垃圾滲濾液接入污水處理廠存在的問題探討

1、垃圾滲濾液接入城市污水處理廠存在的問題探討喬勇趙國志摘要：垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，其處理一直是水處理研究的難題之一。滲濾液的處理方法多種多樣，本文以某地為例，對垃圾滲濾液接入城市污水處理廠合并處理存在的問題進(jìn)行了一定的探討。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液城市污水處理廠合并處理1.概述垃圾滲濾液是城市生活垃圾填埋場的主要污染物之一，主要來源于大氣降雨和垃圾本身所含的水分，是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水。據(jù)測定，滲濾液中有93種有機(jī)污染物，其中22種被列入我國和美國國家環(huán)保署的重點(diǎn)控制名單，已確認(rèn)部分具有致癌作用。滲濾液的主要特點(diǎn)為：1、成分復(fù)雜。垃圾滲濾液中不僅含有大量好氧性有機(jī)污染物，還

2、含有很多無機(jī)重金屬離子以及離子-有機(jī)化合物等。2、水質(zhì)水量變化大。滲濾液的水質(zhì)水量受多種因素的影響，如降雨、蒸發(fā)量、滲濾液回噴方式、地面流失、地下水滲入、垃圾的特性、地下結(jié)構(gòu)層、填埋工藝、垃圾填埋時間等，其中降雨量和垃圾填埋時間是主要影響因素。因此，滲濾液水質(zhì)水量變化非常大，很難發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性。3、濃度高。根據(jù)國內(nèi)外的有關(guān)數(shù)據(jù)，滲濾液各種成分的濃度相當(dāng)高，CODBOE）可達(dá)數(shù)千乃至數(shù)萬mg/L,比一般的城市生活污水高出若干倍。4、可生化性是不定的。填埋場的早期滲濾液（場齡35年）中可降解有機(jī)物含量較高，BOE/COD比值一般在0.40.8之間，宜于生化處理；但隨著時間的延長，其BODCODBOD

3、COD©逐漸減小，BODCOD比值一般在0.10.2之間，而氨氮濃度始終維持在1000mg/L左右，可生化性越來越差。如何妥善處理垃圾滲濾液，一直是填埋場設(shè)計、運(yùn)行和管理最棘手的問題，也是目前水處理界研究的難題之一。垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣浮及濕式氧化法等多種方法。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處

4、理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘等。由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜，不僅有機(jī)污染和氨氮污染重，而且氮磷比例失調(diào)，其中還存在著抑制生物活性的汞、鉛、鋅等10多種微量重金屬離子，不利于生化處理。發(fā)達(dá)國家多采用垃圾填埋場內(nèi)預(yù)處理與外送城市污水合并處理的方法，能達(dá)到良好的效果。國內(nèi)一般采用垃圾場內(nèi)單獨(dú)設(shè)立污水處理站，對混合貯存的垃圾滲濾液和地表徑流雨水進(jìn)行生化-物化兩級處理，用此法處理“場齡”小于5年的早期垃圾滲濾液，CODBOD可以達(dá)到我國生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889-1997中的二級排放標(biāo)準(zhǔn)，但NH+-N仍遠(yuǎn)高于二級排放標(biāo)準(zhǔn)。中晚期的填埋場垃圾滲濾液，氨氮嚴(yán)重超

5、標(biāo)，生物脫氮所需要的碳源又嚴(yán)重不足，而且缺乏磷元素。過高的氨氮要求進(jìn)行脫氮處理，而過低的C/N比則對常規(guī)的生物處理有抑制作用，而且因有機(jī)碳缺乏，難以進(jìn)行有效的反硝化，導(dǎo)致了處理難度大大增加。建造專用的滲濾液處理廠投資大，運(yùn)行管理費(fèi)用高，而且填埋場封場后，滲濾液量逐漸減少，處理難度進(jìn)一步加大，而處理設(shè)備逐漸腐蝕老化，處理出水更難達(dá)標(biāo)。與城市污水合并處理是解決這一難題的有效途徑之一。2 .問題探討將填埋場垃圾滲濾液接入適當(dāng)規(guī)模的城市污水處理廠合并處理具有一定的優(yōu)勢，利用城市污水對滲濾液的緩沖、稀釋作用和城市污水中的營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充滲濾液廢水中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)滲濾液和城市污水的同時處理同時達(dá)標(biāo)，從而

