北京市生活垃圾卫生填埋场渗沥液处理技术研究张艳敏

城市管理与科技·2010／652城市管理技术UrbanManagerialTechnology收稿日期：2010-10-19作者简介：张艳敏（1977-），女，河北衡水人，硕士，工程师。卫生填埋作为垃圾的最终处置手段，是不可或缺的一种垃圾处理技术，也是目前我国的主要垃圾处理方式。近几年，随着公众环境意识的加强，对填埋场的运行管理要求越来越高，填埋场渗沥液对环境的影响也越来越受到重视。2008年，环境保护部发布《生活垃圾填埋场污染控制标准》：要求生活垃圾填埋场设置污水处理设施，自2011年7月1日起，现有全部生活垃圾填埋场自行处理生活垃圾渗沥液，符合标准要求后可直接排放。因此，渗沥液处理设施的建设被许多填埋场提上日程并付诸实施。一、北京市垃圾填埋场渗沥液处理要求生活垃圾卫生填埋场渗沥液外排考核标准主要有《污水综合排放标准》（GB8978-1996）、《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）、《水污染物排放标准》（DB11/307-2005）等，北京市渗沥液外排考核标准执行北京市的地标《水污染物排放标准》（DB11/307-2005）。详见表1。从表中可以看出北京市地标严于国家标准，同时也提高了对北京市生活垃圾卫生填埋场渗沥液的处理要求。另外，根据《生活垃圾粪便处理设施环境监测规范》（DB11/T273-2005），北京市对生活垃圾卫生填埋场渗沥液每年实行三次政府强制性环境监测。同时由于近几年群众对垃圾处理设施关注度和各级领导对垃圾处理重视程度的提高，市级行政主管部门要求对城区和市属垃圾卫生填埋场实行每月强制性环境监测一次，同时对市属垃圾卫生填埋场实行在线环境监测。北京市生活垃圾卫生填埋场渗沥液处理技术研究□ 北京市垃圾渣土管理处 张艳敏 □ 北京城建安装工程有限公司 何新华CHART1表1 生活垃圾卫生填埋场渗沥液外排考核标准《水污染物排放标准》（北京市地标）[3]二级限值（三级标准）6～9（6～9）50（80）20（30）60（100）10（15）相关标准排放限值监测指标名称pH值悬浮物（mg/L）五日生化需氧量（mg/L）化学需氧量（mg/L）氨氮（mg/L）《污水综合排放标准》（国标）[1]二级标准6～91503015025《生活垃圾填埋场污染控制标准》[2]（国标）——303010025垃圾填埋场渗沥液处理后作为景观用水DOI:10.16242/j.cnki.umst.2010.06.00253城市管理与科技·2010／6城市管理技术UrbanManagerialTechnology二、北京市垃圾填埋场渗沥液主要处理技术经过十几年的探索，目前，北京市大部分填埋场已建成以生物脱氮和膜法组合工艺为主流的渗沥液处理模式，二者的结合达到了优缺点互补的效果。目前主要工艺有以下几种：MBR—纳滤、MBR—纳滤—反渗透、厌氧反应器-MBR—纳滤—反渗透等，厌氧反应器的建设形式主要有UASB（上流式厌氧污泥床）、UASBF（上流式厌氧污泥复合床）和内循环式中温厌氧反应器。（一）MBR-纳滤处理工艺MBR-纳滤处理工艺一般用于渗沥液处理达标排放。典型的MBR-纳滤处理工艺如图1所示。渗沥液调节池加盖密闭，并集中收集臭气至生物除臭塔，通过生物法处理除臭。MBR包括前置反硝化罐、硝化罐和外置式超滤系统。硝化罐通过硝化菌及兼性菌的作用在好氧状态下，将NH4+氧化成NO3-，将所剩余的有机物质进行降解。硝化罐中的混合液回流到反硝化罐，在缺氧状态下，反硝化菌将NO3-转化为氮气排放。膜生物反应器中微生物菌体和大部分颗粒物通过超滤膜机组从出水中分离，被截留在系统内。MBR系统产生的剩余污泥定期排入污泥收集池进行处理。超滤膜机组出水进入纳滤系统进行深度过滤处理，去除难生物降解的有机物，确保出水达标。整个系统用电由填埋场产生的沼气发电系统供给。从表2、表3可以看出：MBR-纳滤在进水CODcr≤10000mg/L的情况下，出水能够满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准中绿化用水要求，除枯水季节氨氮不能满足冲刷用水标准外，其余各季出水可满足冲刷用水标准。如果在纳滤后端增加反渗透处理工艺，则进出水指标情况如表4、表5所示。