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高安屯卫生填埋场渗沥液处理工艺介绍与分析 郑丽婷吴选辉 北京市朝阳循环经济产业园管理中心，北京 100024 摘要 垃圾填埋场在运行过程中会产生大量的渗沥液， 如果处理不当将会引起地表水、 地下水和土壤等严重的二次污 染。通过高安屯卫生填埋场的实际运行情况， 系统介绍该场的渗沥液处理工艺和处理效果， 指出了生化加膜法实际运 行中存在的问题， 并提出了相关建议。 关键词 卫生填埋场; 渗沥液; 处理工艺; 生化加膜法 ANALYSIS OF THE LEACHATE TREATMENT PROCESS OF GAOANTUN SANITARY LANDFILL SITE Zheng LitingWu Xuanhui Beijing Chaoyang Circular Economy Industrial Park Management Center，Beijing100024，China AbstractLarge amount of leachate would be produced during operation landfill of sites，and it needed to be treated properly， otherwise it would lead to severe secondary pollution of surface water，ground water and soil. Combining the perance of Gaoantun Sanitary Landfill Site，the paper introduced systematically the leachate treatment process and its effect，pointed out the problems of MBR-UF/NF/RO process during its operation，and proposed some suggestions finally. Keywordssanitary landfill site;leachate;treatment process;MBR-UF/NF/RO 高安屯卫生填埋场位于北京市朝阳区金盏乡马 各庄村东， 属于北京市东线垃圾处理设施体系， 主要 负责朝阳区和通州区部分地区垃圾的卫生填埋。由 北京市政府和朝 阳区政 府 投 资 建 设， 填 埋 区 面 积 29. 7 hm2， 设计填埋容积 892 万 m3， 有效容积 811 万 m3， 日设计填埋规模1 000 t， 设 计 使 用 20 a， 于 2002 年 8 月开始建设， 2002 年 12 月 27 日填埋区正 式投入使用。高安屯卫生填埋场于 2005 年实施了渗 滤液处理工程， 成功地使填埋过程中产生的渗沥液达 到了无害化、 资源化， 真正实现了资源的综合循环利 用。目前， 高安屯卫生填埋场在填埋场二次污染的防 控方面走在北京市乃至全国的前列， 本文将结合该场 的实际运行情况， 对其渗沥液处理工艺及问题加以分 析， 旨在为其他卫生填埋场渗沥液的有效处理提供 借鉴。 1高安屯卫生填埋场渗沥液处理情况介绍 高安屯卫生填埋场渗沥液处理设施分为两个车 间， 一车间于 2005 年 7 月投入试运行， 设计处理能力 为 200 t/d， 二车间于 2008 年 6 月投入试运行， 设计 处理能力 350 t/d。一、 二车间设计进出水水质见表 1， 出水达 GB 16889 － 2008生活垃圾填埋污染控制 标准 中生活垃圾渗滤液排放浓度限值， 同时满足 DB11 /307 － 2005北京市水污染物排放标准 三级限 值。渗滤液处理工程出水部分用于冲刷地面、 降尘、 冲洗垃圾运输及作业车辆， 部分用于绿地养护， 真正 实现了渗沥液的无害化、 资源化。 表 1高安屯卫生填埋场渗沥液处理一、 二车间 设计进出水水质指标 水质指标 一车间二车间 进水出水进水出水 化学需氧量 ρ COD / mg L － 1≤20 000 ≤60 ≤27 000 ≤100 生化需氧量 ρ BOD / mg L － 1≤10 000 ≤20 ≤13 000 ≤20 氨氮 ρ NH 4 -N / mg L － 1 ≤3 000≤15 ≤3 000≤10 固体悬浮物 ρ SS / mg L － 1 ≤2 000≤5 ≤1 000≤5 酸碱度 pH 6 ～ 96 ～ 86 ～ 96 ～ 9 电导率 / μS cm － 1 ≤40 000 ≤2 500≤40 000 ≤2 500 1. 1渗沥液处理工艺介绍与分析 高安屯卫生填埋场渗沥液处理一、 二车间工艺基 34 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 本相同， 采用生化加膜法处理， 其工艺流程见图 1。 