原生垃圾零填埋后填埋场渗滤液处理厂运营管理研究——以华南某城市三个渗滤液处理厂为例.pdf

广 东 化 工 2023 年 第 16 期 142 第 50 卷 总第 498 期 原生垃圾零填埋后填埋场渗滤液处理厂运营管理研究原生垃圾零填埋后填埋场渗滤液处理厂运营管理研究 以华南某城市三个渗滤液处理厂为例以华南某城市三个渗滤液处理厂为例 李桂标1,2*，张玉飞1，王甲1(1广州环投环境服务有限公司，广东 广州 510000；2广州环投清洁能源投资有限公司，广东 广州 510900)摘 要近年来，我国大力支持垃圾焚烧发电产业发展，随着“无废城市”的积极推进，生活垃圾填埋处置将大幅减少，逐步实现原生生活垃圾零填埋。垃圾填埋场渗滤液的产量将会减少，渗滤液的水质将进一步恶化，这将促使垃圾渗滤液处理厂调整运营管理方式。本文从零填埋时期渗滤液水量、水质、人员结构、精细管理、节能降耗、检修维护和浓缩液处理等角度，探索渗滤液处理的运营管理方式，以期在零填埋时期为填埋场渗滤液处理提供借鉴和参考。关键词垃圾填埋场；零填埋；渗滤液；渗滤液处理厂；运营管理 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)16-0142-03 Study on Operation and Management of Landfill Leachate Treatment Plant after Municipal Solid Waste Zero LandfillA Case Study of Three Leachate Treatment Plants in a City in South China Li Guibiao1,2*,Zhang Yufei1,Wang Jia1(1.GZEPI Environmental Serverice Co.,Ltd.,Guangzhou 510000；2.GZEPI Clean Energy Investment Co.,Ltd.,Guangzhou 510900,China)Abstract:In recent years,our country has strongly supported the development of waste incineration power generation industry.With the active promotion of“waste-free city”,the landfill disposal of municipal solid waste will be greatly reduced and the municipal solid waste will be gradually realized to be zero landfill.Landfill leachate output will be reduced,the quality of leachate will be further deteriorated,which will prompt landfill leachate treatment plant to adjust the operation management mode.In this paper,from the perspectives of leachate output,water quality,personnel structure,fine management,energy saving and consumption reduction,overhaul and maintenance,concentrate treatment and so on,the operation management mode of leachate treatment is explored in order to provide reference for landfill leachate treatment in zero landfill period.Keywords:landfill；zero landfill；leachate；leachate treatment plant；operation management 近年来，我国大力支持垃圾焚烧发电产业发展，根据 “十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划(发改环资2021642 号)，“十四五”期间总体目标：到 2025 年底全国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到 80 万 t/d 左右，城市生活垃圾焚烧处理能力占比约 65%1。