6、解決滲濾液單獨(dú)處理難以達(dá)標(biāo)的難題。但具體操作時要綜合考慮各種因素，包括：滲濾液的輸送，污水處理廠的運(yùn)行負(fù)荷增大，滲濾液中的物質(zhì)對微生物的抑制作用，以及合并處理后的污泥處置等問題。2.1 滲濾液輸送問題合并處理首先遇到的就是垃圾滲濾液的輸送問題。一般來說，垃圾填埋場都是建在遠(yuǎn)離城市的地方，附近未必有適當(dāng)規(guī)模的城市污水處理廠，所以只能要求滲濾液單獨(dú)處理，達(dá)標(biāo)排放；而且遠(yuǎn)距離輸送可能會造成較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，遠(yuǎn)距離輸送合并處理須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，要考慮經(jīng)濟(jì)上是否可行。輸送垃圾滲濾液，可以采用車輛運(yùn)輸（滲濾液少時考慮使用）或管道輸送。如采用管道方式，雖然水量不大，但由于地勢或路途遙遠(yuǎn)，一般需建污水提升泵

7、房數(shù)座。由于滲濾液有很強(qiáng)的腐蝕性，水泵和管材都要考慮防腐問題。以福州市紅廟嶺垃圾填埋場為例，由于填埋場位于半山腰，繞行和開隧方案均不現(xiàn)實(shí)，把滲濾液輸送至最近的洋里城市污水處理廠，首先要把滲濾液提升送過分水嶺，高差約90米。因此設(shè)二級提升泵站，泵站出水管采用DN110寸塑鋼管。下山段采用DN200UPVC力塑料管，地面段采用DN300UPVC力塑料管，管道總長度約12knr2.2 污水處理廠負(fù)荷問題污水處理系統(tǒng)本身的潛在能力可以用來接納滲濾液的負(fù)荷。有研究表明，滲濾液的量小于城市污水總量的0.5%且引起的污染負(fù)荷增量不超過10%時，將滲濾液和城市污水合并進(jìn)行處理是可行的，而且不會對城市污水的生物

8、處理帶來負(fù)面影響。但由于滲濾液所特有的水質(zhì)及其變化特點(diǎn)，進(jìn)行合并處理時，如不加控制，容易對城市污水處理廠造成很大的沖擊負(fù)荷，影響甚至破壞城市污水處理廠的正常運(yùn)行。曾有因滲濾液接入造成城市污水處理廠運(yùn)行受到嚴(yán)重干擾而不得不將滲濾液切斷的先例。垃圾滲濾液處理的突出問題在于氨氮的含量很高，而氨氮的需氧量是比較高的（硝化每kg氨氮需4.57kgO2）,因此針對一定量的垃圾滲濾液，要求合并處理的污水廠規(guī)模是由氮負(fù)荷來決定的。對于考慮接納填埋場滲濾液的城市污水廠，主要須解決的是脫氮和磷缺乏問題。脫氮方面主要需控制整個污水廠進(jìn)水COD/TKN3為宜，以滿足反硝化過程所需的碳源。CO前TKN的污泥負(fù)荷與水力停

9、留時間也應(yīng)與一般城市污水廠的數(shù)據(jù)有區(qū)別，污泥負(fù)荷要低，水力停留時間要長，以使硝化反應(yīng)進(jìn)行得比較徹底。研究表明，城市污水廠進(jìn)水COD/T邑200后，生化處理系統(tǒng)的效率就會下降，當(dāng)滲濾液與城市污水合并處理時，就可能出現(xiàn)這種磷缺乏的問題，在這種情況下應(yīng)給進(jìn)水補(bǔ)充磷。福州市洋里污水處理廠一期工程規(guī)模為20萬噸/天，采用卡魯塞爾氧化溝工藝，流程見圖：嗣茶污料另外，洋里污水廠二期工程處理規(guī)模為10萬nVd,計劃于2005年開工，2007年建成。二期設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)同一期工程，出水水質(zhì)按照城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002，擬采用AA皿理工藝。一期工程通過工藝改造后也將達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。污水廠設(shè)

