摘要：重慶市某生活垃圾滲濾液污水處理廠，處理規模400m3/d，采用全量化處理工藝，預處理段采用“調節池+生化+MBR膜反應器+納濾+(STRO)”工藝，濃縮液段采用“混凝沉淀+深度氧化+活性炭吸附工藝”，出水要求達到《生活垃圾填埋污染物控制標準》(GB16889-2008)表2排放標準限值。通過工程實際應用分析該系統處理效果，結果表明，系統處理效果COD平均去除率為99.43%，氨氮為98.55%,TN為98.40%,SS為99.00%，處理效果穩定。其中COD去除率貢獻最大的工藝段為硝化+超濾反應段，濃縮液減量化處理段對COD去除率達90%以上。
關鍵詞：垃圾;滲濾液;全量化處理;濃縮液;工程應用;
Abstract：A domestic waste leachate sewage treatment plant in Chongqing, with a treatment capacity of 400 m3/d, adopts the full quantitative treatment process. The pretreatment section adopts the process of “Regulating tank + Biochemistry +Membrane reactor + Nanofiltration +(STRO)” and the concentrated liquid section adopts the process of “Coagulation sedimentation + Deep oxidation + Activated carbon adsorption”. The effluent is required to meet the emission standard limits in Table 2 of the standard for the control of pollutants in domestic waste landfills(GB16889-2008). Through the practical application of the project, the treatment effect of the system is analyzed. The results show that the average removal rate of COD, ammonia nitrogen, TN and SS is 99.43 %, 98.55 %, 98.40 % and 99.00 %, respectively. The treatment effect is stable. Among them, the process section with the largest contribution to the COD removal rate is the nitrification + ultrafiltration reaction section, and the concentrated solution reduction treatment section has a COD removal rate of more than 90 %.
Keyword：garbage; leachate; fullquantification; concentratedliquid; engineering application;
1 前言
目前，針對城市生活垃圾的處理，無論采用直接焚燒發電還是衛生填埋，都面臨垃圾滲濾液處理的難題[1]。滲濾液成分復雜、污染物濃度高，若處理不當會對地下水、土壤、大氣等造成嚴重的二次污染。國內外均對滲濾液處理制定了嚴格的排放標準。我國在2008年頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)，其中滲濾液處理排放標準顯著升級，化學需氧量(CODCr)、氨氮等主要污染物指標受到嚴格管控[2,3]。
綜上所述，作為生活垃圾焚燒處置過程的配套項目，滲濾液處理已成為當前環保高壓下監管部門重點督查對象，同時由于涉及到污染物處置和排放問題，受到社會群眾的密切關注和重視，因此垃圾滲濾液的處理和處置面臨著新時期的嚴格考驗。在環保新形勢下，不僅要求環保企業嚴格管理垃圾滲濾液處理過程，控制污染物排放標準，也對滲濾液處理技術提出更高標準，以滿足日益增長的環保需求[4,5,6]。
我國目前使用較多的垃圾滲濾液處理工藝為膜生物反應器+雙膜法(NF/RO)的組合工藝，但膜技術費用高，且產生的濃縮液需進一步處理[7]。膜濃縮液常規技術多采用MVR蒸發技術處理，生成結晶鹽，存在增加處理成本，處理后雜鹽銷售路徑難尋找等問題[8]。故本工程為解決此類問題，采用垃圾滲濾液全量化處理工藝，為此類項目實踐應用提供基礎。
2 工程概況
2.1 基本情況
重慶某生活垃圾滲濾液污水處理廠設計處理量為400 m3/d，采用“調節池+生化+MBR膜反應器+納濾+(STRO)”工藝，納濾濃縮液采用“混凝沉淀+深度氧化+活性炭吸附工藝”，出水達到《生活垃圾填埋污染物控制標準》(GB16889-2008)表2排放標準限值。
