臭氧组合技术深度处理湖州松鼠岭应急垃圾填埋场渗滤液可行性研究
周继姣+邵立+陆伟+宋小燕+范举红+刘锐
摘要：“生物处理+超滤+纳滤+反渗透”是中国目前最常用的垃圾渗滤液处理技术，出水水质符合国家排放标准（GB16889-2008），但是会产生原水量30%左右的浓液，且有机物和盐度高，普遍缺乏有效处理措施。臭氧-曝气生物滤池（BAF）代替纳滤和反渗透处理渗滤液，避免了高污染浓液的生成，有望实现废水的全量达标排放，缓解高有机物浓度、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题。
关键词：松鼠岭；垃圾渗滤液；深度处理；臭氧；曝气生物滤池
中图分类号：R124.3 文献标识码：A 文件编号：2095-672X（2017）03-0077-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.036
Abstract： “Biological treatment + ultrafiltration + nanofiltration + reverse osmosis” is Chinas most commonly used landfill leachate treatment technology， effluent quality in line with national emission standards （GB16889-2008）， but will produce about 30% of the original water concentration ， And organic matter and high salinity， the general lack of effective treatment measures. Ozone-aeration biofilter （BAF） instead of nanofiltration and reverse osmosis treatment of leachate， to avoid the formation of high-pollution concentrated solution is expected to achieve the full discharge of wastewater standards， to ease the high concentration of organic matter， high salinity concentrated liquid recharge The environmental risk of landfill.
Key words： squirrel ridge； landfill leachate； advanced treatment； ozone； aeration biofilter
湖州松鼠嶺垃圾填埋场，于2000年8月开工建设，2001年5月投入使用，总投资6000余万元，占地15.67公顷，总库容147万m?。2008年因垃圾焚烧厂投入运行，松鼠岭垃圾填埋场暂停使用，只作为应急备用场地。根据国家环保模范城市创建要求，2012年4月在垃圾填埋场启动垃圾渗滤液处理系统建设，并于2013年3月正式投入使用。设计规模为60m?/d，采用生化加三级膜处理工艺（调节-混凝沉淀-氨吹脱-反硝化池-硝化池-MBR-NF-RO组合工艺），处理后出水达到太湖流域一级排放标准。
虽然出水能达到国家排放标准，但MBR-NF-RO工艺不仅处理能力弹性小，而且会产生原水量30%左右的高有机物浓度、高盐度的浓缩液，不能有效的处理或利用，只能通过回灌长期积累在垃圾填埋场内，潜在污染风险较高。且渗滤液受降雨、降雪、陈年垃圾量、应急处置垃圾的输入时间和输入数量等多种因素的影响，垃圾渗滤液的产量和水质无规律变化，导致现有的活性污泥系统对氨氮的处理效果不太稳定，系统能耗较大，处理效果不尽如人意，特别是在连续暴雨等极端天气下的应急能力处置能力十分薄弱[1-3]。
本文以湖州松鼠岭垃圾填埋场渗滤液为研究对象，探讨臭氧-BAF工艺代替现有NF+RO技术的可行性和经济性，以期实现废水的全量达标排放，缓解高有机物、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题。
1 试验方法
1.1 水质
根据历史资料，垃圾填埋场的进水水质夏季为COD为700～1500mg/L，氨氮为500～800mg/L，冬季COD为1000～2000mg/L，氨氮为600～1200mg/L ；污泥浓度MLSS，3.5-7.0g/L，经常出现污泥减少，需要外运补充现象。2015年9月，所检测到试验用水水质见表1，试验用水水源为垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工程超滤出水。
1.2 试验装置
装置采用“进水（超滤出水）→调节池→提升泵→臭氧氧化→曝气生物滤池→出水”工艺，装置实物如图1。