随着越来越多的城市在探索“无废城市”的实现路径，这将大幅减少生活垃圾填埋处置，逐步实现原生生活垃圾零填埋。垃圾渗滤液是垃圾处置过程中产生的二次污染。垃圾渗滤液成分复杂，所含污染物种类多、浓度高，其水质水量受多种因素影响，波动较大。垃圾渗滤液处理领域经过多年的发展，目前已建成数百座渗滤液处理厂2。原生生活垃圾零填埋的推进，将对填埋场渗滤液的水质水量产生较大的影响，这为填埋场渗滤液处理厂的运行带来挑战。本文以华南地区已实现原生生活垃圾零填埋某城市的三个主要填埋场的渗滤液处理厂为例，探索零填埋时期填埋场渗滤液处理厂的运行管理方式。1 零填埋时期渗滤液水质水量的变化情况零填埋时期渗滤液水质水量的变化情况 垃圾渗滤液主要来源于：一是垃圾自身存在的水分；二是填埋过程中垃圾在经过生物分解后产生的水分；三是降水或者地下水进入垃圾堆体内3。零填埋后，填埋场不再进入新鲜垃圾，垃圾堆体自身存在的水分将不再增加；此外，填埋场将不存在作业面，降水进入垃圾堆体产生的渗滤液也将相应减少。根据该城市某大型填埋场老填埋区封场后渗滤产生量统计数据，零填埋后该填埋场的渗滤液产生量将呈每年 25%35%的递减趋势(图 1)。因此，在零填埋的背景下，填埋场的渗滤液产生量将会持续减少。图图 1 某大型填埋场老填埋区封场后渗滤液产生量趋势某大型填埋场老填埋区封场后渗滤液产生量趋势 Fig.1 Trend of leachate production after closure in old landfill area of a large landfill 零填埋后，由于没有有机污染物进入填埋场，渗滤液中有机污染物浓度将大幅下降，对于老龄化填埋场，渗滤液的 C/N比失衡的现象将更加严重4。反渗透膜处理渗滤液后产生的浓缩液，若采取回灌的处理方式，随着时间的推移，浓缩液中的盐分及难降解有机物会不断积累，没有新鲜渗滤液调配下水质将进一步恶化，从而导致反渗透处理系统的运行压力增高，膜结垢严重，回收率降低，严重时甚至会造成系统瘫痪5-6。2 零填埋时期渗滤液处理厂运行的变化情况零填埋时期渗滤液处理厂运行的变化情况 原生生活垃圾零填埋对填埋场渗滤液处理厂的运行会产生较大影响，具体表现在以下几方面：收稿日期 2023-03-08 作者简介 李桂标(1996-)，男，广东河源人，硕士，主要研究方向为渗滤液处理技术。*为通讯作者。2023 年 第 16 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 498 期 143 (1)处理负荷下降。渗滤液产生量将呈快速递减的趋势，导致渗滤液处理厂的实际处理水量小于设计处理水量，该城市三个主要填埋场的渗滤液处理厂在零填埋后的实际处理水量已快速下降，仅为设计处理水量的 60%70%(图 2)。图图 2 三个渗滤液处理厂的水力负荷率三个渗滤液处理厂的水力负荷率 Fig.2 Hydraulic load rates of three leachate treatment plants (2)设备部分闲置及老化。渗滤液处理厂的实际处理水量小于设计处理水量，造成现有渗滤液处理设施配置过剩，如膜处理系统、冷却系统的设备闲置。此外渗滤液处理厂的设备设施已运行较长时间，逐渐老化。(3)外加碳源消耗增多。随着填埋时间的延长，渗滤液的有机物浓度逐渐下降，C/N 比严重失衡，根据该城市三个主要填埋场的渗滤液处理厂的生产数据显示，进水 COD/TN 仅为1.252.00(图 3)。以往利用新填埋垃圾产生的新鲜渗滤液与老龄化渗滤液进行调配，改善渗滤液的水质，有利于后续的生化脱氮，降低运营成本。但是在零填埋的情况下，没有新垃圾进入填埋场，待处理的均为老龄化渗滤液，有机物含量不足以保证生化系统高效脱氮，在实际运行中只能投加甲醇、葡萄糖或乙酸钠等碳源以确保脱氮效果。长期以往，外加碳源消耗量会逐渐增多，大幅增加渗滤液处理的运营成本。