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垃圾渗滤液处理 路在何方?

文章来源:发布时间:2018-08-21访问次数:打印
  垃圾渗滤液(也称为渗沥液)是指垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等物理、生物及化学作用,同时在降水和其他外部来水的渗流作用下产生的废水。由于我国生活垃圾普遍含水率很高,导致我国填埋场渗滤液产生量较大,即便在焚烧厂也会产生相当量的渗滤液。首轮中央环保督察及今年的“回头看”揭露了很多地方存在处理设施不完备、不能正常运行或不运行,渗滤液普遍大量积存等严重的渗滤液处理问题,违规偷排管网或环境事件频繁发生,存在巨大的环境污染风险与安全隐患。
 
  一、渗滤液污染及处理特性
 

  渗滤液组成极为复杂,含有高浓度的常规有机污染物和无机盐分,偶尔存在少量或微量毒性有机物和重金属。我国渗滤液的突出特点是氨氮浓度极高,通常为2000-4000 mg/L,最高可达6000 mg/L以上,是生活污水氮负荷的上百倍(做个简单类比,一个500吨渗滤液处理厂对氮的削减相当于一座5万吨污水处理厂的贡献)。同时,渗滤液中通常含有一部分难降解有机物,尤其是在老龄渗滤液或生化处理之后的出水中有机物主要是难降解有机物,以COD计大概有800-1500 mg/L,通常认为是腐植酸类物质,很难直接通过生化方法进一步去除。此外,我国渗滤液中盐分偏高,某些地区渗滤液氯离子浓度高达8000 mg/L以上。盐分既是渗滤液处理技术(尤其是膜工艺)选择的重要影响因素,也可能在不远的将来成为排放的控制指标之一,在渗滤液处理工艺选择时也需要重点考虑。
 
  二、渗滤液处理技术选择
 
  渗滤液处理技术路线通常可以分为两大类:场外合并处理(进市政污水处理厂)、单独处理。不同国家、不同地区、不同垃圾场都有不同的选项,但有时也不得不随着技术政策、管理要求、上下游衔接条件等因素的变化而改变。根据笔者2011年在美国的调研,Waste Management旗下300多家填埋场中,58%的渗滤液采用场外合并处理。然而从2014年开始,越来越多的污水处理厂不愿意接纳垃圾渗滤液,主要是因为渗滤液的引入影响了污水厂的出水水质,特别是渗滤液中难降解的腐植酸类物质对污水厂紫外消毒造成了严重干扰,美国业界同行已经开始关注中国在渗滤液处理方面的经验。
 
  我国《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》规定,自2011年7月1日起全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并执行表2或表3规定的水污染排放质量浓度限值。即便是对焚烧厂渗滤液,选择余地也不大。《生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)》中强调,渗滤液应在生活垃圾焚烧厂内处理或送至填埋场处理设施处理,满足GB16889的要求后排放;只有满足相当严苛限制条件时(比如,污水处理厂应设置渗滤液专用调节池),才能转移到生活污水处理厂合并处理。
 
  随着国家环境标准要求的逐步趋严和对渗滤液特点和影响认知的逐渐加深,我国渗滤液处理技术从复制到模仿再到引领,渗滤液处理工艺越来越完善,逐步形成了“生化处理+膜深度处理”的主流组合处理工艺。在当前主流工艺中,膜深度处理是确保出水达标的必备单元。通过强化生化工艺(通常为MBR)去除绝大部分可降解有机物,并将氨氮转化为硝态氮(若补以足够碳源可实现氮的完全去除),再通过膜单元(纳滤或反渗透,单一或串/并联组合)截留去除残余污染物(包括难降解的腐植酸类物质)。工艺运行良好且碳源充足时,MBR可以将渗滤液COD降至1,000 mg/L左右,氨氮降至10 mg/L以下;纳滤膜可以将COD进一步降至300 mg/L以下;反渗透可以确保出水(膜透过液约占总水量的60-70%,其余为膜浓缩液)COD在30 mg/L以下,满足GB16889-2008标准(甚至北京DB11/307-2013标准)对于相关污染控制指标的要求。
 
  另外,渗滤液处理工艺流程与组合已经基本规范化,若能确保具有丰富运行管理经验的人员、充足的经费投入和严格的环境监管,在实际运行中就能够实现组合处理工艺稳定的连续运行和出水(膜透过液)达标,成都兴蓉、光大国际、湖南军信、北京环卫集团等提供了众多渗滤液处理设施平稳运维的成功案例。
 
