m3調(diào)節(jié)池+氨吹脫+UBF厭氧生化+氣浮)處理后，由管道進入安岳縣污水處理廠(處理規(guī)模為2萬m3/d，于2008年9月通過了原四川省環(huán)境保護局的竣工環(huán)境保護驗收)處理，最終排入岳陽河。

四川省環(huán)境監(jiān)測中心站于2010年3月24、25日，5月6、7日對該項目進行了驗收監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，按《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)標準要求，CODCr、BOD5、SS、氨氮、總磷排放濃度均滿足安岳縣污水處理廠進水水質(zhì)要求，處理效率如表1。

表1 安岳垃圾填埋場滲濾液處理站對污染物去除效率Tab.1 The pollutant removal rates of leachate treatment station in Anyue landfill (%)

由表1可知，填埋初期，污水處理站工藝運行穩(wěn)定，各種污染物達標排放。但是垃圾滲濾液的性質(zhì)是隨著填埋場的運行而發(fā)生變化的[3]，這主要由填埋場中垃圾的穩(wěn)定化過程所決定，不同年齡階段的滲濾液性質(zhì)有很大差別。通常，年輕期填埋場滲濾液有機物濃度盡管較高，但是可生化性好，較易降解；隨著填埋齡的增加，填埋場中產(chǎn)甲烷細菌逐漸成為優(yōu)勢菌種，盡管滲濾液有機物濃度逐年降低，但氨氮濃度因有機氮的硝化與分解而升高，其可生化性下降，較難生化處理。根據(jù)有關(guān)研究滲濾液的特征如表2所示。

表2 不同填埋時間的垃圾滲濾液特征Tab.2 The characteristics of landfill leachate in different periods

安岳縣垃圾填埋場運行至今時間已經(jīng)超過10年，老的填埋區(qū)域垃圾滲濾液COD減小，可生化性降低，氨氮增加，電導(dǎo)率減小，原設(shè)計的污水處理工藝已經(jīng)不能滿足滲濾液處理需要，雖然污水處理廠在后期對原滲濾液水處理工藝進行了改造調(diào)整，例如增加人工濕地等，但效果仍不理想，隨著滲濾液可生化性持續(xù)降低，人工濕地植物死亡，最后原填埋場滲濾液處理站于2017年3月停止運行，滲濾液大量積蓄于各構(gòu)筑物中。本項目是原安岳縣垃圾滲濾液污水處理廠的應(yīng)急工程，DTRO膜系統(tǒng)具有建設(shè)時間短，占地面積小，處理效率高等優(yōu)勢，能夠快速建成并解決滲濾液處理站滲濾液大量積存的問題。該應(yīng)急處理工程是針對上述問題設(shè)計的，兩級DTRO出水在線監(jiān)測結(jié)果表明，該應(yīng)急處理工程出水CODCr濃度低于17mg/L，NH3-N低于6mg/L，但考慮到垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)處于動態(tài)變化，且填埋后期氨氮濃度會增大，而出水水質(zhì)要求氨氮濃度低于8mg/L，因此，若該應(yīng)急處理工程要兼顧垃圾滲濾液處理站后期運行處理，作為滲濾液處理站工藝改造，在工藝設(shè)計方面應(yīng)該考慮一定預(yù)留，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上同預(yù)處理(如氣浮、吹脫)、生化處理(如厭氧池)等工藝相結(jié)合，這樣不僅可以保證膜系統(tǒng)穩(wěn)定運行，延長膜組件壽命，同時可以保證污水處理站后期運行過程中，出水氨氮濃度穩(wěn)定達標。

3 工藝設(shè)計

3.1 水量及進出水水質(zhì)

工程設(shè)計進水流量為200m3/d，根據(jù)《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB16889-2008)相關(guān)規(guī)定，在國土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開始減弱，或環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴重環(huán)境污染問題而需要采取特別保護措施的地區(qū)，應(yīng)嚴格控制生活垃圾填埋場的污染物排放行為，在上述地區(qū)的現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場自2008年7月1日起執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB16889-2008)中表3的限制。工程所在地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，需采取特別保護措施，因此工程進出水水質(zhì)如表3所示。

表3 工程設(shè)計進出水水質(zhì)Tab.3 The influent and effluent water quality in engineering design

3.2 應(yīng)急處理工藝流程

結(jié)合本項目排放標準、建設(shè)投資和運行成本、運行管理及維護方便，及占地指標等綜合因素，本項目確定采用“預(yù)處理+兩級DTRO+脫氣塔”處理工藝。具體工藝流程及水平衡圖如下圖。

注：溫度15℃～25℃，凈水電導(dǎo)率≤20ms/cm，總回收率≥78%，即最終出水≥156m3/d。

3.3 主要工藝單元

3.3.1 預(yù)處理系統(tǒng)

