城市垃圾衛(wèi)生填埋因其技術(shù)成熟、處理費(fèi)用相對(duì)較低、便于管理，已成為國(guó)內(nèi)外廣泛采用的處理城市固體廢棄物方法之一。但垃圾在填埋及堆放過(guò)程中，其內(nèi)部有機(jī)物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和降水及地下水共同形成垃圾滲濾液，屬于成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，環(huán)境危害極大[1]。且滲濾液水質(zhì)水量受垃圾組份、填埋時(shí)間、當(dāng)?shù)貧夂蚝图竟?jié)變化及填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)等諸因素影響，處理起來(lái)具有一定難度[2]。

貴州省某縣生活垃圾填埋場(chǎng)于2011 年起投入使用，滲濾液產(chǎn)生量為50～80 m3/d，其中主要污染物包括有機(jī)物、氨氮、色度、重金屬等。對(duì)該填埋場(chǎng)滲濾液水質(zhì)特征進(jìn)行分析論證后，擬采用混凝- 兩級(jí)A/O-Fenton- 上流式BAF 組合工藝進(jìn)行處理，并對(duì)各處理工段出水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，確定工藝運(yùn)行最佳參數(shù)，通過(guò)試運(yùn)行驗(yàn)證了該工藝的可行性、經(jīng)濟(jì)性。

1 廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

該填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量為50～80 m3/d，其總量會(huì)隨氣候和降雨量變化而上下波動(dòng)，水質(zhì)差別也較大。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量為2 m3/h，廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)需滿足生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889-2008）中表2 的排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水COD、氨氮、色度、SS 等水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)分析按《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[3]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

 
表1 進(jìn)水水質(zhì)與排放標(biāo)準(zhǔn)

Tab.1 Influent quality and discharge standard

2 廢水處理工藝

根據(jù)新的環(huán)保要求，新建的城市生活垃圾填埋場(chǎng)需專門配套獨(dú)立的滲濾液處理站，以減少?gòu)U水輸送費(fèi)用，提高廢水的處理效率。該工藝在合理有效利用原有地形地貌的基礎(chǔ)上，采用混凝- 兩級(jí)A/O-Fenton- 上流式BAF 組合工藝進(jìn)行廢水處理。其工藝流程如圖1 所示。

 
圖1 廢水處理工藝流程

Fig.1 Wastewater treatment process

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

該系統(tǒng)主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。

表2 主要構(gòu)筑物和設(shè)計(jì)參數(shù)

Tab.2 Structures of wastewater treatment and design parameters

以上構(gòu)筑物除上流式BAF 采用鋼結(jié)構(gòu)外，其余都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。另外，F(xiàn)enton 反應(yīng)池內(nèi)部采用三布四油防腐。

4 調(diào)試與運(yùn)行

4.1 調(diào)試階段

該滲濾液處理系統(tǒng)于2011 年8 月正式啟動(dòng)，進(jìn)入調(diào)試階段。調(diào)試內(nèi)容主要包括絮凝劑投加量的確定，厭氧、好氧系統(tǒng)中微生物的培養(yǎng)及馴化，F(xiàn)enton高級(jí)氧化系統(tǒng)中反應(yīng)條件和試劑投加量的確定以及曝氣生物濾池中微生物的掛膜等。

（1）化學(xué)沉淀系統(tǒng)：確定采用聚合硫酸鐵作為絮凝劑，加藥量為60～80 mg/L，具體投加量應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)水質(zhì)而定。加藥后廢水中的大部分重金屬、懸浮物以及部分有機(jī)物隨大顆粒礬花沉淀后被去除，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造有利條件。