下面以一车间为例进行介绍。 图 1渗沥液处理主工艺流程 本方案的工艺流程包括 3 个系统 1 膜生化反应 器 MBR 系统; 2 纳滤 NF 和反渗透 RO 处理系 统; 3 污泥和纳滤浓缩液处理系统。 1. 1. 1MBR 系统 1 生化反应器。渗滤液经提升泵房进入调节 池， 再进入生化池， 包括硝化池和反硝化池， 为保护后 续的超滤模， 生化反应器进水前加了过滤器， 以去除 进水中的小颗粒物。在硝化池中通过高活性的好氧 微生物降解大部分有机物， 并使氨氮和有机氮转化为 硝酸盐和亚硝酸盐， 一部分污水回流到反硝化池， 在 缺氧环境中还原成氮气排出 ， 达到脱氮的目的， 一部 分污水进入超滤系统。MBR 反应器通过超滤膜分离 净化水和菌体， 污泥回流可使生化反应器中的污泥质 量浓度达到15 g/L以上， 经过不断驯化形成的微生物 菌群， 对渗滤液中难生物降解的有机物也能逐步降 解。MBR 对 COD 的去除率较高， COD 设计去除率≥ 90 。硝化池中曝气采用专用设备射流鼓风曝气。 2 超滤系统 UF 。与传统生化处理工艺相比， 微生物菌体通过高效 UF 从出水中分离， 确保粒径 0. 02 μm 的颗粒物、 微生物和与 COD 相关的悬浮物 被安全地截留在系统内。超滤清液进入清液储槽， 超 滤浓液回到生化池。污泥浓度通过错流式超滤的连 续回流来维持。 UF 进水泵把生化池的混合液分配到各 UF 环 路。超滤最大压力为 0. 6 MPa。每个膜管内安装了 一组直径为 8 mm、 内表面为聚合物的管式过滤膜。 超滤系统设两个环路， 两个环路共有 5 根超滤膜管， 设计膜通量为 71 L/ hm2 。每个环路有单独的循 环泵， 每台泵可沿膜管内壁提供一个需要的流速， 从 而形成紊流， 产生较大的过滤通量以避免堵塞。 膜管的清洗由储存清水或清液的“清洗槽” 通过 清洗泵来完成。每个环路可在其他环路运行的同时 进行冲刷、 清洗或维护。自动压缩空气控制阀能同时 切断进料， 留在管内的污泥随冲刷水回流至生化池， 如需要， 可 在 清洗 后 期向 清 洗 槽 滴 加 少 量 膜 清 洗 药剂。 高安屯卫生填埋场渗沥液可生化性较好， 在超滤 清液中 COD 设计去除率 82. 5 ， NH3-N 设计去除 率 98 。 1. 1. 2纳滤 NF 和反渗透 RO 处理系统 1 NF。MBR 的出水氨氮已经基本达标， 但部分 难降解有机物尚不能去除， 采用 NF 进一步分离难降 解较大分子有机物和部分氨氮， 可确保出水 COD 达 标。渗滤液经过 MBR 后， 出水中无菌体和悬浮物， 再 进入 NF 系统。NF 膜属于致密膜， 最大优点是出水 水质好。NF 系统采用特殊纳滤膜和工艺设计， 截留 分子大小约为 1 nm 的溶解组分， 其膜组件采用螺旋 卷式膜， 具有结构简单、 造价低廉、 装填密度较高、 物 料交换效果好等优点， 对渗滤液的适应性很强， 膜寿 命 3 a。 NF 系统设 4 组， 每组有 4 ～ 5 根膜元件， 为 串联连接方式， 即第一组的透过液 清液 在液流压 力差作用下排出系统。根据实际处理此类污水的经 验， 当入流 ρ COD ≤2 000 mg/L时， 第一及第二组 NF 混合清液 120 m3/d 的 COD 可降到 60 mg/L 以 下， 达到出水要求。第一组 NF 的浓液依次进入串联 后置的第二至第四组， 由于需处理的浓液 COD 呈阶 梯式增加， 第三及第四组 NF 混合清液 80 m3/d 的 ρ COD 100 mg/L， 难以达到出水要求。为保证 50 t/d 的出水水质满足用于场区降尘、 灌溉用水的要 求， 即全盐量 1 000 mg/L， 电导率 85 。但是， 纳滤浓缩液于 反渗透的浓缩液有非常大的区别， 反渗透的浓缩液的 44 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 盐分比纳滤回流液要高得多。单独反渗透的浓缩液 通常采用蒸发浓缩和固化进一步处理和处置。 1. 1. 3污泥和纳滤浓缩液处理系统 NF 浓缩液的处理基于经济性的考虑， 可采用不 同的处置方法 在垃圾填埋场运行初期， 如投入运行 的 1 年内为产酸阶段， 产生的渗滤液富含有机酸， 可 生化降解性极好， 渗滤液中绝大部分 COD 在前置的 生化处理系统中得到降解， NF 浓缩液所含的不可降 解 COD 较少， 在有很大容量调节池的前提下， 可直接 返回调节池。NF 浓缩液回生化系统进一步处理， 由 于其中的难降解有机物在生化处理系统中的相对停 留时间延长， 微生物得到有效驯化， 难降解有机物也 能部分降解， 不会产生难降解有机物在系统中的富集 现象， 不至破坏生化处理系统的正常运行。 当垃圾填埋场进入到产甲烷阶段， 产生的渗滤液 中 COD 浓度大幅降低， 但可生化降解性也同时降低 致使纳滤浓缩液所含的不可降解 COD 浓度增加， 此 时如不经任何处理， 直接返回生化系统， 将使不可降 解 COD 积聚在处理系统， 最终破坏生化处理系统的 正常运行， 因此， 必须将纳滤浓缩液进行妥善处置。 