【实例分析】混凝沉淀—臭氧氧化法处理垃圾渗滤液

北极星环保网讯:垃圾渗滤液产生于填埋区外来雨水和地下水、内部垃圾自身含水及其有机物分解产水[1-4]。我国于2008年颁布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)对垃圾渗滤液处理提出了很高的要求，其中，标准规定的化学需氧量(COD)和氨氮排放限值分别为100和25  mg/L。而渗滤液中含有大量难降解腐殖质，其贡献的COD值为100～1 000  mg/L，因此，单一的生化处理难以达到排放要求，需与膜深度处理工艺相结合[5]。生化+膜滤组合工艺供应商主要包括北京天地人(采用美国颇尔膜)和江苏维尔利(WELLE)，前者主推膜生物反应器(MBR)+蝶式反渗透(DTRO)组合工艺或者单一的DTRO工艺[6-8]。其优点为工艺组合简单、出水水质好;缺点为反渗透对有机物和盐分均有截留，DTRO浓缩液需采用蒸发处置，处理费用高。单一的DTRO工艺对污染物无降解作用，只起到截留作用，浓缩液需回灌填埋场，该工艺仅适于日处理量小于100  t的渗滤液项目[7]。

江苏维尔利(WELLE)主推工艺为MBR+卷式纳滤/反渗透工艺，其中MBR采用两级硝化反硝化设计，保证超滤清液的氨氮和总氮满足排放要求，通过纳滤截留水中的腐殖质类(分子量1  000  Da左右)，纳滤清液达到排放标准。只有当生化体系脱氨效果差时，才应急使用反渗透。另外，卷式膜系统操作压力小、安全性高、投资和运行成本均较低[9]。

纳滤系统会产生约15%的浓缩液，纳滤浓缩液处理工艺包括物料分离法、回灌法和高级氧化法处置[10]。其中，晶宇环境采用GE特种膜对浓缩液中腐殖质进行分离，但腐殖质重金属含量高，无法作为肥料利用;且特种膜的过滤清液再次采用纳滤和反渗透处理直到达标，整个渗滤液处理项目含有5套膜系统(UF-NF-特种膜-NF-RO)，工艺复杂，投资和运行成本很高。

回灌法会造成填难降解腐殖质累积，填埋区结构不稳、安全性差，且大部分垃圾焚烧厂无回灌区。而高级氧化技术具有处理效果好、效率高、氧化彻底等优点。纳滤浓缩液处理设计通常采用混凝沉淀+臭氧氧化组合工艺，笔者从工艺路线、处理工艺、工艺可行性、国内外实施案例及投资与运行成本5个方面对该工艺进行评价，以期为工程实施提供理论依据。

1 工艺分析

1.1 工艺路线

设计采用“混凝沉淀+臭氧氧化+回流至生化系统”工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液，最终达标排放，实现渗滤液处理系统浓缩液的“零排放”。纳滤浓缩液处理工艺路线如图1所示。

纳滤浓缩液采用混凝沉淀进行部分二价盐离子及难降解有机物的去除，在三氯化铁(或铝盐)投加量为0.2%～0.3%和高分子助凝剂投加量为0.005%～0.010%的条件下，混凝沉淀工艺段对有机物(COD)的去除率在45%～60%，1  t浓缩液约产生20%的污泥层。沉淀产生的污泥与生化剩余污泥混合进行脱水处理。

经过混凝沉淀处理后的浓缩液中COD浓度在2 000～3 000  mg/L，其中绝大部分为难生化降解的大分子有机物，设计采用臭氧进行深度氧化处理，臭氧深度氧化处理的主要作用体现在2个方面：①将浓缩液中的部分难降解有机物氧化为二氧化碳和水，即有机污染物得到直接降解;

②浓缩液中的部分难降解大分子有机物被氧化“开键”为易降解的小分子有机物，提供可生化性(B/C由0.01提升至0.35～0.45)。

经过臭氧氧化后出水中的COD浓度在1 500 mg/L以下，同时可生化性显著提高，氧化后出水回流至生化系统可处理至达标排放。

1.2 处理工艺

1.2.1 混凝沉淀工艺。

垃圾渗滤液经过二级好氧生化工艺处理后，水体中的有机污染物主要以难降解有机物的形式存在，且主要以腐植酸类物质为主，其分子量基本在20 000  Da以下，又以分子量在1 000～3 000 Da的物质为主。通过投加无机絮凝剂(三氯化铁或硫酸铝)能够有效地去除浓缩液中分子量大于1 000  Da的有机物。

以铁盐为例，在浓缩液中投加一定浓度的铁盐，铁盐发生水解产生铁盐二合体[Fe2(H2O)8(OH)2]4+，其还会进一步水解形成更高聚合度和羟基比的水解产物。该类物质呈现带正电荷的特性，而浓缩液中的有机物在低pH的条件下为负电性，二者易于发生絮凝作用。

1.2.2 臭氧氧化工艺。

臭氧氧化的作用有2个方面：一是直接的臭氧反应，有选择性，反应较慢;另外，臭氧能够直接或通过触发反应[式(1)、(2)]、增殖反应[式(3)～(7)，式(10)]和终结反应[式(8)、(9)]产生的自由基类物种氧化许多种化合物，各反应均产生不同的自由基[11]：