实验装置参数：臭氧发生器为青岛国林股份有限公司生产的氧气源100g/h型号臭氧发生器；臭氧氧化，采用一级臭氧氧化方式，并列3根臭氧柱Φ273，分别为编号分别为甲、乙、丙，有效水深4m，其中乙、丙内置颗粒活性炭填料层厚0.5m，设计进水量分别为100L/h，流量可调；甲、乙臭氧处理水直接排放，丙臭氧柱氧化出水进入中间调节桶，空气吹脱释放余臭氧，泵提升进入曝气生物滤池；曝气生物滤池进水水量100L/h，回流比例为300%。设备规格为：ф420×4，滤床厚高2m，填料填充高度2000mm，正常运行液面高出填料500mm，内部装填生物滤料[5]。
1.3 分析方法
总磷、总氮、COD、氨氮的测定参照《水和废水监测分析方法》。采用仪器型号如下：色度仪—昕瑞SD9011，电导率测试仪—MODEL3173，酸度计—LE438， TOC分析仪—岛津TOC-VCSN），离子色谱仪—戴安ICS-90；臭氧分析仪—Mini-Hicon。
2 结果与讨论
2.1 不同臭氧氧化时间下的COD去除效果
向臭氧反应柱甲加入超滤出水，臭氧发生器的进气流量（400 L/h），臭氧发生器出口臭氧浓度为84.2 mg/L。分别于0、5、10、15、20、30、45、60、90、120 分时取水样，通入氮气吹脱2 分钟后再测定COD。
图2为不同臭氧氧化时间下COD的去除情况。以40分钟为临界点，臭氧对垃圾渗滤液COD的反应过程大致分为两个阶段： 在前40 分钟内，COD浓度随氧化时间增加大幅下降；40分钟以后，COD浓度随氧化时间的增加下降幅度减缓，60分钟时， COD去除率達到59%，但是120分钟时，COD去除率只提高至67%，仅提高了8个百分点。考虑时间效率，在后续试验中，把臭氧接触氧化时间定为1 h。
2.2 活性炭催化臭氧氧化对COD去除效果
在臭氧投加量为250mg/L条件下，臭氧柱甲、乙连续运行结果如图3：
在相同的水质、水量和臭氧投加量条件下，臭氧柱内设置填料，可以明显提高臭氧氧化过程对COD的去除效果。臭氧柱甲平均去除率为37%，臭氧的氧化效果为0.39mg.COD/mg.O3，臭氧柱乙平均去除率为57%，臭氧的氧化效果为0.61mg.COD/mg.O3，臭氧柱乙对COD的去除效率明显优于臭氧柱甲，表明活性炭催化臭氧氧化该垃圾填埋场超滤出水，可提高臭氧的氧化能力和臭氧效果，提高臭氧出水的水质[4，6]。
2.3 活性炭催化臭氧-曝气生物滤池联用深度处理垃圾渗滤液的效果
臭氧柱丙-曝气生物滤池联用在不同臭氧投加量条件出水效果如图4所示。
结果表明：使曝气生物滤池出水COD浓度达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008），臭氧投加量存在明显的分界线。臭氧投加量为200mg/L，出水达到COD≤100 mg/L，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》，臭氧投加量为150mg/L、100mg/L投加量条件下，出水水质不稳定，难以达标排放[7]。
2.4 臭氧垃圾渗滤液色度的去除效果
湖州松鼠岭垃圾填埋场超滤出水，经臭氧氧化后均能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）的排放标准，出水色度均小于5倍，感官接近自来水水质。
3 投资估算与运行成本预测
以“臭氧+BAF”工艺取代原处理工艺中的“纳滤+反渗透”，通过按照设计规模200 m3/d测算投资与运行成本，如表2所示：
4 结论
“臭氧+BAF”法处理垃圾渗滤液，不仅可以解决纳滤+反渗透的浓水问题，克服高有机物浓度、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题，而且在投资和运行成本方面也都有经济优势，在未来应急类垃圾填埋场渗滤液处理过程中具有工程应用优势。
参考文献
[1]胡焰宁. 垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工艺的研究[J]. 环境工程，2004，（05）：30-32+3.
[2]苏东辉，叶小郭，姚德飞. 复合MBR工艺处理生活垃圾焚烧电厂渗滤液[J]. 环境科学与技术，2012，（04）：162-164+178.
[3] 张雅静 . 垃圾渗滤液膜处理技术的工程应用研究[D]，广东：华南理工大学，2010.
[4] 王昉 ， 陆新生 ，欧明 .UASB—MBR—NF工艺在生活垃圾焚烧电厂渗滤液处理中的应用[J]. 给水排水 ，2009，（S1）：135-139.
[5] 宋灿辉等 .UASB/SBR/MBR 工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液[J]. 中国给水排水 ，2009，（02）：62-64.
[6] 刘渝 . 双膜法（MBR+DT-RO）处理城市垃圾焚烧厂渗滤液的试验研究[D]， 成都：西南交通大学，2006.