（2）兩級(jí)A/O 生化系統(tǒng)：采用厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）- 一級(jí)接觸好氧- 接觸厭氧- 二級(jí)接觸好氧工藝，該工藝可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化運(yùn)行，同時(shí)培養(yǎng)專屬優(yōu)勢(shì)菌種，提高反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷和氨氮負(fù)荷，在較短的停留時(shí)間內(nèi)高效的去除COD 和氨氮。厭氧、好氧系統(tǒng)的啟動(dòng)均采用活性污泥接種法，接種污泥取自城市污水廠剩余污泥。厭氧池和好氧池均采用間歇進(jìn)水進(jìn)行培養(yǎng)，在注滿滲濾液并接種污泥后，向兩池投加適量的面粉、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。厭氧池開啟內(nèi)循環(huán)泵，使池體內(nèi)廢水及污泥充分混合。接觸好氧池開啟曝氣，并在馴化初期控制較小的曝氣量，池內(nèi)的DO 質(zhì)量濃度保持在2～4 mg/L。每天監(jiān)測(cè)各池出水COD 變化情況，若COD 去除率達(dá)到60%，則按照實(shí)際運(yùn)行時(shí)進(jìn)水量的15%開始進(jìn)水。之后，依次按照25%、50%、70%、100%提高進(jìn)水量，每隔5 d遞增一次。系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，繼續(xù)培養(yǎng)30 d 后，污泥絮凝沉降性能良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，此時(shí)，生化系統(tǒng)活性污泥培養(yǎng)馴化和啟動(dòng)運(yùn)行工作已基本完成。

（3）Fenton-BAF 深度處理系統(tǒng)：滲濾液經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀和生化處理后，其殘留的有機(jī)物為極難生物降解的有機(jī)物。對(duì)于該類有機(jī)物，該工程采用專利技術(shù)“化學(xué)氧化- 曝氣生物濾池工藝”進(jìn)行處理。Fenton 高級(jí)氧化技術(shù)可利用試劑產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基將難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為易降解有機(jī)物，提高廢水的可生化性。經(jīng)試驗(yàn)論證，確定Fenton 氧化過(guò)程各試劑的最佳投量為：雙氧水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)27.5%）0.73 mL/L，硫酸亞鐵1.64 g/L。曝氣生物濾池具有物理截留和生物降解雙重功能，尤其適宜在貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下的生物處理，它可實(shí)現(xiàn)對(duì)Fenton 出水的進(jìn)一步處理。該系統(tǒng)中，BAF 采用3～5 mm 陶粒作為填料，填料高度為4.5 m，采用上流式進(jìn)水，水力停留時(shí)間為12 h，氣水體積比為（7～10）：1，布?xì)庀到y(tǒng)采用穿孔管布?xì)�。BAF 的啟動(dòng)及掛膜采用活性污泥接種法，并在接種污泥的同時(shí)投加適量面粉提高COD 約為100 mg/L 及少量尿素、磷酸二氫鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，控制m(COD)：m(N)：m(P)=100：5：1 左右。悶曝培養(yǎng)2 d 后開始間歇注入Fenton 出水和面粉溶液的混合液，每天以2 m3/h 的流量進(jìn)水4 h 換水，并對(duì)出水COD 進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)COD 去除率穩(wěn)定至60%左右后開始以相同流量連續(xù)進(jìn)水，在污泥接種的第10 天，出水COD 去除率一直穩(wěn)定在60%以上，此時(shí)微生物掛膜培養(yǎng)成功[4]。

4.2 運(yùn)行效果

本工程調(diào)試工作于2012 年4 月圓滿結(jié)束，經(jīng)過(guò)8 個(gè)月的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分析調(diào)試數(shù)據(jù)可知，經(jīng)混凝-兩級(jí)A/O-Fenton- 上流式BAF 組合工藝處理后，廢水中COD、氨氮質(zhì)量濃度可分別控制在50、5 mg/L以下，完全滿足廢水排放要求。另外，出水色度、pH等指標(biāo)也達(dá)到生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889-2008）中表二的排放標(biāo)準(zhǔn)。

如圖2 所示，由于該垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)齡較短，原水屬早期滲濾液[5]，平均COD 維持在510 mg/L 左右。但由于受到當(dāng)?shù)貧夂蚣敖涤甑挠绊�，進(jìn)水水質(zhì)差異性較大，總體來(lái)看雨季原水COD 較低，旱季則較高。經(jīng)過(guò)兩級(jí)A/O 工段后，出水COD 可穩(wěn)定在102～234 mg/L。之后，再經(jīng)過(guò)Fenton-BAF 系統(tǒng)深度處理，出水COD 可降至50 mg/L 以下，平均COD 去除率達(dá)到了93.21%。在第12 天，出水泛黃并帶有少量懸浮物，決定用清水池儲(chǔ)水對(duì)BAF 進(jìn)行反沖洗，反洗出水排入調(diào)節(jié)池重新處理。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，建議本項(xiàng)目中上流式BAF 的反沖洗周期為15 d。

