垃圾滲濾處理兩級AO+內(nèi)置式超濾+兩級納濾技術(shù)

天津某垃圾填埋場于2005年建成并投入使用，整個場區(qū)占地約66.67hm2，分為管理區(qū)和填埋庫區(qū)。填埋庫區(qū)共分兩期建設(shè)，一期庫區(qū)占地約20.35×104m2，有效庫容為400×104m3，2018年底已達到使用壽命進行封場覆蓋；二期庫區(qū)占地約22.58×104m2，于2019年建成并投入運行，設(shè)計垃圾填埋規(guī)模為1800t/d。填埋場原有一座滲濾液處理站，處理規(guī)模為150m3/d，采用生物轉(zhuǎn)盤+納濾+反滲透處理工藝，出水水質(zhì)達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889―2008）中的表2排放標準。隨著二期填埋庫區(qū)的啟用，面對日益增加的垃圾量及滲濾液量，原有滲濾液處理站的處理規(guī)模難以滿足要求，因此有關(guān)部門決定擴建該垃圾填埋場滲濾液處理站。

1、設(shè)計規(guī)模

根據(jù)《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)導則》（RISN―TG023―2016）要求，生活垃圾填埋場滲瀝液產(chǎn)生量宜采用《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》（GB50869―2013）規(guī)定的經(jīng)驗公式法（浸出系數(shù)法）進行計算。同時，滲濾液處理規(guī)模還應綜合考慮滲濾液產(chǎn)量、調(diào)節(jié)池容積、填埋運行情況、氣候條件、垃圾降解程度等因素。按照上述浸出系數(shù)法計算并考慮一定安全系數(shù)，該垃圾填埋場滲濾液總處理規(guī)模為850m3/d，現(xiàn)有垃圾滲濾液處理設(shè)施處理規(guī)模為150m3/d，故確定本次滲濾液處理擴建工程設(shè)計規(guī)模為700m3/d。

2、設(shè)計進、出水水質(zhì)

本工程處理的滲濾液主要為一期庫區(qū)產(chǎn)生的老齡滲濾液以及新建二期庫區(qū)產(chǎn)生的新鮮滲濾液。根據(jù)運行單位提供的現(xiàn)有滲濾液處理站進水水質(zhì)指標及同類型滲濾液處理項目的設(shè)計運行經(jīng)驗，確定初期按照新老滲濾液配比為1∶1的模式運行，待老齡滲濾液總量減少之后，適當增加新鮮滲濾液比例。設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889―2008）中表2對一般地區(qū)的排放要求。

具體設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。

3、處理工藝

3.1 工藝選擇

垃圾滲濾液具有污染物種類多、成分復雜、水質(zhì)水量波動大等特點，目前滲濾液處理采用生化處理+深度處理的工藝路線最為普遍。生化處理工藝包括厭氧法、好氧法等，應用較多的是MBR工藝，處理對象主要是滲濾液中的有機污染物及氨氮等。深度處理工藝包括納濾、反滲透、高級氧化等，應用較多的為納濾、反滲透膜法，處理對象主要是滲濾液中的懸浮物、溶解物和膠體等。

采用膜法深度處理，出水水質(zhì)好，可保證系統(tǒng)穩(wěn)定達標，但是產(chǎn)生的膜濃縮液處置一直是滲濾液處理領(lǐng)域的難題。反滲透濃縮液因其鹽分濃度高、可生化性差，目前除了回灌填埋場、回噴焚燒爐處置，只有蒸發(fā)工藝尚算可行。近幾年也有一些垃圾滲濾液膜深度處理后產(chǎn)生的濃縮液采用蒸發(fā)處理的工程案例，但因其系統(tǒng)能耗大，且存在設(shè)備結(jié)垢嚴重、清洗頻繁、不能連續(xù)可靠運行等問題，故沒有得到大面積推廣應用。而對于納濾濃縮液，在通過強氧化劑氧化后，能夠降低有機污染物含量，改善其可生化性以滿足條件回流至滲濾液生化處理池前端，故對納濾濃縮液采用高級氧化工藝進行處理后回流至生化系統(tǒng)，是目前解決納濾濃縮液的一種可行有效的處理方式。

綜上所述，參考同類工程運行經(jīng)驗，確定本工程滲濾液采用兩級AO+內(nèi)置式超濾+兩級納濾處理工藝，一級納濾濃縮液采用芬頓高級氧化處理工藝，二級納濾濃縮液則直接回流至超濾出水池，工藝流程見圖1。