渗沥液处理站的污泥来自生物处理的剩余污泥 和纳滤浓缩液沉淀物。为了增加污泥的脱水性能， 本 设施将生物处理的剩余污泥集中后经过混凝浓缩， 污 泥采用板 框 压滤 脱 水， 脱 水 后 的 干 污 泥 去 填 埋 场 处置。 生物处理的污泥， 经过混凝浓缩和板框压滤脱 水， 最终产生含水率 80 左右、 约1 500 kg/d 的污泥， 脱水后的污泥去填埋场处置。 1. 2渗沥液处理单元设计和实际运行效果 1. 2. 1各单元设计进、 出水水质 采用生化加膜法各处理单元的设计进、 出水水质 详见表 2。 表 2各处理单元的设计进、 出水水质 水质指标 MBR 进水 MBR 出水 NF 出水 RO 出水 ρ COD / mg L － 1 ≤20 000≤2 000 ≤60 ≤60 ρ BOD5 / mg L － 1 ≤10 000≤250 ≤20 ≤20 ρ NH3-N / mg L － 1 ≤3 000≤15 ≤15 ≤15 ρ SS / mg L － 1 ≤2 000≤5 ≤5 ≤5 pH6 ～ 96 ～ 86 ～ 86 ～ 8 电导率 / μS cm － 1 ≤30 000≤30 000≤10 000 ≤2 500 1. 2. 2各单元实际运行效果 采用 MBR － NF 系统处理垃圾渗滤液的实际运 行效果见表 3。 表 3MBR － NF 系统处理垃圾渗滤液的实际运行效果 进水超滤出水纳滤出水 电导率/ mS cm－1 pH 值 进水温 度/℃ ρ COD / mg L －1 ρ NH 4-N / mg L －1 电导率/ mS cm－1 pH 值 进水温 度/℃ ρ COD / mg L －1 ρ NH 4-N / mg L －1 电导率/ mS cm－1 pH 值 进水温 度/℃ ρ COD / mg L －1 ρ NH 4- N / mg L －1 38. 18. 7265 6201 96132. 76. 929. 91 8227. 631. 629. 76. 9 603. 8 36. 08. 425. 05 3501 79332. 26. 930. 21 8728. 731. 030. 66. 8 604. 3 37. 48. 426. 63 6001 79332. 66. 931. 11 78612. 432. 131. 46. 8 606. 2 37. 88. 426. 28 5801 73733. 26. 931. 71 89411. 531. 631. 66. 8 605. 7 40. 48. 223. 88 4401 68130. 47. 131. 21 7128. 527. 230. 66. 9 604. 3 37. 68. 224. 210 1801 56930. 17. 530. 01 58030. 029. 330. 37. 2 6015. 0 38. 48. 123. 86 5201 28830. 97. 030. 41 5606. 327. 029. 86. 9 603. 1 34. 78. 324. 27 8301 17630. 16. 932. 21 62019. 926. 930. 86. 8 609. 9 2高安屯卫生填埋场渗沥液处理工艺问题 高安屯卫生填埋场采用生化和膜法处理工艺相 结合， 可以使出水达到严格的排放要求， 同时避免了 有机污染物的累积。此工艺在运行过程中主要存在 以下缺陷 1该工艺投资费用较大， 运行能耗大 主要能耗 为电能 ， 操作复杂， 大多数依赖进口膜， 膜污染需要 及时清洗。 2温度的波动直接对生化处理工艺和膜分离效 果产生影响， 理想的生化反应温度是 20 ～ 30 ℃ ， 但夏 天持续高温， 如生化反应器内温度≧ 40 ℃ ， 将对微 生 物 产 生 不 利 影 响; 冬 季 如 生 化 反 应 器 内 温 度 54 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期 ≦ 15 ℃ ， 将对生化速率产生明显的不利影响。另 外， 温度对膜分离的过流通量也产生直接影响。 3本系统要求稳定的不间断供电。突然断电对 系统的压力管道、 膜片及仪表仪器都会带来严重损 害， 因此， 在电力不能保证的地区， 该设备难以实用。 3结论及建议 结合本场在渗沥液处理实践过程中遇到的问题， 考虑到各垃圾填埋场的渗沥液处理情况， 本文提出以 下几方面建议 1加强技术攻关， 实现关键技术与装备国产化。 目前我国渗沥液处理的关键技术和装备主要依赖进 口， 如分离膜等， 造成渗沥液处理投资及运行成本居 高不下。因此， 应尽快吸收国外的先进技术， 组织相 关的处理技术攻关， 逐步实现关键技术与装备国产 化， 以降低设施建设运营成本， 不断提高我国渗沥液 处理设备现代化水平。 2实行垃圾分类处理， 源头减量。a. 