工程預(yù)處理采用“調(diào)節(jié)池+籃式過濾器+砂濾器+芯式過濾器”的工藝，垃圾滲濾液產(chǎn)生量受溫度、降雨、下滲速度等多種因素的影響，設(shè)置調(diào)節(jié)池容納未經(jīng)處理的滲濾液可以減輕后續(xù)設(shè)施的沖擊負荷；污水經(jīng)籃式過濾器過濾后進入原水罐；垃圾滲濾液中含有鈣、鎂、硅、鋇等等離子，易形成難溶鹽，在膜表面結(jié)垢，從而影響膜系統(tǒng)處理能力[4]，在原水罐中加入硫酸調(diào)節(jié)pH至6～6.5，可以防治結(jié)垢同時增大氨氮截留率；砂濾器過濾精度為50μm，其進、出水端都有壓力表，當壓差超過2.5bar的時候須執(zhí)行反洗程序，運行100h后若壓差未超過2.5bar也須進行反沖洗，以避免石英砂的過度壓實及板結(jié)現(xiàn)象；芯式過濾器的精度為10μm，在芯式過濾器前加入一定量的阻垢劑防止硅垢及硫酸鹽結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3.2 兩級DTRO膜系統(tǒng)

兩級DTRO膜系統(tǒng)運行參數(shù)

一級DTRO膜系統(tǒng)：進水經(jīng)高壓泵后的出水進入在線泵或膜柱。出水分為濃縮液和透過液，透過液進入二級膜柱進一步處理。濃縮液排入濃縮液儲池，用于回灌。

二級DTRO膜系統(tǒng)：二級膜系統(tǒng)用于對一級膜系統(tǒng)透過液的進一步處理，經(jīng)一級膜系統(tǒng)處理后的透過液直接送入二級膜系統(tǒng)高壓泵，一級與二級之間無須設(shè)置緩沖罐，系統(tǒng)運行時流量自動匹配。二級膜系統(tǒng)濃縮液回流至一級進水系統(tǒng)，透過液進入后續(xù)吹脫處理(見表4)。

表4 兩級DTRO系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)Tab.4 The design parameters of two-stagel DTRO system

3.3.3 脫氣塔

二級DTRO膜的透過液排入脫氣塔，經(jīng)過吹脫除去水中二氧化碳等氣體，使pH達到6～9，最后排入凈水貯罐達標排放，當氣體被吹脫后，pH會逐漸上升至6以上，若未能滿足排放要求，系統(tǒng)會自動補充堿液調(diào)節(jié)pH。

4 運行情況

安岳污水處理站設(shè)有出水在線監(jiān)測裝置，監(jiān)測指標為水COD和氨氮，因此為了解安岳垃圾填埋場滲濾液應(yīng)急處理工程的運行的實際情況，待兩級DTRO膜系統(tǒng)調(diào)試運行穩(wěn)定后，通過污水處理站在線監(jiān)測系統(tǒng)，統(tǒng)計了2017年11月6日到2017年11月20日連續(xù)15天統(tǒng)計出水COD、氨氮兩個指標的日均值。

表5 出水COD、氨氮指標Tab.5 The COD and NH3-N index in effluent water

從表5可以看出，污水處理站出水CODCr濃度低于17mg/L，NH3-N低于6mg/L，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，且CODCr、NH3-N指標低于《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB16889-2008)表3對滲濾液排放標準的要求。

5 工程投資及運行成本

5.1 工程投資

應(yīng)急工程總投資為694.12萬元，包括預(yù)處理系統(tǒng)、兩級DTRO系統(tǒng)、儲罐及化學(xué)藥劑系統(tǒng)、管路系統(tǒng)及支架、電氣控制系統(tǒng)(見表6)。

表6 工程投資一覽表Tab.6 The project investment list

5.2 運營成本

工程運行成本為41.82元/t，運行成本包括設(shè)備能耗、運營人員工資、酸堿及阻垢劑等藥劑、膜片更換維護費用4個部分，應(yīng)急處理工程運營費用如表7所示。

表7 工程運營費用一覽表Tab.7 The project operation cost list

6 結(jié) 語

對于垃圾填埋場污水處理站出現(xiàn)生化法不適用問題，本項目采用“預(yù)處理+兩級DTRO +脫氣塔”作為應(yīng)急工程，工程經(jīng)適當調(diào)整可兼具填埋場滲濾液后期處理的能力，該工程總投資(694.12萬元)和運行成本(41.82元/t)較低，經(jīng)濟性好。DTRO膜系統(tǒng)具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、抗沖擊負荷能力強、工程占地面積小、便于后期管理、投產(chǎn)周期短，無需污泥培養(yǎng)等優(yōu)勢。通過該應(yīng)急工程，安岳縣垃圾填埋場污水處理站出水CODCr、NH3-N指標低于《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB16889-2008)表3對滲濾液排放標準的要求。

參考文獻：

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