3.2 工藝流程

新老滲濾液按照設(shè)計配比進入填埋場內(nèi)現(xiàn)狀鋼混調(diào)節(jié)池，經(jīng)提升后首先進入均衡池，與其他回流污水混合、均質(zhì)后進入硝化反硝化池。采用反硝化前置、硝化后置的形式，可以充分利用進水中的碳源進行反硝化反應，同時減少硝化池中用于降解有機污染物所需的氧量。采用二級硝化反硝化，當一級反硝化和硝化脫氮不完全時，殘留的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮可在二級反硝化和硝化反應池中進一步反應，從而保障脫氮完全和出水總氮達標。

二級生化出水進入MBR膜池，超濾膜組件置于膜池內(nèi)，采用PTFE（聚四氟乙烯）中空纖維膜。污水進入膜反應器后，大部分污染物被降解，污水在抽吸泵或水頭差的作用下進入超濾出水池，剩余污泥則進入生化污泥脫水系統(tǒng)，脫水濾液回流至均衡池，泥餅填埋處置。內(nèi)置式超濾膜利用曝氣時氣液向上的剪切力來實現(xiàn)膜表面的錯流效果，減少對膜的污染。與外置式超濾膜相比，內(nèi)置式超濾膜的最大優(yōu)點是運行能耗低，節(jié)省運行成本。

超濾膜池出水在抽吸泵作用下排入超濾出水池，再進入后續(xù)深度處理系統(tǒng)。垃圾滲濾液常見的深度處理多采用納濾/反滲透膜工藝，但反滲透膜產(chǎn)生的濃縮液較難處置。本工程深度處理采用二級納濾處理工藝，一級納濾系統(tǒng)清液得率80%，濃縮液進入濃縮液處理系統(tǒng)后出水回流至均衡池，清液則進入二級納濾進一步去除殘余污染物；二級納濾系統(tǒng)清液得率85%，出水進入清水池經(jīng)檢測達標后直接排放，濃縮液則回流至超濾出水池。

本工程納濾濃縮液采用兩級芬頓高級氧化工藝處理。濃縮液經(jīng)過一級芬頓氧化反應處理后，COD和色度大幅降低，BOD5/COD比值增大，濃縮液可生化性提高。出水再經(jīng)過二級芬頓氧化絮凝沉淀，基本上可以滿足COD去除率不低于40%的要求，保證出水BOD5/COD的比值不低于0.2。濃縮液經(jīng)過兩級芬頓氧化反應處理后，出水回流至均衡池。系統(tǒng)產(chǎn)生的化學污泥進入化學污泥脫水系統(tǒng)，脫水濾液回流至一級芬頓反應池，泥餅填埋處置。

3.3 主要單元設(shè)計參數(shù)

①調(diào)節(jié)池（現(xiàn)有）

填埋場現(xiàn)有鋼混調(diào)節(jié)池1座，尺寸為50m×38m×3.5m，調(diào)節(jié)池旁設(shè)置3臺二期滲濾液處理進水提升泵，Q=20m3/h，H=200kPa，N=5kW，2用1備。

②生化系統(tǒng)

生化系統(tǒng)建（構(gòu)）筑物包括均衡池、一級反硝化池、一級硝化池、二級反硝化池、二級硝化池、內(nèi)置超濾膜池及酸/堿洗池、超濾出水池、輔助用房。參考同類型工程設(shè)計經(jīng)驗，兩級硝化反硝化池設(shè)計中20℃脫氮速率Kde（20）取0.06kgNO3--N/（kgMLSS?d）、水溫取25℃、MLSS取15g/L、污泥總產(chǎn)率系數(shù)取0.3kgVSS/kgBOD5、MLVSS/MLSS取0.75、好氧區(qū)污泥齡取25d、去除單位COD需氧量取1.4kgO2/kgCOD、曝氣器氧轉(zhuǎn)移效率取0.25。生化池設(shè)計尺寸見表2。

表2中水池合建為生化池，沿生化池兩側(cè)分別設(shè)置輔助用房各一座，主要放置射流泵、內(nèi)回流泵、冷卻水泵及冷卻污泥泵、換熱器、碳源儲罐等設(shè)備。設(shè)備參數(shù)：一級硝化射流泵6臺，Q=560m3/h、H=130kPa、N=30kW；二級硝化射流泵2臺，Q=150m3/h、H=130kPa、N=11kW；內(nèi)回流泵4臺（2用2備），Q=525m3/h、H=130kPa、N=30kW；冷卻水泵2臺，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；污水冷卻泵2臺，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；板式換熱器2臺，換熱量2000kW。