进行垃圾 的源头分类收集， 不但可以降低渗沥液的产生量及污 染物浓度， 而且可以实现资源的回收利用;b. 进行 危险废物的源头分类收集， 可以减少渗沥液中重金属 盐的含量， 还可以减少污染地下水的风险。 3采用先进的垃圾填埋技术、 管理方式以减少 渗沥液的产生量。可通过以下措施实现 a. 增加雨 污分流工程， 将垃圾渗沥液和雨水分开收集分别处 理， 从而降低处理费用; b. 合理分期建设填埋作业 区， 减小填埋作业区的汇水面积， 同时减少渗沥液臭 气的散发; c. 在填埋作业单元和未使用的单元间设 置活动式围堰可有效地隔离渗沥液和地表水等。 4加强渗沥液的收集和处理。如 a. 为保证雨 季渗沥液及时导排， 杜绝填埋区渗沥液大面积积存， 可在填埋区增设主盲沟和支盲沟， 加强渗沥液导排; b. 为加快堆体表面渗沥液的下渗速度， 可根据填埋 作业找好坡度， 在填埋区及填埋作业现场低位置建设 渗沥液收集池， 提高渗沥液收集效率。 参考文献 ［1 ］ 聂永丰. 三废处理工程技术手册固体废物卷［M］ . 北京化 学工业出版社，2000. ［2 ］ 赵由才，龙燕，张华，等. 生活垃圾卫生填埋技术［M］ . 北京 化学工业出版社，2004146- 172. ［3 ］Environmental Protection Agency.Landfill Manuals Landfill OperationPractices ［M ］ .Ireland EnvironmentalProtection Agency，1997. ［4 ］ 建设部人事教育司. 城市生活垃圾卫生填埋处理技术［M］ . 北京 中国建筑工业出版社，2004. ［5 ］ 许保玖，龙腾锐. 当代给水与废水处理原理［M］ . 2 版. 北京 高等教育出版社，2000. ［6 ］ 王磊刚. 垃圾填埋场渗滤液处理技术探讨［J］ . 工业安全与环 保， 2009， 35 1 35- 38. ［7 ］ 余昆朋. 生活垃圾填埋场渗沥液污染控制分析及对策［J］ . 环 境卫生工程， 2009， 17 1 39- 45. 作者通信处郑丽婷100024北京市朝阳区金盏乡高安屯北京 市朝阳循环经济产业园 电话 010 65418319 E- mailhszlt 126. com 2010 － 02 － 01 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 42 页 ［4 ］ 沈耀良， 王宝贞， 杨铨大， 等. 厌氧折流板反应器处理垃圾渗滤 混合废水［J］ . 中国给水排水， 1999， 15 5 10- 12. ［5 ］ 何品晶， 付强， 邵立明， 等. 渗滤液与城市污水合并处理过程的 有机物去除特征［J］ . 环境科学学报， 2005， 25 7 954- 958. ［6 ］ 郑兴灿， 李亚新. 污水除磷脱氮技术［M］ . 北京 中国建筑工业 出版社， 1998 57- 58. ［7 ］Goronszy M C. Course notes on intermittently operated activated sludgeplants ［ D ］ .Australia DepartmentofChemical Engineering，University of Queensland， 1992. ［8 ］ Ren N Q， Chen Z B， Wang A J， et al. Removal of organic pollutants and analysis of MLSS-COD removal relationship at different HRT in asubmergedmembranebioreactor［ J ］ .International Biodeterioration ＆ Biodegradation， 2005， 55 279 － 284. ［9 ］ Shim J K， Yoo I K， Lee Y M. Design and operation considerations for wastewatertreatmentofmunicipalwastewater ［J ］ . Water Research， 2002， 36 413- 420. ［ 10］ 冯兆继， 石明岩， 莫东华. 倒置 A2/O 工艺氮平衡与脱氮效率的 分析［J］ . 化工环保， 2008， 28 5 388- 390. ［ 11］ 张忠朴. 试验设计速学活用法［M］ . 广州 广东经济出版社， 2005 123- 135. ［ 12］ 石明岩， 莫东华. 一体化活性污泥工艺特性［J］ . 广州大学学报 自然科学版 ， 2008， 7 3 55- 59. 作者通信处石明岩510006广州大学城外环西路 230 号 A207 信箱 E- mailmingyanshi 163. com 2010 － 02 － 23 收稿 64 环境工程 2010 年 10 月第 28 卷第 5 期