垃圾滲濾液成分復雜，除了高濃度的氨氮外，還有高濃度的COD、堿度、總硬度及大量的SS。膜濃縮液的特點為COD極高，導致在一定的生化條件下，部分難降解的有機物一直存在于污水中很難去除。
鑒于國內用此種工藝處理生活垃圾滲濾液，尤其經納濾膜后濃縮液的運行數據較少，本研究擬通過污水處理廠生產運行實際處理效果，并對各工藝段進出水水質進行監測研究，分析各段污染物去除率，為垃圾滲濾液全量化處理設計、運營提供參考。
2.2 設計進出水水質
本項目進水主要為生活垃圾滲濾液，出水達到《生活垃圾填埋污染物控制標準》(GB16889-2008)表2排放標準限值。設計主要進、出水水質指標見表1所示。
表1 設計進、出水指標
2.3 工藝流程
污水廠工藝流程：
圖1 污水廠工藝流程圖
濃液減量化系統：
圖2 濃液減量化工藝流程圖
本工程工藝流程如圖1、圖2所示。本工程工藝段主要包括生化預處理段與濃縮液減量化處理段。垃圾滲濾液由均衡池、調節池進行均質均量后進入生化反應段。生化池采用兩級A/O工藝，即預反硝化池、一級反硝化池、一級硝化池、二級反硝化池、二級硝化池，分為兩列(A線、B線)，兩列并聯運行。AO系統在池形設計上參照改良A-A/O工藝，實現完全混合式和推流式的結合，以達到更好的流態，提升處理效果。經生化反應后的出水進入膜過濾系統進行深度處理，膜系統包括納濾及STRO，其中STRO為熱備系統，常規來水時可不運行。深度處理后的膜濃縮液進行減量化處理，其主要工藝為混凝沉淀+深度氧化+活性炭吸附工藝。
2.4 監測方法
主要檢測項目為溫度、pH、COD、NH4+-N、TN、TP等，主要檢測儀器見表3。
表3 主要檢測方法及儀器
3 調試運行
本工程于2020年19月初開展運行調試，調試主要包括系統單機調試，系統清水聯動試車，工藝調試即接種活性污泥、馴化培養細菌，以確定符合實際進水水質水量的工藝控制參數，并在確保出水水質達標的前提下，盡可能降低能耗等。調試周期為90天，其中預處理調試為20天，生化系統80天左右達到滿負荷，深度處理約30天達到滿負荷。
調試工作主要工作內容包括構筑物及設備管道的清潔檢查，生化系統進泥，預處理系統調試，生化系統負荷調試，膜系統調試，濃液處理單元調試考核及驗收，進入試運行階段。
調試過程中遇到異常情況及預案措施包括：
3.1 高溫應對
在高溫時，污水經過污水池系統、預處理系統、調節池系統散熱后，進入生化池水溫在35～40℃左右。夏季高溫主要對膜生化反應器影響較大，當反應器溫度高于40℃時，好氧微生物將會死亡，因此膜生化反應器設有配套的冷卻系統，當反應器內反應溫度過高時，冷卻系統啟動對生化進行冷卻。
3.2 出水COD超標
導致最終出水COD超標的原因可能為廢水COD遠超過設計值。處理措施主要有：當MBR系統曝氣風量還有富余量時，提高曝氣風量；降低進水量；降低進水COD濃度，如采用低COD濃度的廢水與高COD濃度的廢水混合，使生化進水COD穩定在設計值左右。
3.3 硝化池溶解氧過低
硝化池溶解氧過低一般由以下幾種原因造成：系統進水氨氮負荷過高；系統污泥濃度過高；生化液位過低；曝氣系統出現異常。
解決方案包括：降低進水負荷；及時排泥，降低污泥濃度；提高生化液位至設計液位；檢查曝氣系統是否異常。
3.4 泡沫控制
低負荷時容易形成生物泡沫，主要控制手段為投加消泡劑�？梢圆捎镁哂袕娧趸缘臍⒕鷦�，如氯、臭氧和過氧化物等。還有利用聚乙二醇、硅酮生產的市售藥劑，以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥劑等。本項目生化系統設置了消泡劑加藥系統，在生化系統產生泡沫時啟動消泡劑投加系統，消除泡沫對系統正常運行帶來的不利影響。
3.5 管道泄漏
當管道發生破裂時，流經管道的污泥可廢水會流入地表，如不妥善處理，將有可能造成嚴重的環境污染。由于架空管道的泄露容易發現，維修比較簡單，故本工程主要管道均采用架空方式。管道泄露時，停止進入管道介質并排空后，根據其不同的材質采用不同的焊接、粘接等方式處理即可。
4 結果與討論
4.1 系統總體處理效果分析
該工程于2021年年初正式運行，組合工藝對垃圾滲濾液的COD、NH4+-N、TN及SS具有良好且穩定的去除效果，當進水COD為6200～14900 mg/L、NH4+-N為1500～2500 mg/L、TN為1800～2800 mg/L及SS為800～1200 mg/L為時、出水COD為60～80 mg/L、NH4+-N為10～20 mg/L、TN為30～40 mg/L及SS為10～15 mg/L。COD、NH4+-N、TN及SS的去除率分別達到99.43%、99.55%、98.40%、99.00%。出水各項指標均滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008)。
4.2 系統各工藝段對COD去除效果