[7] 蹇兴超，吴天宝. M . Ernst ， 臭氧和好氧生物法处理污水处理厂出水的纳米过滤浓缩液[J]. 中国环境科学 ，1998，（04）：66-68.收稿日期：2017-04-25
作者简介：周继姣（1983-），女，本科，工程师，研究方向为环境管理。
摘要：“生物处理+超滤+纳滤+反渗透”是中国目前最常用的垃圾渗滤液处理技术，出水水质符合国家排放标准（GB16889-2008），但是会产生原水量30%左右的浓液，且有机物和盐度高，普遍缺乏有效处理措施。臭氧-曝气生物滤池（BAF）代替纳滤和反渗透处理渗滤液，避免了高污染浓液的生成，有望实现废水的全量达标排放，缓解高有机物浓度、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题。
关键词：松鼠岭；垃圾渗滤液；深度处理；臭氧；曝气生物滤池
中图分类号：R124.3 文献标识码：A 文件编号：2095-672X（2017）03-0077-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.036
Abstract： “Biological treatment + ultrafiltration + nanofiltration + reverse osmosis” is Chinas most commonly used landfill leachate treatment technology， effluent quality in line with national emission standards （GB16889-2008）， but will produce about 30% of the original water concentration ， And organic matter and high salinity， the general lack of effective treatment measures. Ozone-aeration biofilter （BAF） instead of nanofiltration and reverse osmosis treatment of leachate， to avoid the formation of high-pollution concentrated solution is expected to achieve the full discharge of wastewater standards， to ease the high concentration of organic matter， high salinity concentrated liquid recharge The environmental risk of landfill.
Key words： squirrel ridge； landfill leachate； advanced treatment； ozone； aeration biofilter
湖州松鼠嶺垃圾填埋场，于2000年8月开工建设，2001年5月投入使用，总投资6000余万元，占地15.67公顷，总库容147万m?。2008年因垃圾焚烧厂投入运行，松鼠岭垃圾填埋场暂停使用，只作为应急备用场地。根据国家环保模范城市创建要求，2012年4月在垃圾填埋场启动垃圾渗滤液处理系统建设，并于2013年3月正式投入使用。设计规模为60m?/d，采用生化加三级膜处理工艺（调节-混凝沉淀-氨吹脱-反硝化池-硝化池-MBR-NF-RO组合工艺），处理后出水达到太湖流域一级排放标准。
虽然出水能达到国家排放标准，但MBR-NF-RO工艺不仅处理能力弹性小，而且会产生原水量30%左右的高有机物浓度、高盐度的浓缩液，不能有效的处理或利用，只能通过回灌长期积累在垃圾填埋场内，潜在污染风险较高。且渗滤液受降雨、降雪、陈年垃圾量、应急处置垃圾的输入时间和输入数量等多种因素的影响，垃圾渗滤液的产量和水质无规律变化，导致现有的活性污泥系统对氨氮的处理效果不太稳定，系统能耗较大，处理效果不尽如人意，特别是在连续暴雨等极端天气下的应急能力处置能力十分薄弱[1-3]。
本文以湖州松鼠岭垃圾填埋场渗滤液为研究对象，探讨臭氧-BAF工艺代替现有NF+RO技术的可行性和经济性，以期实现废水的全量达标排放，缓解高有机物、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题。
1 试验方法
1.1 水质
根据历史资料，垃圾填埋场的进水水质夏季为COD为700～1500mg/L，氨氮为500～800mg/L，冬季COD为1000～2000mg/L，氨氮为600～1200mg/L ；污泥浓度MLSS，3.5-7.0g/L，经常出现污泥减少，需要外运补充现象。2015年9月，所检测到试验用水水质见表1，试验用水水源为垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工程超滤出水。
1.2 试验装置
装置采用“进水（超滤出水）→调节池→提升泵→臭氧氧化→曝气生物滤池→出水”工艺，装置实物如图1。