图图 3 三个渗滤液处理厂进水三个渗滤液处理厂进水 COD/TN Fig.3 Influent COD/TN in three leachate treatment plants (4)单位处理量电耗增多。渗滤液处理厂实际处理量低于设计处理量，造成较多的设备处于低效运转，单位处理量的用电量会增多。(5)浓缩液产生量减少，产生率提高。渗滤液处理量减少，造成浓缩液产生量相应减少。但浓缩液产生率(即浓缩液产生量/进水水量)会有所提高，浓缩液的污染物积累也会加快，这与渗滤液进水水质恶化有关。一般渗滤液处理厂的设计产水率为 75%80%，即浓缩液产生率为 20%25%7。零填埋后随着水质的恶化，该城市三个主要填埋场的渗滤液处理厂的浓缩液产生率已不同程度提高(图 4)。因渗滤液处理厂一建有浓缩液处理设施，阻止了污染物返回渗滤液中，浓缩液产生率提高幅度较小；而渗滤液处理厂二和三的浓缩液处理方式是回灌，导致进水水质进一步恶化，浓缩液产生率提供幅度较大。图图 4 三个渗滤液处理厂浓缩液产生率三个渗滤液处理厂浓缩液产生率 Fig.4 Rate of concentrate production from three leachate treatment plants 3 零填埋时期渗滤液处理厂运营管理方式零填埋时期渗滤液处理厂运营管理方式 针对以上几方面的影响，须精准做出应对零填埋的运营管理方式，保障渗滤液处理厂稳定运行和确保能耗物耗持续降低。(1)调整人员结构，提高技术水平。渗滤液处理厂的工作团队一般分为管理、工艺操作、检修和化验等工作岗位。在零填埋后，该城市各渗滤液处理厂普遍调整了人员结构，部分工作人员调至垃圾焚烧电厂水处理岗位，因此三个渗滤液处理厂均未达到编制人数。即使渗滤液处理量减少，但是工作量并没有减少，在人员减少的情况下，就需要提高现有人员的工作效率。因此各渗滤液处理厂需要持续开展内部培训，提升人员综合能力，在本职工作以外还需掌握渗滤液处理厂其它岗位的工作技能，培养一岗多能的复合型人才。从而保障渗滤液处理厂的运营管理以及效率。(2)统筹运营管理，打造整体平台。各渗滤液处理厂由归属公司的运营管理部门统筹日常运营及管理事务，通过精细化管理、强化工作措施，提升渗滤液处理厂的运营质量和管理水平。运营管理部门根据各渗滤液处理厂相关设计资料和运行统计数据，定期对各渗滤液处理厂的运行状况进行评估和形成报告，并提出建议措施。(3)研发新型脱氮技术，应用碳源智能投加。运营管理部门积极研发新型脱氮技术，通过自主研发利用短程硝化反硝化进行生物脱氮的技术。理论上短程反硝化相较全程反硝化节省25%的需氧量、节省 40%的碳源、减少 35%的剩余污泥产量，同时提高了反硝化速率8。为填埋场渗滤液老龄化处理提供了新思路。此外，通过升级改造，增加渗滤液处理厂生化化智能流量仪表、智能调节阀门，同时增加计量泵控制系统，并将数据接入渗滤液处理厂 PLC 自动控制系统。通过上位机监控以及数据分析，可实现甲醇投加智能化管理。(4)选择高效设备，落实节能降耗。渗滤液处理厂内配备有大量的机电设备且需要长期开启，包括水泵、冷却塔和鼓风机等。选择高效节能的机电设备和变频控制，可以有效降低渗滤液处理厂的能耗。例如对于鼓风机来说，采用磁悬浮、空气悬浮鼓风机可以达到大幅降低能耗的目的。精确曝气方面，根据进水水质及运行条件的改变，通过鼓风机和阀门的联动调节，对生化系统溶解氧精细化控制，在保证处理效果的前提下，可以有效调节曝气量，实现节能降耗。生化处理内回流系统，混合液由好氧池回流至缺氧池，由于好氧池和缺氧池液位基本一致，回流泵的扬程很低，仅需满足沿程和局部水头损失即可。还通过按需停用大功率设备、按时段启用冷却设备提高冷却效率、合理使用附属设备等举施，可尽可能的降低电耗，节约成本。此外，针对渗滤液处理厂实际处理量低于设计处理量，造成较多的设备处于低效运转的情况，可进一步按实际处理需求调整工艺设备，以降低用电负荷。(5)控制药剂单耗，精准分析投加。在渗滤液处理厂的日常运行中，为了满足处理工艺的运行需求，需要消耗大量的药剂包括清洗剂、阻垢剂、絮凝剂、消泡剂等。药剂消耗是渗滤液处理厂运行费用的一大组成部分，若想有效控制运营成本，就必须控制药剂的消耗情况。在采购药剂时，对供货的药剂进行试验分析，针对性地筛选高效的处理药剂保障渗滤液处理效广 东 化 工 2023 年 第 16 期 144 第 50 卷 总第 498 期 果。