該系統各工藝段對垃圾滲濾液COD的去除效果如圖3所示。當進水COD為6200～14900 mg/L時，硝化反硝化系統、超濾系統、納濾系統出水COD分別為2300～3000 mg/L、1000～1260 mg/L、60～80 mg/L。組合工藝對COD的總去除率均大于99%。其生物處理系統的微生物充分利用垃圾滲濾液中可生物降解有機物進行自身新陳代謝作用，去除COD，為降低了后續深度處理單元的負荷。超濾系統通過膜過濾作用進一步降低系統中COD的含量。生化系統結合超濾系統對COD去除率達93%，為COD去除率貢獻最大的工藝段。隨后滲濾液進入納濾膜系統進行進一步處理。系統內配備STRO熱備單元，當來水異常時作為應急處理單元使用，保障出水穩定性。
圖3 各工藝段對COD去除效果
4.3 系統各工藝段對NH4+-N去除效果
該系統各工藝段對垃圾滲濾液NH4+-N的去除效果如圖4所示。當進水NH4+-N為1500～2500 mg/L時，硝化反硝化系統、超濾系統、納濾系統出水NH4+-N分別為15～20 mg/L、10～20 mg/L、10～15 mg/L。組合工藝對NH4+-N的總去除率均大于99%。生物處理系統采用兩級硝化反硝化，通過硝化菌自養好氧硝化作用、反硝化菌異養兼氧反硝化作用充分利用完成氮的去除。通過生物反應段進行了較為徹底的硝化作用，NH4+-N去除率達到99%以上。后續超濾與納濾系統幾乎對氨氮去除率無影響。
圖4 各工藝段對NH4+-N去除效果
4.4 系統各工藝段對TN去除效果
圖5 各工藝段對TN去除效果
該系統各工藝段對垃圾滲濾液TN的去除效果如圖5所示。當進水TN為1800～2800 mg/L時，硝化反硝化系統、超濾系統、納濾系統出水TN分別為500～1000 mg/L、80～100 mg/L、30～40 mg/L。組合工藝對TN的總去除率均大于98%。生物處理系統采用兩級硝化反硝化，通過硝化菌自養好氧硝化作用、反硝化菌異養兼氧反硝化作用充分利用完成氮的去除。通過生物反應段進行了較為徹底的硝化作用，TN去除率達到80%以上。后續經超濾系統、納濾系統進一步對TN起到一定去除作用。
4.5 濃縮液減量化工藝段去除效果
經統計分析濃縮液處理段進水COD為3000～5000 mg/L，出水COD為300 mg/L，去除率>90%。該處理段依次經過混凝沉淀、深度氧化、活性炭吸附工藝，通過化學反應、化學氧化、物理吸附作用降解COD。一級處理為混凝沉淀COD的去除率為50%；二級處理為中溫濕式催化氧化系統，COD的去除率為85%；三級處理為活性炭吸附，COD的去除率為10%。
5 濃液減量化工程運行參數
濃液減量化工藝段對本污水廠垃圾滲濾液是否實現全量化處理起到至關重要的作用，因此本研究重點開展了濃縮液處理各工藝段工程實際運行參數的分析，結果如下：混凝沉淀工藝，調整混凝清液出水pH值在4為宜。中溫催化氧化反應器是濃縮液氧化反應的主要場所，工況條件為反應溫度60～65℃，反應p H1.5～3.5，反應時間>10 h。藥劑投加量催化劑為1.5～3.0 kg/m3，雙氧水為30～40 L/m3(每1000 mg/L COD投加10 L/m3雙氧水)，氧化劑B為1～2.5 kg/m3，中和沉淀池：調節中和沉淀的pH值到9左右。
6 結論
本論文重慶某生活垃圾滲濾液污水處理廠作為研宄對象，采用全量化處理工藝，預處理段采用“調節池+生化+MBR膜反應器+納濾+STRO”工藝，濃縮液段采用“混凝沉淀+深度氧化+活性炭吸附工藝”，通過對生產實際運行數據分析，有利于指導同類垃圾滲濾液全量化項目的運行，并由此得出如下結論：
(1）本工程組合工藝對垃圾滲濾液的當進水COD為6200～14900 mg/L、NH4+-N為1500～2500 mg/L、TN為1800～2800 mg/L及SS為800～1200 mg/L為時、出水COD為60～90 mg/L、NH4+-N為10～20 mg/L、TN為30～40 mg/L及SS為10～15 mg/L。對COD、NH4+-N、TN及SS的去除率分別達到99.43%、98.55%、98.40%、99.00%，具有良好且穩定的去除效果出水各項指標均滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008);
(2)其中濃縮液處理段一級處理為混凝沉淀，COD的去除率設計為50%；二級處理為中溫濕式催化氧化系統，COD的去除率設計為85%；三級處理為活性炭吸附，COD的去除率設計為10%;
(3)濃縮液處理各工藝段工程實際運行參數為：混凝沉淀工藝，調整混凝清液出水pH值在4為宜。中溫催化氧化反應器是濃縮液氧化反應的主要場所，工況條件為反應溫度60～65℃，反應pH 1.5～3.5，反應時間>10 h。藥劑投加量催化劑為1.5～3.0 kg/m3，雙氧水為30～40 L/m3(每1000 mg/L COD投加10 L/m3雙氧水)，氧化劑B為1～2.5 kg/m3，中和沉淀池：調節中和沉淀的pH值到9左右。
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