該系統(tǒng)對(duì)廢水中氨氮的處理效果如圖3 所示，經(jīng)過(guò)兩級(jí)接觸好氧工段中微生物的硝化作用，氨氮去除效果顯著，廢水平均氨氮質(zhì)量濃度可由進(jìn)水的90.03 mg/L 降低至24.39 mg/L。再經(jīng)過(guò)上流式BAF的深度處理后，出水氨氮含量可穩(wěn)定在5 mg/L 以下，平均去除率高達(dá)96.01%。

系統(tǒng)色度去除效果較為明顯，在進(jìn)水平均色度90倍的情況下，兩級(jí)A/O 出水色度50 倍，F(xiàn)enton-BAF出水色度為10 倍，色度去除率分別為44.44%、80%。經(jīng)生物降解和Fenton 氧化脫色雙重作用后，出水色度可降低至10 倍左右，總?cè)コ�率達(dá)到了88.89%，脫色效果顯著。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

該套廢水處理系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用主要包括電費(fèi)和藥品費(fèi)（不計(jì)人工及折舊費(fèi)）。

電費(fèi)：系統(tǒng)主要耗電設(shè)備包括鼓風(fēng)機(jī)、水泵、加藥泵、攪拌機(jī)及污泥螺桿泵等。耗電量359.43kWh/d，電價(jià)按0.7 元/kWh 計(jì)算，垃圾滲濾液的處理電費(fèi)為251.6 元/d，則處理滲濾液的耗電費(fèi)用為5.03 元/m3。

藥品費(fèi)：包括混凝預(yù)處理以及Fenton 高級(jí)氧化工段所需藥品的費(fèi)用。聚合硫酸鐵（液態(tài)）價(jià)格按800元/t 計(jì)，用量0.6 kg/m3，運(yùn)行費(fèi)用為0.48 元/m3；硫酸亞鐵（固態(tài)）價(jià)格按200 元/t 計(jì)，用量1.64 kg/m3，運(yùn)行費(fèi)用為0.33 元/m3；雙氧水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)27.5%）價(jià)格按1 500 元/t 計(jì)，用量0.73 kg/m3，運(yùn)行費(fèi)用為1.10 元/m3；氫氧化鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%）價(jià)格按700元/t 計(jì)，用量2.38 kg/m3，運(yùn)行費(fèi)用為1.67 元/m3；聚丙烯酰胺價(jià)格按9 000 元/t 計(jì)，用量0.005 kg/m3，運(yùn)行費(fèi)用為0.045 元/m3。綜上，該系統(tǒng)處理此新填埋場(chǎng)滲濾液所消耗的藥劑費(fèi)用為3.63 元/m3。

因此，該套廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用8.66 元/m3。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6 結(jié)論

混凝預(yù)處理- 兩級(jí)A/O 工段對(duì)垃圾滲濾液中COD 及氨氮具有良好的處理效果，平均去除率分別可達(dá)到62.79%和73.04%，為后續(xù)處理工段提供了良好的條件。

Fenton 高級(jí)氧化- 上流式BAF 組合的深度處理工藝中，雙氧水的最佳投量為0.73 mL/L，硫酸亞鐵為1.64 g/L。生化出水經(jīng)該組合工藝處理后，最終出水COD 和氨氮質(zhì)量濃度可分別穩(wěn)定在50 mg/L和5 mg/L 以下，總?cè)コ�率分別達(dá)到了93.21%和96.01%。出水色度也由進(jìn)水的90 倍降至10 倍，去除率達(dá)88.89%，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

在不考慮人工及折舊費(fèi)的情況下，采用混凝-兩級(jí)A/O-Fenton- 上流式BAF 組合工藝處理該滲濾液，運(yùn)行費(fèi)用僅為8.66 元/m3，出水水質(zhì)完全滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。