垃圾渗滤液处理扩建工程工艺方案比选

摘要： 本文从广州市 兴丰生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理的排放要求方面 考虑，从多个方案中比较选择出最适宜该场的渗滤液扩建方案。关 键 词 ： 垃 圾 渗 滤 液 工 艺 方 案 比 选Comparison and Selection of Expansion Proposal for the LeachateTreatment Plant.Li zhan jiang1 Li Ping2 Wang bo guang3 (1 Guangzhou Municipal Sol id Waste Administration Center 2 Institute of Environmental Sciences, South China University of Technology. 3 Guangzhou Environmental Monitor Center.)Abstraction Based on the Leachate Treatment Discharge Requirement,the Optimum Expansion Proposal for LTP Is Chosen From Several FeasibleOptions after Comprehensive Consideration.Key words Landfill Leachate; technology; Proposal Selection广 州 市 兴 丰 垃 圾 卫 生 填 埋 场 位 于 广 州 市 中 心 东 北 方 向 约 38km 的 丘 陵 山 地 中 ， 占 地 面 积 84 公 顷 ， 填 埋 库 容 达 2000 万 m3 。 是 我 国 第 一 座 在 技 术 和 管 理 上 全面与国际接轨的垃圾填埋场，它采用了高标准的建设，并将其营运承包给知名 的 境 外 专 业 公 司 。 该 场 于 2000 年 11 月 开 始 建 设 ， 于 2002 年 8 月 一 期 工 程 建 成 并投入营运，运行一年多来，取得了良好的环境效益和社会效益。兴丰场原设计 的 进 场 垃 圾 接 纳 量 平 均 为 3000 T/d ， 垃 圾 渗 滤 液 处 理 能 力 为 565 m3/d ， 主 要 工 艺 设 计 参 数 如 表 1 所 示 。 由 于 广 州 市 规 划 中 的 其 它 垃 圾 处 理 设 施 不 能 如 期 建 成 ， 在 相 当 长 的 一 段 时 间 内 兴 丰 场 将 承 担 6000 T/d 的 处 理 任 务 ， 因 此 渗 滤 液 处 理 设 施 的 扩 建 势 在 必 行 。 扩 建 后 渗 滤 液 总 处 理 能 力 必 须 达 到 1200 m3 /d ， 场 区 自 北 向 南 流 水 经 谷 口 排 入 金 坑 河 ，再流 至 兴 丰 填 埋 场 东 南 方 向 大 约 900m 的 总 库 容 达 1850 万 m3 的金坑水库。由 于下游金坑水库功能环境较为敏感，因此兴丰场渗滤 液处理出水必须达到回用水标准。表1.期工程渗滤磁处理系统设计指标.f单位：陀九）类别B叫SSnh3-nTF进水 20000120002000210060出水*50W510*注：实际处理后水质均达到回用水标准。1 扩 建 工 程 渗 滤 液 水 量 水 质 标 准1.1 渗 滤 液 水 量根 据 兴 丰 场 运 行 1 年 多 来 渗 滤 液 产 生 量 、广 州 降 雨 量 和 垃 圾 填 埋 方 式 等 综 合 考 虑 确 定 垃 圾 量 增 加 至 6000 t 以 上 时 ， 渗 滤 液 处 理 水 量 将 增 加 650 m3/d 。1.2 渗 滤 液 进 水 水 质 和 出 水 水 质渗 滤 液 进 水 水 质 和 出 水 水 质 采 用 采 用 表 1 中 的 参 数 。