  三、浓缩液的处理
 
  我国大多采用以纳滤(NF)和反渗透(RO)为代表的膜深度处理技术,为了保证膜工艺运行周期及出水水质,渗滤液浓缩液的产量一般会占到进水量的25% ——40%。相较于渗滤液,膜浓缩液因富集大量难降解有机物、无机盐类以及微量重金属而更难处理、危害更大。随着膜技术在我国垃圾渗滤液处理中运用的越来越广泛,大量的膜浓缩液成为亟待解决的突出问题,有些已经成为制约填埋场和焚烧厂稳定运行的最主要因素。有些虽然尚未爆发,但也将成为填埋场和焚烧场全周期管理中不可规避的问题。
 
  部分填埋场认为“膜浓缩液不是渗滤液”,不受《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)条款的限制,违规将膜浓缩液输送至污水处理厂,其实是故意混淆概念,在转移污染的同时,也使得前序渗滤液处理设施的存在价值大打折扣。膜浓缩液污染物浓度高、富集了几乎所有盐分,在填埋场回灌或在渗滤液调节池循环时,盐分逐渐累积,渗滤液处理效率逐渐下降,最终导致渗滤液处理设施完全失效;焚烧厂膜浓缩液回喷焚烧炉时,不仅影响发电效率,而且会导致炉排、烟气处理设备腐蚀等严重问题。
 
  膜浓缩液是“浓缩的渗滤液”,如果膜浓缩液得不到有效处理,渗滤液的处理就是不彻底的,所谓的“达标排放(仅膜透过液)”也是没有意义的。对膜浓缩液的管理,一方面应通过技术手段提高膜深度处理的回收率,降低膜浓缩液的产生量;另一方面,应大力推进膜浓缩液的规范化处理与严格监管。根据本课题组对渗滤液处理技术路线生命周期分析的初步研究结果,相对于生物处理后直接或间接排放,“膜处理+浓缩液处理”对生态环境保护更有利。
 
  蒸发、高级氧化等都是可以用于膜浓缩液处理的技术,都有其优势,也各有不足,但运行成本高、不稳定是存在的突出问题,应该先确保设施连续稳定运行,然后再考虑如何进一步降低成本。目前,基于浸没燃烧蒸发技术的膜浓缩液处理项目提供了长期连续稳定运行的案例。该技术采用一种无固定传热面的蒸发方式,亚表面浸没燃烧的超微气泡与浓缩液直接接触,无传热间壁,从而规避了其它间壁式蒸发器难以克服的结垢问题,传质传热高效,实现了浓缩液的高效蒸发,而挥发性污染物可以在蒸发时借助局部高温氧化同步去除,高浓度污染物以残渣或结晶形式排出并固化封存,冷凝液或排放蒸汽均能够达到相应标准要求。该技术已经在沈阳老虎冲与大辛填埋场、北京阿苏卫填埋场与鲁家山焚烧厂、光大镇江焚烧厂、陕西咸阳填埋场等项目上得到应用。
 
  四、渗滤液处理的主要问题分析
 
  虽然目前渗滤液的主流处理工艺基本实现规范化,但我国各地区渗滤液处理设施的建设和实际运行情况参差不齐,彼此差异很大。中央环保督察和“回头看”揭露出来一大批渗滤液处理的问题后,行业内出现一些呼声,希望重新允许渗滤液“场外合并处理”的技术路线(曾在GB 16889-1997标准中采用过),即在满足《污水排入城镇下水道水质标准(GB/T 31962)》的条件下将填埋场渗滤液排放至污水处理厂,与城镇生活污水合并处理后间接排放。这里应考虑如下三个问题:
 
  渗滤液里面的难降解有机物进入污水处理厂,其实就是“稀释+转移”的过程,在中央将生态环境保护问题提高到前所未有的高度、不断强调“生态环境是关系党的使命宗旨的重大政治问题,也是关系民生的重大社会问题”的背景下,在倡导“用最严格制度最严密法治保护生态环境”的新时代生态环境保护工作新阶段,这样改变标准是否合宜;渗滤液的污染物对污水处理厂的不利影响客观存在,尤其是腐植酸类物质对紫外消毒的严重干扰,在美国已经引起业界的广泛关注,在我国排放标准不断趋严的情况下,渗滤液的引入会给污水处理厂达标运行带来巨大的压力,同时,也必须考虑渗滤液所含污染物或盐分对污水处理厂污泥处理及下游水体质量的不利影响;即便允许向市政污水厂排放,也要满足《污水排入城镇下水道水质标准(GB/T 31962)》的相关要求,但是渗滤液经过生化处理后很难达到该标准规定的限值(难降解COD通常在800 mg/L以上),也就意味着还需要膜或其它后续工艺做进一步的处理,流程并没有得到实质性简化。
 
  综合来看,尽管我国当前渗滤液处理面临挑战,但不能简单地将重新允许“场外合并处理”作为化解难题的万能钥匙。如何提出更为合理可行的渗滤液处理系统解决方案,应在广泛充分的调研和系统科学的论证的基础上审慎推动,以免出现反复折腾。
 