此外，通过对渗滤液处理过程中的运行条件与水质分析，调整药剂的使用量做到精准投加，这能够有效降低渗滤液处理厂的运行成本。(6)加强检修维护工作，保障设备稳定运行。渗滤液处理厂中的设备种类繁多，例如水泵、搅拌器、空压机、鼓风机、超滤、反渗透膜和污泥脱水设备等。针对各类的设备设施运行，设定标准化的操作和管理机制，确保对设备设施的操作方式规范正确，降低设备的故障率。零填埋后会出现较多设备闲置的情况，若对设备的管理不到位、维护不及时，长期将对设备性能造成影响。此外渗滤液处理厂的设备设施已运行较长时间，逐渐老化，这将增加检修工作量及成本。在零填埋时期水量及收入减少的前提下还需处理好营收减少和成本增加的关系，因此，尽量做到以养代修、以修代换的设备检修与维护工作。针对膜处理设施的使用和维护，运营管理部门研发膜分离系统的高效化学清洗专利技术，延长膜使用寿命及降低清洗药剂成本9。(7)探索接收外部污水，充分利用处理产能。针对渗滤液产生量快速递减，渗滤液处理厂的实际处理水量小于设计处理水量的问题，积极探索利用现有处理设施的富余产能接收外部污水的业务。渗滤液处理设施是高价值的污水处理资源。由于垃圾渗滤液处理难度较大，渗滤液处理厂内一般配备了包括生化处理、超滤、纳滤及反渗透等较齐全的处理设施。运营管理人员也具备高浓度、难降解有机废水的运营管理能力及经验。因此，在该市生活垃圾终端处理应急调度工作指引的以“全市统筹、资源共享、就近调度、动态管理”的原则为指导，可积极探索接收外部污水的业务，充分利用渗滤液处理厂的处理产能，这样增加营收的同时也有助于协同解决项目外部的环保问题。(8)积极推进浓缩液处理项目，统筹浓缩液处理资源利用。目前国内垃圾填埋场渗滤液处理普遍执行 生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)的表 2 标准，为满足排放标准，一般采取膜分离的处理工艺，而膜分离必定会产生大量的浓缩液。浓缩液中含有高浓度的难降解有机污染物、盐分，处理难度极大。目前应用最广泛的浓缩液处理方式是回灌至垃圾堆体。在零填埋后，在渗滤液水质老龄化的情况下，若继续回灌浓缩液将使得渗滤液水质进一步恶化。该城市三个主要填埋场的渗滤液处理厂的处理工艺分别为“MBR+NF/RO”和“MBR+DTRO”，因此浓缩液的处理是目前填埋场亟需解决的问题。近年来该城市积极探索浓缩液处理技术。各渗滤液处理厂作为理想的试验平台，先后进行蒸发、高级氧化或其它工艺等全量化处理技术处理。填埋场产生的浓缩液应自行处理，具体方式应根据填埋场场地条件、环境风险、技术成熟程度、经济合理性等方面综合考量。该城市最大的填埋场内目前已有一套浓缩液处理设施投入运营10，另有一套正在建设即将投产使用。浓缩液蒸发产生的盐泥运至填埋专区填埋处置。在两套浓缩液处理设施投产处理本场浓缩液后，计划将其余两个填埋场浓缩液外运处理。浓缩液得到妥善解决能阻止污染物返回至渗滤液中，将极大缓解零填埋后渗滤液处理压力。渗滤液处理厂的运营管理部门将统筹浓缩液处理资源利用。(9)污泥资源利用，产水循环使用。渗滤液处理厂的生化池污泥浓度约为 1518 g/L，且渗滤液有机物浓度高，在处理完渗滤液后会产生大量的剩余污泥，这部分剩余污泥经浓缩脱水后将运至填埋场填埋处置。剩余污泥含有大量的有机物在填埋场堆体内可产生沼气，进行资源化利用，有利于延缓零填埋后堆体内沼气产生量的衰减。对于经反渗透处理达标的出水，可以优先将这部分水进行回用，用于地面冲洗、药剂配制、冷却水和景观用水，通过这些途径做好出水的循环使用，同时减少渗滤液处理厂的运营成本。剩余的出水则通过市政管网排放至市政污水处理厂。4 结论结论 随着“无废城市”的积极推进，原生垃圾零填埋的大趋势将不可避免。实现零填埋，渗滤液妥善处理成为填埋场的要点问题，这将对各填埋场的渗滤液处理产生较大的变化，因此渗滤液处理厂运营管理方式必须做出相应的改变。须从人员结构、精细管理、节能降耗、检修维护、产能利用和浓缩液处理等多角度全方位统筹进行研究。参考文献参考文献 1王文波，张灿我国垃圾焚烧发电行业现状与发展趋势分析J有色冶金节能，2022，38(03)：43-47 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广东化工，2023，50(16)：115-117)