2 扩 建 工 程 处 理 方 案 选 择 原 则（1）扩建工程工艺必须达到现有渗滤液处理厂的处理能力和处理效果，保 持最终出水稳定地达到回用水水质标准；（2）选择工艺尽可能简单、技术可靠、管理方便、运行高效低耗的处理流 程，并尽可能降低工程投资。（3）由于渗滤液水质变化幅度大，选取的工艺必须有较强的适应性和操作 上的灵活性，具有一定的抗冲击负荷能力，并且能够容易进行改造，以适应水质 的变化。3 扩 建 工 程 处 理 工 艺 方 案 介 绍3.1 方 案 一 ： UASB+SBR+CMF+RO 处 理 工 艺3.1.1 工 艺 流 程现 渗 滤 液 处 理 采 用 的 工 艺 方 案 为 UASB+SBR+CMF+RO ， 见 图 1。3.1.2 工 艺 说 明渗 滤 液 由 调 节 池 泵 入 均 衡 池 ， 进 行 水 质 水 量 的 均 衡 和 pH 调 节 ， 均 衡 池 出 水 进 入 UASB 反 应 池 中 ， 在 反 应 池 中 COD 负 荷 为 1015 kgCOD/m3d ， BOD 降 解 可 达 75% ， COD 降解可达 70% 。经厌氧后渗滤液进入 SBR 池，在此利用生物反应进行 BOD5 、COD 以及 NH3-N 的去除，停留时间为 10.5d ，反硝率： 4.51gNO3/kgVSS.h (20C)。SBR 反 应 期 的 操 作 以 好 氧 ， 缺 氧 交 替 运 作 ， 在 好 氧 情 况 下 ， 微 生 物 会 产 生 硝化作用；在缺氧情况下，微生物会进行反硝化作用以去除氨氮3。为 了 防 止 高 氨 氮 浓 度 对 生 化 系 统 可 能 产 生 的 抑 制 ，SBR 系 统 采 用 了 高 污 泥 龄 设 计 (30d) ， 这 较 生 活 污 水 处 理 厂 的 设 计 为 长 ， 可 保 证 反 应 器 中 数 量 足 够 且 性 能 隐定的硝化和反硝化菌，使微生物在反应器中的停留时间大于硝化和反硝化菌的 最小世代期。高污泥龄设计还可去除较难生化的有机物。经生化处理后的渗滤液进入连续微滤(CMF )系统，此系统作为反渗透系统 的前处理，采用0.2 p m中空纤维膜，隔除渗滤液中大于0.2 p m的固体、细菌和 不溶性的有机物。经生化和微滤处理的渗滤液进入 RO 反渗透系统， RO 系统采用 宽幅螺旋卷式复合膜， 设计最大工作压力： 35 Bar ， 最大回收率为 80%， 清洗 周期为12星期，预期膜的工作寿命为12年。RO出水可直接进行回用，浓缩 液经化学沉淀后形成稳定的絮凝体再运至填埋场进行填埋处理。该工艺的技术特点是：( 1 )UASB 能耗低效率高，与 SBR 相结合的工艺是既经济又灵活去除有机物 及 氨 氮 的 有 效 方 式 ；2) 高 效 的 SBR 处 理 体 系 是 生 物 脱 氮 的 关 键 ， 它 将 各 种 形 态 的 氮 最 终 转 化为 N2 ， 彻 底 解 决 了 渗 滤 液 中 的 氮 污 染 问 题 ；3)CMF RO 深度处理系统可确保出水水质稳定达标；(4) 剩余污泥量小。3.1.3 各 阶 段 的 出 水 水 质表2各阶段出水水质就|UASBEBB徽谑陵濛透COD Gng/1)20, ooa色 000T00J60040BOD5 (mg/1)1乙 ooaN 000005 508TSS Gng/1)玄0005001 :1HH3-K (ing/1)2； 1001,390505083.2 方 案 二 ： 蒸 发 +RO 处 理 工 艺3.2.1 工 艺 流 程调节池出水焚烧图23.2.2 工 艺 说 明渗滤液由调节池泵入预处理池，通过投加臭氧对氨氮与低分子有机物进行预 处理，出水经沉淀后进入热交换器。预处理后渗滤液用泵送入两个热交换器进行 预热，交换器同时作为蒸发器浓缩液和冷凝水的冷却器。预热后的渗滤液进入进 水池，然后提升进入蒸发器。在蒸发器内，渗滤液通过喷头喷洒在高温的管束外 表面而蒸发成蒸气，蒸气经收集后通过离心压缩机压缩进入管束，从而产生持续 的蒸发循环。同时渗滤液喷洒到管束外表面对管束中的蒸气起到降温作用而使管 道内蒸气冷凝。