  由于前期设计、技术选择、政府或企业投入和运行管理人员经验素质等方面的差异,在我国垃圾渗滤液处理行业参差不齐,既存在成功运行的行业典范项目,也存在设施简陋、工艺失效、直接或稀释排放等现象。综合分析渗滤液处理存在的突出问题,笔者认为有以下几点主要原因:
 
  地方政府重视程度不够,渗滤液处理费用投入严重不足虽然自一系列严格的环保法律法规颁布实施以来,地方政府的主体责任愈加突显,其对渗滤液污染的重视程度有所上升,但仍然存在很大不足。主要表现在:对垃圾渗滤液的危害程度认识不足,基础设施建设投入不够,经费下拨不到位等问题,很多地方甚至根本没有建设渗滤液处理设施,或者建设了也几乎不运转。而渗滤液处理费用投入的严重不足就直接导致了多数处理设施的出水无法达标。根据行业典范项目的经验以及业内专家的判断,通常情况下渗滤液处理成本大约为90-120元/吨(含浓缩液处理)。 在一些充分认识到渗滤液处理难度和重要性的城市,已经开始单独拨付渗滤液处理费用,这类渗滤液处理单位均能实现达标排放。但在相当多的城市,所拨付款项对于渗滤液处理而言是杯水车薪。某些填埋场的垃圾处理费用甚至不足以支付填埋场基本的运行成本,何谈渗滤液的达标处理。
 
  渗滤液处理工艺路线(技术厂商)选择不合理
 
  很多地方政府和企业对渗滤液水质特点和渗滤液处理技术认知不足,仍然按照普通市政污水的处理思路选择渗滤液处理技术。由于渗滤液水质复杂,有机污染负荷超高,使得所选择的工艺几乎无法运转,更不可能实现达标达产处理。同时,也有一些技术厂商通过商业手段推广不成熟或不适用的技术,在实际处理渗滤液或膜浓缩液时,几乎无法正常运转,却仍然被多地渗滤液处理厂选择使用。一些企业甚至根本没有处理渗滤液的经验和能力,盲目承接项目,最终无法正常运转。此类乱象不但导致我国各地垃圾渗滤液或浓缩液大量积存,还严重扰乱了正常的市场秩序,阻碍了行业健康发展。
 
  运行管理不到位,人员运行经验不足、素质不高渗滤液处理设施的运行管理对人员的经验和素质有一定要求,不规范的管理和对运行指标不合理的调控,都有可能造成整个处理工艺的失效。生活垃圾渗滤液水质往往存在很大波动,运行人员通过频繁的指标监测与随时的优化调整,保持生化段高效稳定的处理能力,对后续的膜深度处理系统和整个工艺的稳定运行具有决定性的意义。而在实际项目中,很多渗滤液处理设施所配备的管理人员不具有专业背景,专业知识匮乏,应对问题无从下手,现场管理混乱。一些处理设施的生化段虽然勉强运转,但几乎不具备任何实质处理功能。一些渗滤液处理设施虽然安装了膜深度处理系统,但几乎不维护不清洗,甚至基本不运行,只作为“应检手段”,其处理结果必然是不达标的。
 
  五、建议

 
  渗滤液是否达标排放已经成为事关垃圾处理场/厂安全和无害化运行的关键要素,而垃圾处理更事关民生福祉和我国生态文明建设,必须引起有关各方重视,确保渗滤液得到妥善处理。
 
  加强管理与监督,明确渗滤液的高污染风险属性和处理要求,牢固树立“遵标守法”的意识。
 
  加强渗滤液源头减量,一方面要推进垃圾源头分类分质,减少入场高含水率组分;另一方面要强化填埋场雨污分流。
 
  秉着“避免污染转移或稀释”、“不以降标方式实现达标”的原则,应在广泛充分的调研和系统科学的论证基础上,审慎推动重新允许渗滤液进入城镇污水厂合并处理。
 
  考虑到我国各地自然社会经济条件差异较大,应在综合考虑区域环境容量、经济发展水平、渗滤液特性及变化趋势、污水厂处理能力、污水厂排放水体敏感性等因素的基础上,探讨渗滤液按区域分级管理策略。
 
  督促有关负责单位采取切实措施,保证垃圾处理及渗滤液处理的基本资金投入,确保配套污染控制措施的顺利建设与稳定运行。
 
  加大基础研究投入,基于全生命周期分析科学筛选渗滤液处理的技术路线并优化标准,鼓励分质回收或处理、非膜法等新型渗滤液处理技术的开发与示范,大力推进科技创新及其成果的推广应用。
 
  加强基层人员职业培训,切实提高从业人员技术水平和项目运行、管理水平,推进第三方治理。
 
  充分调动和发挥中国城市环境卫生协会、中国环保产业协会等专业组织力量,在行业内树立标杆企业和标杆项目,促进同行交流学习。
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