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    垃圾滲濾液處理,路在何方?

    分類:環聯生態 > 專家專欄    發布時間:2018年9月7日 10:43    作者:環境評論    文章來源:

    岳東北博士,清華大學環境學院長聘副教授、特別研究員,現任環境學院副院長,兼任固體廢物與環境安全教育部重點實驗室副主任,是中國城市環境衛生協會垃圾滲瀝液處理專業委員會主任委員、International Waste Working Group (IWWG)下Sustainable Landfill Management Task Group的Co-Leader。研究工作主要聚焦生活垃圾處理領域,特別是垃圾滲濾液處理技術與設備的開發及應用。

    垃圾滲濾液(也稱為滲瀝液)是指垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發酵等物理、生物及化學作用,同時在降水和其他外部來水的滲流作用下產生的廢水。由于我國生活垃圾普遍含水率很高,導致我國填埋場滲濾液產生量較大,即便在焚燒廠也會產生相當量的滲濾液。首輪中央環保督察及今年的“回頭看”揭露了很多地方存在處理設施不完備、不能正常運行或不運行,滲濾液普遍大量積存等嚴重的滲濾液處理問題,違規偷排管網或環境事件頻繁發生,存在巨大的環境污染風險與安全隱患。

    一、滲濾液污染及處理特性

    滲濾液組成極為復雜,含有高濃度的常規有機污染物和無機鹽分,偶爾存在少量或微量毒性有機物和重金屬。我國滲濾液的突出特點是氨氮濃度極高,通常為2000-4000 mg/L,最高可達6000 mg/L以上,是生活污水氮負荷的上百倍(做個簡單類比,一個500噸滲濾液處理廠對氮的削減相當于一座5萬噸污水處理廠的貢獻)。同時,滲濾液中通常含有一部分難降解有機物,尤其是在老齡滲濾液或生化處理之后的出水中有機物主要是難降解有機物,以COD計大概有800-1500 mg/L,通常認為是腐植酸類物質,很難直接通過生化方法進一步去除。此外,我國滲濾液中鹽分偏高,某些地區滲濾液氯離子濃度高達8000 mg/L以上。鹽分既是滲濾液處理技術(尤其是膜工藝)選擇的重要影響因素,也可能在不遠的將來成為排放的控制指標之一,在滲濾液處理工藝選擇時也需要重點考慮。

    二、滲濾液處理技術選擇

    滲濾液處理技術路線通??梢苑譃閮纱箢悾簣鐾夂喜⑻幚恚ㄟM市政污水處理廠)、單獨處理。不同國家、不同地區、不同垃圾場都有不同的選項,但有時也不得不隨著技術政策、管理要求、上下游銜接條件等因素的變化而改變。根據筆者2011年在美國的調研,Waste Management旗下300多家填埋場中,58%的滲濾液采用場外合并處理。然而從2014年開始,越來越多的污水處理廠不愿意接納垃圾滲濾液,主要是因為滲濾液的引入影響了污水廠的出水水質,特別是滲濾液中難降解的腐植酸類物質對污水廠紫外消毒造成了嚴重干擾,美國業界同行已經開始關注中國在滲濾液處理方面的經驗。

    我國《生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-2008)》規定,自2011年7月1日起全部生活垃圾填埋場應自行處理生活垃圾滲濾液并執行表2或表3規定的水污染排放質量濃度限值。即便是對焚燒廠滲濾液,選擇余地也不大?!渡罾贌廴究刂茦藴剩℅B18485-2014)》中強調,滲濾液應在生活垃圾焚燒廠內處理或送至填埋場處理設施處理,滿足GB16889的要求后排放;只有滿足相當嚴苛限制條件時(比如,污水處理廠應設置滲濾液專用調節池),才能轉移到生活污水處理廠合并處理。