管道中形成的冷凝水收集后进入脱气器中，减少易挥发有机成分， 冷凝液用泵从脱气器经过冷凝液冷却器进入暂存池。经蒸发处理的渗滤液进入RO反渗透系统，R0系统采用宽幅螺旋卷式复合膜, 设计最大工作压力为35 Bar，最大回收率为80%，清洗周期为12星期，预期膜 的工作寿命为12年。RO出水可直接进行回用。蒸发器底部所收集的浓缩液及 RO 浓缩液用循环泵输送入浓缩液冷却器对进 水进行预热， 冷却后的浓缩液进入焚烧炉焚烧。该工艺的技术特点是：（1）全部采用物化工艺处理， 进水水质波动对处理效果基本无影响；（2）剩余污泥量小；（3）浓缩液可以得到彻底的处置， 无须回灌。3.2.3 各阶段的出 水水质和处理效率项目conrr Img/lTSSCm/l)蒸发器进水20C001200020002100出出SCO250152097 5%97 9%99.299.0?SEli4D81e去除率92 (%96.8%93.3%6G.O岀水要求5Did5id3.3 方案三：MBR+UF+NF 处理工艺方案3.3.1 工艺流程目流掺滤禳一调节池讯调节f反请优池硝优池_ UT超谑系统污泥脫水纳滤系统Tf干污渥境運浓绽液混凝压达标*嵌滤后填埋03 方案=工艺流程圏3.3.2 工 艺 说 明渗滤液由调节池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中 通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使氨氮和有机氮氧化为硝 酸盐和亚硝酸盐，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。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 污泥浓度达到 20g/l ，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解 的有机物逐步降解。 MBR 生化系统 COD 设计去除率 90%， NH3-N 设计去除率 99%。采用特殊设计的高效内循环射流曝气系统， 氧利用率可高达 25%。 MBR 的剩 余污泥量小，每天排泥量按不同运行期（前，中，后）为11050 m3/d左右。MBR 出水无菌体和悬浮物，进入纳滤系统进一步深化处理，出水稳定达标排放，浓缩 液 则 回 灌 至 填 埋 场 。纳滤系统采用特殊纳滤膜和工艺设计，可使盐随净化水排出，不会出现盐富 积现象，纳滤净化水回收率可达到85%。纳滤浓缩液量3.7m3/h，为节省投资及 运行费用可将浓缩液回灌至填埋场处置。采用该工艺处理渗滤液，适应性强，能确保不同季节不同水质条件下，出水 稳定达标。在国外大量工程实例中发现，即使对于 BOD/COD 小于 0.2 的老填埋场 渗滤液， 经过 MBR 与纳滤后也能使 COD 、 BOD 和 NH4-N 达标排放。该工艺主要特点：1） 反 应 器 体 系 中 生 物 浓 度 高 ， 达 到 20g/L ， 对 难 生 物 降 解 的 有 机 物 及 氨氮的去除效率高；（2）污泥稳定性强，粘度低，易脱水，不易腐败变质（3）出水不存在致病菌污染问题。3.3.3 各 阶 段 的 出 水 水 质 和 处 理 效 率表4各工段处理效率表项吕C0DCr rjng/11BOD. ijng/lJNUg-NGiig/llMBR2000012000210020001008去踪率9G. 0%99 2%99.6%HF40108去除率98. 0%90. 0%0 %要我总排沬度5010id3.4 方 案 四 ： DT-RO 处 理 工 艺3.4.1 工 艺 流 程3.4.2 工 艺 说 明渗 滤 液 由 调 节 池 泵 入 储 罐 中 进 行 pH 调 节 ， 控 制 pH 在 66.5 之 间 。 经 pH 调 节的渗滤液加压泵入砂滤器，砂滤器可根据压差自动进行反冲洗，反冲洗水进入 浓缩液储存池。