10、計進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如下:指標(biāo)類別CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH4+-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)備注進(jìn)水30015020030454原一期出水水質(zhì)<60<20<20<15一一GB8978-1996一期改造及二期出水<60<20<20<8<20<1.5GB18918-2002根據(jù)目前滲濾液處理站運(yùn)行的實(shí)際情況，紅廟嶺垃圾填埋場垃圾滲濾液平均水量為1500m3/d左右。滲濾液水質(zhì)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定為：CODcr=5000mg/L,BOD5=3000mg/L,NH4+-N=800mg/L可見

11、，與城市污水相比，1500噸垃圾滲濾液相當(dāng)于2.54萬噸城市污水。在污水廠達(dá)到30萬m3/d處理規(guī)模時，滲濾液水量按照1500nVd計，如果滲濾液不經(jīng)預(yù)處理直接進(jìn)入洋里污水廠，則污水廠進(jìn)水水質(zhì)變化：NH4+-N=33.8mg/L增力口12.7%CODCr=323.4mg/L增力口7.8%BOD5=164.2mg/L增加9.5%BOD5/CODCr=0.51可生化性好BOD5/NH4+-N=4.86碳源充足由以上的計算可看出，垃圾滲濾液對污水廠的水質(zhì)沖擊負(fù)荷還是比較大的，NH4+-N指標(biāo)更是超過了普遍認(rèn)為的10恁一界限。垃圾滲濾液接入洋里污水廠后，將導(dǎo)致氧化溝曝氣不足和出水TN超標(biāo)；為達(dá)到排放標(biāo)

12、準(zhǔn)，污水廠內(nèi)需調(diào)整生化池污泥濃度，增加供氧量。因而需要在一期工程生物處理單元氧化溝內(nèi)增加曝氣設(shè)備，處理垃圾滲濾液帶來的沖擊負(fù)荷。同時，未經(jīng)處理的滲濾液接入污水廠必須貫徹“穩(wěn)定、限量”的原則，避免額外的沖擊負(fù)荷影響污水廠的正常運(yùn)行。若垃圾滲濾液經(jīng)預(yù)處理后接入污水廠，可參考兩個標(biāo)準(zhǔn)確定處理后水質(zhì)，分別為污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ3082-1999)和生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB168891997),具體見下表：垃圾滲濾液預(yù)處理出水指標(biāo)指標(biāo)CJ3082-1999GB16889-1997三級標(biāo)準(zhǔn)確定的出水指標(biāo)CODcr(mg/L)50010001000BOD5(mg/L)300600600NH

13、4+-N(mg/L)35-35每天1500m3預(yù)處理后的垃圾滲濾液進(jìn)入污水處理廠與城市污水混合后，經(jīng)測算污水的污染物濃度僅增加約1%,即污水廠處理負(fù)荷約增加1%。根據(jù)以上分析可知，若垃圾滲濾液在預(yù)處理達(dá)標(biāo)后可經(jīng)城市污水管道接入污水處理廠，基本不會影響污水廠正常運(yùn)行。總之，垃圾滲濾液接入城市污水處理廠對原工藝運(yùn)行的影響一定要引起重視，接入前要進(jìn)行充分的論證。另外，為保證滲濾液接入城市污水廠后的處理效果，降低污水處理廠負(fù)荷，最好能在填埋場內(nèi)對滲濾液進(jìn)行一定的預(yù)處理，然后再排入污水處理廠。這樣可以在投資及運(yùn)行成本均較少的條件下，在填埋場內(nèi)去除相當(dāng)部分對后續(xù)生物處理影響較大的污染物，從而對滲濾液的污染

14、負(fù)荷加以緩沖并使下一步的合并處理運(yùn)轉(zhuǎn)更順利。2.3 抑制物質(zhì)研究表明，化學(xué)物質(zhì)對微生物活性的影響與其濃度有密切的關(guān)系。大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)在濃度很低時對生物活性有一定的刺激作用（或促進(jìn)作用）；當(dāng)濃度較高（超過臨界濃度）時則產(chǎn)生抑制作用，且濃度愈高抑制作用愈強(qiáng)烈。幾乎所有微生物的生長都離不開鉀、鎂、鈣、鈉、鐵、鈕、鉆、銅、鍥、鋅、鋁和鈾等金屬元素。當(dāng)這些金屬適量存在時，對于微生物的生長具有作為酶催化劑、在氧化還原反應(yīng)中傳遞電子（將ADP專化為ATP）以及調(diào)節(jié)微生物滲透壓等作用。若在處理過程中，這些痕量元素的含量不足，可引起污泥的膨脹問題。在好氧條件下，重金屬元素對微生物毒害作用的最低限值分別為：汞0.