实验装置参数：臭氧发生器为青岛国林股份有限公司生产的氧气源100g/h型号臭氧发生器；臭氧氧化，采用一级臭氧氧化方式，并列3根臭氧柱Φ273，分别为编号分别为甲、乙、丙，有效水深4m，其中乙、丙内置颗粒活性炭填料层厚0.5m，设计进水量分别为100L/h，流量可调；甲、乙臭氧处理水直接排放，丙臭氧柱氧化出水进入中间调节桶，空气吹脱释放余臭氧，泵提升进入曝气生物滤池；曝气生物滤池进水水量100L/h，回流比例为300%。设备规格为：ф420×4，滤床厚高2m，填料填充高度2000mm，正常运行液面高出填料500mm，内部装填生物滤料[5]。
1.3 分析方法
总磷、总氮、COD、氨氮的测定参照《水和废水监测分析方法》。采用仪器型号如下：色度仪—昕瑞SD9011，电导率测试仪—MODEL3173，酸度计—LE438， TOC分析仪—岛津TOC-VCSN），离子色谱仪—戴安ICS-90；臭氧分析仪—Mini-Hicon。
2 结果与讨论
2.1 不同臭氧氧化时间下的COD去除效果
向臭氧反应柱甲加入超滤出水，臭氧发生器的进气流量（400 L/h），臭氧发生器出口臭氧浓度为84.2 mg/L。分别于0、5、10、15、20、30、45、60、90、120 分时取水样，通入氮气吹脱2 分钟后再测定COD。
图2为不同臭氧氧化时间下COD的去除情况。以40分钟为临界点，臭氧对垃圾渗滤液COD的反应过程大致分为两个阶段： 在前40 分钟内，COD浓度随氧化时间增加大幅下降；40分钟以后，COD浓度随氧化时间的增加下降幅度减缓，60分钟时， COD去除率達到59%，但是120分钟时，COD去除率只提高至67%，仅提高了8个百分点。考虑时间效率，在后续试验中，把臭氧接触氧化时间定为1 h。
2.2 活性炭催化臭氧氧化对COD去除效果
在臭氧投加量为250mg/L条件下，臭氧柱甲、乙连续运行结果如图3：
在相同的水质、水量和臭氧投加量条件下，臭氧柱内设置填料，可以明显提高臭氧氧化过程对COD的去除效果。臭氧柱甲平均去除率为37%，臭氧的氧化效果为0.39mg.COD/mg.O3，臭氧柱乙平均去除率为57%，臭氧的氧化效果为0.61mg.COD/mg.O3，臭氧柱乙对COD的去除效率明显优于臭氧柱甲，表明活性炭催化臭氧氧化该垃圾填埋场超滤出水，可提高臭氧的氧化能力和臭氧效果，提高臭氧出水的水质[4，6]。
2.3 活性炭催化臭氧-曝气生物滤池联用深度处理垃圾渗滤液的效果
臭氧柱丙-曝气生物滤池联用在不同臭氧投加量条件出水效果如图4所示。
结果表明：使曝气生物滤池出水COD浓度达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008），臭氧投加量存在明显的分界线。臭氧投加量为200mg/L，出水达到COD≤100 mg/L，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》，臭氧投加量为150mg/L、100mg/L投加量条件下，出水水质不稳定，难以达标排放[7]。
2.4 臭氧垃圾渗滤液色度的去除效果
湖州松鼠岭垃圾填埋场超滤出水，经臭氧氧化后均能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）的排放标准，出水色度均小于5倍，感官接近自来水水质。
3 投资估算与运行成本预测
以“臭氧+BAF”工艺取代原处理工艺中的“纳滤+反渗透”，通过按照设计规模200 m3/d测算投资与运行成本，如表2所示：
4 结论
“臭氧+BAF”法处理垃圾渗滤液，不仅可以解决纳滤+反渗透的浓水问题，克服高有机物浓度、高盐度的浓缩液回灌垃圾填埋场带来的环境风险问题，而且在投资和运行成本方面也都有经济优势，在未来应急类垃圾填埋场渗滤液处理过程中具有工程应用优势。
参考文献
[1]胡焰宁. 垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工艺的研究[J]. 环境工程，2004，（05）：30-32+3.
[2]苏东辉，叶小郭，姚德飞. 复合MBR工艺处理生活垃圾焚烧电厂渗滤液[J]. 环境科学与技术，2012，（04）：162-164+178.
[3] 张雅静 . 垃圾渗滤液膜处理技术的工程应用研究[D]，广东：华南理工大学，2010.
[4] 王昉 ， 陆新生 ，欧明 .UASB—MBR—NF工艺在生活垃圾焚烧电厂渗滤液处理中的应用[J]. 给水排水 ，2009，（S1）：135-139.
[5] 宋灿辉等 .UASB/SBR/MBR 工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液[J]. 中国给水排水 ，2009，（02）：62-64.
[6] 刘渝 . 双膜法（MBR+DT-RO）处理城市垃圾焚烧厂渗滤液的试验研究[D]， 成都：西南交通大学，2006.
[7] 蹇兴超，吴天宝. M . Ernst ， 臭氧和好氧生物法处理污水处理厂出水的纳米过滤浓缩液[J]. 中国环境科学 ，1998，（04）：66-68.收稿日期：2017-04-25
作者简介：周继姣（1983-），女，本科，工程师，研究方向为环境管理。