    隨著國家環境標準要求的逐步趨嚴和對滲濾液特點和影響認知的逐漸加深,我國滲濾液處理技術從復制到模仿再到引領,滲濾液處理工藝越來越完善,逐步形成了“生化處理+膜深度處理”的主流組合處理工藝。在當前主流工藝中,膜深度處理是確保出水達標的必備單元。通過強化生化工藝(通常為MBR)去除絕大部分可降解有機物,并將氨氮轉化為硝態氮(若補以足夠碳源可實現氮的完全去除),再通過膜單元(納濾或反滲透,單一或串/并聯組合)截留去除殘余污染物(包括難降解的腐植酸類物質)。工藝運行良好且碳源充足時,MBR可以將滲濾液COD降至1,000 mg/L左右,氨氮降至10 mg/L以下;納濾膜可以將COD進一步降至300 mg/L以下;反滲透可以確保出水(膜透過液約占總水量的60-70%,其余為膜濃縮液)COD在30 mg/L以下,滿足GB16889-2008標準(甚至北京DB11/307-2013標準)對于相關污染控制指標的要求。

    另外,滲濾液處理工藝流程與組合已經基本規范化,若能確保具有豐富運行管理經驗的人員、充足的經費投入和嚴格的環境監管,在實際運行中就能夠實現組合處理工藝穩定的連續運行和出水(膜透過液)達標,成都興蓉、光大國際、湖南軍信、北京環衛集團等提供了眾多滲濾液處理設施平穩運維的成功案例。

    三、濃縮液的處理

    我國大多采用以納濾(NF)和反滲透(RO)為代表的膜深度處理技術,為了保證膜工藝運行周期及出水水質,滲濾液濃縮液的產量一般會占到進水量的25% ~40%。相較于滲濾液,膜濃縮液因富集大量難降解有機物、無機鹽類以及微量重金屬而更難處理、危害更大。隨著膜技術在我國垃圾滲濾液處理中運用的越來越廣泛,大量的膜濃縮液成為亟待解決的突出問題,有些已經成為制約填埋場和焚燒廠穩定運行的最主要因素。有些雖然尚未爆發,但也將成為填埋場和焚燒場全周期管理中不可規避的問題。

    部分填埋場認為“膜濃縮液不是滲濾液”,不受《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)條款的限制,違規將膜濃縮液輸送至污水處理廠,其實是故意混淆概念,在轉移污染的同時,也使得前序滲濾液處理設施的存在價值大打折扣。膜濃縮液污染物濃度高、富集了幾乎所有鹽分,在填埋場回灌或在滲濾液調節池循環時,鹽分逐漸累積,滲濾液處理效率逐漸下降,最終導致滲濾液處理設施完全失效;焚燒廠膜濃縮液回噴焚燒爐時,不僅影響發電效率,而且會導致爐排、煙氣處理設備腐蝕等嚴重問題。

    膜濃縮液是“濃縮的滲濾液”,如果膜濃縮液得不到有效處理,滲濾液的處理就是不徹底的,所謂的“達標排放(僅膜透過液)”也是沒有意義的。對膜濃縮液的管理,一方面應通過技術手段提高膜深度處理的回收率,降低膜濃縮液的產生量;另一方面,應大力推進膜濃縮液的規范化處理與嚴格監管。根據本課題組對滲濾液處理技術路線生命周期分析的初步研究結果,相對于生物處理后直接或間接排放,“膜處理+濃縮液處理”對生態環境保護更有利。