出水可以满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准要求。通过以上分析可以知：MBR-纳滤处理工艺可以达到排放标准，不能完全满足渗沥液再生回用要求，能达到图1 MBR（反硝化-硝化-超滤）-纳滤处理工艺流程图　表3、表5和表9资料来源于北京市环境卫生监测站2009年《环境质量监测报告》。检测项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) 氨氮(mg/L) 色度 粪大肠菌群(个/L)平水季103.240.5153丰水季100.90.2103枯水季111.210.4103GB/T18920-2002绿化(冲刷)［4］无要求20(10)20(10)≤30≤3表3 MBR-纳滤渗沥液处理工艺出水指标情况CHART3指标名称 CODcr（mg/L） BOD5（mg/L） 氨氮（mg/L） pH指标范围≤10000≤5000≤25006—8均值7000300025007.2表2 MBR-纳滤渗沥液处理工艺进水指标情况CHART2指标名称 CODcr（mg/L） BOD5（mg/L） 氨氮（mg/L） pH指标范围≤27000≤13000≤30006—9均值200001000020007.5表4 MBR-纳滤-反渗沥液处理工艺进水指标情况CHART4检测项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) 氨氮(mg/L) 色度 粪大肠菌群(个/L)平水季102.00.253丰水季102.80.42103枯水季101.80.2053GB/T18920-2002绿化(冲刷)无要求20(10)20(10)≤30≤3表5 MBR-纳滤-反渗沥液处理工艺出水指标情况CHART5城市管理与科技·2010／654城市管理技术UrbanManagerialTechnology绿化用水标准，在后端增加反渗透处理工艺可完全满足渗沥液再生回用要求，出水可用于场区绿化、冲刷等。以上两种工艺适用于处理较低浓度渗沥液，CODcr≤10000mg/L和CODcr≤27000mg/L。（二）内循环式中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透处理工艺内循环中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透处理工艺用于渗沥液处理后出水回用。内循环式中温厌氧反应器，是在UASB反应器基础上开发出的高效厌氧反应器，其特征是在反应器中装有两级三相分离器。相对UASB反应器，具有抗冲击负荷能力强，容积负荷高等优点。设计容积1000m3；日处理能力340t；进水温度控制在30℃-35℃，停留时间3天；容积负荷3-17kgCODcr/（m3·d）。产生的沼气收集后燃烧或利用。反应器对BOD5、CODcr的去除率可达90%。MBR（膜生物反应器）包括反硝化罐、硝化罐和中空纤维膜机组，膜孔径0.02μm，对BOD5、CODcr和氨氮的去除率最高分别可达92%、70%和99%。纳滤系统出水率80%，产生的浓缩液提取腐殖酸，提取比例约为浓缩液的0.026%-0.05%。反渗透系统产生的浓缩液进入蒸发器，通过沼气燃烧产生的热能加热浓缩液，使其蒸发，产生的尾气进入沼气火炬中进行二次燃烧后排放。从表6、表7可以看出：中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透在进水CODcr小于50000mg/L的情况下，出水能够满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准中绿化和冲刷用水要求，可以用于填埋场场区绿化、冲刷、降尘等。（三）上流式厌氧污泥床过滤反应器-MBR-纳滤-反渗透处理工艺上流式厌氧污泥床过滤反应器（UASBF）-MBR-纳滤-反渗透处理工艺用于渗沥液处理后出水回用，与内循环式中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透处理工艺的主要区别是前端厌氧反应器形式的改变。