15、01mg/L,鎘0.1mg/L,銅1.0mg/L,六價銘0.01mg/L,鍥0.1mg/L1mg/L等；在厭氧條件下，根據(jù)中科院生態(tài)環(huán)境研究中心的研究成果，銘、銅、鍥、鉛和鋅等重金屬離子的抑制濃度分別為0.4mg/L1.0mg/L,0.5mg/L2.0mg/L,2.5mg/L4.0mg/L,0.1mg/L0.3mg/L和0.7mg/L1.2mg/L,毒性大小的次序大致為鉛銘銅鋅鍥。對于填埋場的滲濾液而言，其所含大多數(shù)重金屬離子的濃度高時要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重金屬元素對微生物毒害作用的最低限值，因而對微生物產(chǎn)生毒害作用。此外，當(dāng)幾種重金屬離子共存時所產(chǎn)生的毒性要比單獨(dú)存在時大，所以污泥對混合離子協(xié)同作用的

16、承受能力要比任一單個離子的承受能力低。因此，最好能在滲濾液接入城市污水處理廠前進(jìn)行物理化學(xué)法預(yù)處理（如活性炭吸附、離子交換等），去除部分對微生物有害的重金屬，避免對污水廠的生物處理構(gòu)筑物產(chǎn)生惡劣影響。滲濾液中高濃度的NH4+-N是影響滲濾液生物處理的另一重要因素。過高的NH4+-N濃度將抑制微生物的正常生長并危及合并處理的有效運(yùn)行。同時，傳統(tǒng)的生物處理工藝也難以有效去除NH4+-No因而，為保證合并處理的效果，必要時須進(jìn)行預(yù)處理或考慮采用具有較強(qiáng)生物脫氮功能的生物處理系統(tǒng)。2.4 合并處理后的污泥處置由于垃圾滲濾液的接入，可能會導(dǎo)致污水廠污泥重金屬含量升高，從而對污泥處置提出了新的課題。污泥中

17、重金屬含量上升，原來可以用于作化肥、建筑材料等或者直接農(nóng)用還田的污泥，可能不再適合使用這些處置辦法，否則就可能需要對污泥進(jìn)行必要的初步處理。3 .結(jié)論1 .垃圾的衛(wèi)生填埋是我國城市垃圾的主要處理方式之一，由此而產(chǎn)生的垃圾滲濾液成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大，而且成分隨“場齡”變化，是一種難處理的高濃度有機(jī)廢水。2 .垃圾滲濾液運(yùn)輸（或管道輸送）至城市污水處理廠是目前比較好的選擇，但要求城市具有污水處理廠且輸送距離適中，而且城市污水廠要有適當(dāng)?shù)囊?guī)模，足以容納填埋場產(chǎn)生的滲濾液。技術(shù)上可行之外，還要看經(jīng)濟(jì)上是否合理，否則應(yīng)采取其它方式解決垃圾滲濾液的出路問題。3 .垃圾滲濾液直接排入污水廠進(jìn)行合并處理會對污水廠處理工藝造成很大的沖擊，給污水廠的運(yùn)行管理帶來困難。而垃圾滲濾液水質(zhì)水量變化大的特點(diǎn)，使得其在填埋場內(nèi)進(jìn)行一些預(yù)處理步驟如水解調(diào)節(jié)、氧化還原、吸附、沉淀等物化處理更顯必要，這樣可以在一定程度上降低滲濾液的污染物指標(biāo)，改善其生化性能，大大減輕城市污水處理廠的壓力。4 .合并處理也會帶來一些問題，比如滲濾液接入對城市污水廠污水處理微生物的抑制作用、污泥成分的變化及其處置方法等方面，都是值得進(jìn)一步研究的課題。參考文獻(xiàn)：1 E.Diamadopoulos,P.Samaras,etal.CombinedTreatmentofLandfill