    蒸發、高級氧化等都是可以用于膜濃縮液處理的技術,都有其優勢,也各有不足,但運行成本高、不穩定是存在的突出問題,應該先確保設施連續穩定運行,然后再考慮如何進一步降低成本。目前,基于浸沒燃燒蒸發技術的膜濃縮液處理項目提供了長期連續穩定運行的案例。該技術采用一種無固定傳熱面的蒸發方式,亞表面浸沒燃燒的超微氣泡與濃縮液直接接觸,無傳熱間壁,從而規避了其它間壁式蒸發器難以克服的結垢問題,傳質傳熱高效,實現了濃縮液的高效蒸發,而揮發性污染物可以在蒸發時借助局部高溫氧化同步去除,高濃度污染物以殘渣或結晶形式排出并固化封存,冷凝液或排放蒸汽均能夠達到相應標準要求。該技術已經在沈陽老虎沖與大辛填埋場、北京阿蘇衛填埋場與魯家山焚燒廠、光大鎮江焚燒廠、陜西咸陽填埋場等項目上得到應用。

    四、滲濾液處理的主要問題分析

    雖然目前滲濾液的主流處理工藝基本實現規范化,但我國各地區滲濾液處理設施的建設和實際運行情況參差不齊,彼此差異很大。中央環保督察和“回頭看”揭露出來一大批滲濾液處理的問題后,行業內出現一些呼聲,希望重新允許滲濾液“場外合并處理”的技術路線(曾在GB 16889-1997標準中采用過),即在滿足《污水排入城鎮下水道水質標準(GB/T 31962)》的條件下將填埋場滲濾液排放至污水處理廠,與城鎮生活污水合并處理后間接排放。這里應考慮如下三個問題:

    滲濾液里面的難降解有機物進入污水處理廠,其實就是“稀釋+轉移”的過程,在中央將生態環境保護問題提高到前所未有的高度、不斷強調“生態環境是關系黨的使命宗旨的重大政治問題,也是關系民生的重大社會問題”的背景下,在倡導“用最嚴格制度最嚴密法治保護生態環境”的新時代生態環境保護工作新階段,這樣改變標準是否合宜;

    滲濾液的污染物對污水處理廠的不利影響客觀存在,尤其是腐植酸類物質對紫外消毒的嚴重干擾,在美國已經引起業界的廣泛關注,在我國排放標準不斷趨嚴的情況下,滲濾液的引入會給污水處理廠達標運行帶來巨大的壓力,同時,也必須考慮滲濾液所含污染物或鹽分對污水處理廠污泥處理及下游水體質量的不利影響;

    即便允許向市政污水廠排放,也要滿足《污水排入城鎮下水道水質標準(GB/T 31962)》的相關要求,但是滲濾液經過生化處理后很難達到該標準規定的限值(難降解COD通常在800 mg/L以上),也就意味著還需要膜或其它后續工藝做進一步的處理,流程并沒有得到實質性簡化。

    綜合來看,盡管我國當前滲濾液處理面臨挑戰,但不能簡單地將重新允許“場外合并處理”作為化解難題的萬能鑰匙。如何提出更為合理可行的滲濾液處理系統解決方案,應在廣泛充分的調研和系統科學的論證的基礎上審慎推動,以免出現反復折騰。

    由于前期設計、技術選擇、政府或企業投入和運行管理人員經驗素質等方面的差異,在我國垃圾滲濾液處理行業參差不齊,既存在成功運行的行業典范項目,也存在設施簡陋、工藝失效、直接或稀釋排放等現象。綜合分析滲濾液處理存在的突出問題,筆者認為有以下幾點主要原因:

    地方政府重視程度不夠,滲濾液處理費用投入嚴重不足

    雖然自一系列嚴格的環保法律法規頒布實施以來,地方政府的主體責任愈加突顯,其對滲濾液污染的重視程度有所上升,但仍然存在很大不足。主要表現在:對垃圾滲濾液的危害程度認識不足,基礎設施建設投入不夠,經費下撥不到位等問題,很多地方甚至根本沒有建設滲濾液處理設施,或者建設了也幾乎不運轉。而滲濾液處理費用投入的嚴重不足就直接導致了多數處理設施的出水無法達標。根據行業典范項目的經驗以及業內專家的判斷,通常情況下滲濾液處理成本大約為90-120元/噸(含濃縮液處理)。 在一些充分認識到滲濾液處理難度和重要性的城市,已經開始單獨撥付滲濾液處理費用,這類滲濾液處理單位均能實現達標排放。但在相當多的城市,所撥付款項對于滲濾液處理而言是杯水車薪。某些填埋場的垃圾處理費用甚至不足以支付填埋場基本的運行成本,何談滲濾液的達標處理。