经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器，经过滤后的渗滤液由柱塞泵 输入第一级反渗透（RO ）系统。一级RO系统膜通量为12L/m2h,净水回收率 为 80%，设计操作压力为 60bar 。渗出液进入二级 RO 装置，浓缩液排至浓缩液储 存池。二级RO系统回收率为90%，膜通量为34.6L/m2h,设计操作压力为50bar。渗出液进入脱气装置，浓缩液则排至砂滤器的进水端。膜组的反冲洗在每次系统 关闭时进行，清洗由系统自动控制，清洗后的液体排入浓缩液储存池中。为避免浓缩液回灌时长期将高浓度的氨氮在垃圾填埋场不断积累循环，在浓 缩 液 储 存 池 设 置 脱 氮 系 统 ， 通 过 化 学 沉 淀 法 将 渗 滤 液 中 的 NH3-N 转 化 为 MgNH3PO4.6H2O 沉淀，沉 淀后形成的结晶性状稳定，可 以直接随浓缩液回灌到填 埋场，也可以分离出来做肥料。该工艺的技术特点是：（1）预处理比较简单，且不需设生化处理单元；（ 2） DT-RO 膜 组 的 结 垢 较 少 ， 膜 污 染 减 轻 ， 使 反 渗 透 膜 的 寿 命 延 长 ；（3）安装、维修简单，操作方便，自动化程度高；（ 4） DT-RO 系 统 可 扩 充 性 强 ， 可 根 据 需 要 增 加 一 级 、 二 级 或 高 压 膜 组 。3.4.3 各 阶 段 的 出 水 水 质 和 处 理 效 率表5万案四处理效率表jSzK二级產携透出矿截留率BOD(mg/L)1200099.9COD (mg/L)20000iN-NQng/LJ210099.9iSS Gn/Li2000Z99荻4 扩 建 工 程 处 理 工 艺 方 案 选 择4.1 方 案 比 较以 上 四 个 渗 滤 液 扩 建 工 程 处 理 工 艺 方 案 汇 总 比 较 详 见 表 6。驯工岂E案比决顶目方奂一乙” jy r J3万名方蚕四UASB1SBRHCMF4R0RV+KOBT-BD比较圭年工之厚呑-k胭节一血B卫反塗 适卡产目申叵号一上匕黄东罢一反港兰一互水一曲兰世顔应咗盖一逹 潦轴诉空产叵!*區茨一也:送蛊一二级盂总 丙-空严且年世化业理与应瘡遴卞瞬合柯览览览屯疲注透利络合 ” ”一 -:_. - -土址玺坦导俪礎吾城甩空电反戒适工三逬水水猛苜沖去企萱船力挹:，谨衣护底密旦 g印宜菽小交筑后出忒百郴泳曉 R岳阵忖.讨別&乜2踰毎忸:致低时土呦址童反:忙 庁荷盼視可涌建调诗 汽區力适血邮负1彌覺， 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的经验通过一定的措施降低造价，此外本方案运行成本较低，在经济指标上具有 较大的优越性。5 结 论（ 1） 从 广 州 市 兴 丰 填 埋 场 的 渗 滤 液 处 理 要 求 以 及 环 境 敏 感 性 、 经 济 技 术 综 合 效 益 等 方 面 进 行 综 合 评 估 ，认为 方 案 一 即 pH 调 节 +UASB+SBR+CMF+RO 工 艺 技 术先进、可操作性强，完全符合扩建工程项目提出的要求，为优选推荐方案。（ 2） 填 埋 场 建 设 单 位 及 营 运 商 对 本 工 艺 方 案 有 丰 富 的 建 设 及 运 行 经 验 ， 可以提供充足的技术与管理支持。参考文献1 沈东升 生活垃圾填 埋生物处理技术 . 北京: 化学工业出版社, 20032 城 市 生 活 垃 圾 卫 生 填 埋 技 术 与 管 理 手 册 . 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 20003 David A. Irvine, James P. Earley, Biodegradation of sulfur Mustard Hgdrolgstate in the Sequencing Batch Reactor, Wat Tech, 1997, 35（1）: 6773.作者简介 ：李湛 江，男 ， 33 岁， 硕士， 工程师，现从 事广州市兴丰 生活垃圾卫 生填埋场项目的筹建和营运监管工作。