UASBF也是UASB的一种改进形式，反应器的下部与传统UASB反应器完全相同，为污泥床层，而在上部的悬浮污泥层则增加了填料成为厌氧滤床，使其同时具有厌氧污泥床和厌氧过滤床的优点，进一步提高了污泥截留能力和污泥浓度，抗冲击负荷能力增强。该工艺主要设计参数：日处理能力600t；2个厌氧罐，单个有效容积1100m3；进水温度35℃-38℃；停留时间3.7d；容积负荷8-12kgCODcr/（m3·d）。MBR（膜生物反应器）包括反硝化池、硝化池和管式超滤膜机组，膜孔径0.1μm，对BOD5、CODcr和氨氮的去除率最高分别可达90%、87%和75%。纳滤(NF)膜机组。NF是一种介于反渗透与超滤之间的压力驱动型膜分离技术，有效去除水中分子量小于100的污染物，同时通过纳滤膜去除部分盐分，可以有效降低反渗透的运行压力。系统出水率80%。反渗透（RO）膜机组。RO是以压力差为推动力，使水溶液中的水分子能顺利通过膜，而其它物质则被膜戴留。污染物去除率能达到99%以上，系统出水率78%。从表8、表9可以看出：UASBF-MBR-纳滤-反渗透在进水CODcr范围在80000mg/L以下的情况下，出水能够满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准中绿化和冲刷用水要求，可以用于填埋场场区绿化、冲刷、降尘等。三、北京市垃圾填埋场渗沥液再生回用分析（一）北京市垃圾填埋场渗沥液再生回用的意义填埋场的绿化、冲刷等需要大量用水，因此，北京市填埋场已建成的渗沥液处理设施全部或部分建有再生回用工艺。但即使填埋场渗沥液全部再生回用，按目前的技术水平，也仅仅是在填埋场的运行初期刚刚够用，而在填埋场的后期还远远不够[5]。在北京这个严重缺水的城市，以及提倡节能降耗的今天，填埋场渗沥液的再生回用还是十分必要的，并有现表6 内循环中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透渗沥液处理工艺进水指标情况 单位：mg／LCHART6指标名称 CODcr BOD5 氨氮 ss指标范围500001200030001200均值20000---表7 内循环中温厌氧反应器-MBR-纳滤-反渗透渗沥液处理工艺出水指标情况 CHART7检测项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) 氨氮(mg/L) pH平均值7.78-0.547.39GB/T18920-2002绿化(冲刷)无要求20(10)20(10)6-9　表7资料来源于北京市垃圾粪便处理设施在线监控系统实时监测数据。55城市管理与科技·2010／6城市管理技术UrbanManagerialTechnology实意义。北京市每年生活垃圾填埋量约540万t，渗沥液产生量按垃圾量的20%计算，填埋场每年渗沥液产生量为108万t，根据目前的技术水平，按最低再生率50%计算，每年产生再生水约54万t，按北京市人年均生活用水量88.3m3计算[6]，每年可以节约6115人的生活用水量。（二）北京市垃圾填埋场渗沥液再生回用经济可行性分析填埋场渗沥液再生回用成本与设施建设规模、工艺类型有直接关系。一座日处理能力为200t的渗沥液再生回用设施，工艺类型为MBR-纳滤加反渗透的处理费用情况如表10所示。根据表10及渗沥液处理能力，可以计算得出北京市填埋场渗沥液再生回用成本约49元/t，按平均进水CODcr10000mg/L计算，每公斤CODcr的去除成本为4.9元。如果是高浓度的渗沥液，前端设有厌氧反应器的处理工艺，每公斤CODcr的去除成本将比上述成本还要低。而据了解，北京市城市生活污水再生回用成本约2.1-2.5元/t，表10 填埋场渗沥液处理费用情况表 (万元)CHART10人工费电费药剂费膜消耗费维修费设备折旧费总计48107432335100356指标名称 CODcr（mg/L） ss（mg/L） 氨氮（mg/L） pH指标范围5000-800001000-25001000-40006—9均值2500018002500-表8 UASBF-MBR-纳滤-反渗沥液处理工艺进水指标情况CHART8检测项目 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) 氨氮(mg/L) 色度 粪大肠菌群(个/L)平水季10