    滲濾液處理工藝路線(技術廠商)選擇不合理

    很多地方政府和企業對滲濾液水質特點和滲濾液處理技術認知不足,仍然按照普通市政污水的處理思路選擇滲濾液處理技術。由于滲濾液水質復雜,有機污染負荷超高,使得所選擇的工藝幾乎無法運轉,更不可能實現達標達產處理。同時,也有一些技術廠商通過商業手段推廣不成熟或不適用的技術,在實際處理滲濾液或膜濃縮液時,幾乎無法正常運轉,卻仍然被多地滲濾液處理廠選擇使用。一些企業甚至根本沒有處理滲濾液的經驗和能力,盲目承接項目,最終無法正常運轉。此類亂象不但導致我國各地垃圾滲濾液或濃縮液大量積存,還嚴重擾亂了正常的市場秩序,阻礙了行業健康發展。

    運行管理不到位,人員運行經驗不足、素質不高

    滲濾液處理設施的運行管理對人員的經驗和素質有一定要求,不規范的管理和對運行指標不合理的調控,都有可能造成整個處理工藝的失效。生活垃圾滲濾液水質往往存在很大波動,運行人員通過頻繁的指標監測與隨時的優化調整,保持生化段高效穩定的處理能力,對后續的膜深度處理系統和整個工藝的穩定運行具有決定性的意義。而在實際項目中,很多滲濾液處理設施所配備的管理人員不具有專業背景,專業知識匱乏,應對問題無從下手,現場管理混亂。一些處理設施的生化段雖然勉強運轉,但幾乎不具備任何實質處理功能。一些滲濾液處理設施雖然安裝了膜深度處理系統,但幾乎不維護不清洗,甚至基本不運行,只作為“應檢手段”,其處理結果必然是不達標的。

    五、建議

    滲濾液是否達標排放已經成為事關垃圾處理場/廠安全和無害化運行的關鍵要素,而垃圾處理更事關民生福祉和我國生態文明建設,必須引起有關各方重視,確保滲濾液得到妥善處理。

    加強管理與監督,明確滲濾液的高污染風險屬性和處理要求,牢固樹立“遵標守法”的意識。

    加強滲濾液源頭減量,一方面要推進垃圾源頭分類分質,減少入場高含水率組分;另一方面要強化填埋場雨污分流。

    秉著“避免污染轉移或稀釋”、“不以降標方式實現達標”的原則,應在廣泛充分的調研和系統科學的論證基礎上,審慎推動重新允許滲濾液進入城鎮污水廠合并處理。

    考慮到我國各地自然社會經濟條件差異較大,應在綜合考慮區域環境容量、經濟發展水平、滲濾液特性及變化趨勢、污水廠處理能力、污水廠排放水體敏感性等因素的基礎上,探討滲濾液按區域分級管理策略。

    督促有關負責單位采取切實措施,保證垃圾處理及滲濾液處理的基本資金投入,確保配套污染控制措施的順利建設與穩定運行。

    加大基礎研究投入,基于全生命周期分析科學篩選滲濾液處理的技術路線并優化標準,鼓勵分質回收或處理、非膜法等新型滲濾液處理技術的開發與示范,大力推進科技創新及其成果的推廣應用。

    加強基層人員職業培訓,切實提高從業人員技術水平和項目運行、管理水平,推進第三方治理。

    充分調動和發揮中國城市環境衛生協會、中國環保產業協會等專業組織力量,在行業內樹立標桿企業和標桿項目,促進同行交流學習。


    來源:環境評論

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