③納濾系統(tǒng)

本工程深度處理設(shè)施為兩級納濾系統(tǒng)，均采用聚酰胺復合膜，單支膜面積37m2。一級納濾設(shè)置72支，膜通量約為12L/（m2?h），清液得率80%；二級納濾設(shè)置60支，膜通量約為15L/（m2?h），清液得率85%。納濾系統(tǒng)集成裝置及配套進水泵、清洗加藥泵和生化鼓風機、超濾膜清洗/反洗設(shè)備等均放置在綜合處理間。主要設(shè)備參數(shù)：生化磁懸浮鼓風機3臺（2用1備），Q=120~140m3/min、P=70kPa、N=200kW；超濾膜吹掃羅茨鼓風機3臺（2用1備），Q=12.5m3/min、P=5kPa、N=18.5kW；超濾反沖洗水泵2臺，Q=20m3/h、H=100kPa、N=1.5kW；超濾清洗水泵2臺，Q=10m3/h、H=100kPa、N=0.55kW；一級納濾進水泵4臺（3用1備），Q=20m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；一級納濾高壓泵3臺，Q=25m3/h、H=1.5MPa、N=15kW；一級納濾循環(huán)泵9臺，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；二級納濾進水泵3臺（2用1備），Q=25m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；二級納濾高壓泵2臺，Q=20m3/h、H=1.2MPa、N=11kW；二級納濾循環(huán)泵4臺，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；濃縮液提升泵3臺（2用1備），Q=15m3/h、H=120kPa、N=1.5kW。

④納濾濃縮液處理系統(tǒng)

納濾濃縮液采用兩級芬頓高級氧化工藝處理，設(shè)計Fenton組合水池1座。設(shè)計兩級Fenton反應沉淀池，尺寸見表3。

Fenton組合水池及配套設(shè)備與污泥脫水設(shè)備均設(shè)置在污泥脫水及濃縮液處理間內(nèi)。濃縮液處理系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)：一/二級芬頓循環(huán)泵，Q=15m3/h、H=160kPa、N=1.5kW，每級2臺（1用1備）；一/二級芬頓排泥泵，Q=20m3/h、H=150kPa、N=2.2kW，每級2臺（1用1備）；芬頓催化塔2座，?1.2m×6.0m；出水提升泵2臺（1用1備），Q=15m3/h、H=160kPa、N=1.5kW。

⑤污泥脫水系統(tǒng)

本工程需處理的污泥由兩部分組成，即生化系統(tǒng)產(chǎn)生的生化污泥和濃縮液處理系統(tǒng)產(chǎn)生的化學污泥。由于兩種污泥性質(zhì)不同，分別經(jīng)濃縮壓濾脫水后含水率達到60%，生化污泥脫水濾液回流至均衡池，化學污泥脫水濾液回流至一級Fenton反應池，泥餅填埋處置。主要設(shè)備參數(shù)：生化污泥進料泵2臺，Q=25m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=18.5kW；化學污泥進料泵1臺，Q=10m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=11kW；濃縮機進泥泵4臺（2用2備），Q=50m3/h、H=300kPa、N=11kW；帶式濃縮機2臺，處理量40~50m3/h；生化污泥板框壓濾機2臺，過濾面積200m2；化學污泥板框壓濾機1臺，過濾面積80m2；生化污泥壓榨泵2臺，Q=8m3/h、H=1.48MPa、N=5.5kW；化學污泥壓榨泵1臺，Q=2m3/h、H=1.62MPa、N=2.2kW。

4、處理效果

本工程于2020年7月竣工，目前已連續(xù)運行16個月。實際運行過程中，由于新鮮滲濾液不足，導致系統(tǒng)實際進水COD、氨氮及總氮值偏低，通過投加碳源乙酸鈉提高C/N比，系統(tǒng)各項出水水質(zhì)均能夠穩(wěn)定達標。每日實際處理污水量平均值為704m3，COD、NH3-N、TN及TP總?cè)コ史謩e達到99.3%、99.9%、99.0%、92.3%，各工段實際處理效果見表4。

5、主要經(jīng)濟指標

本擴建工程滲濾液處理規(guī)模為700m3/d，工程占地5570.05m2，總建筑面積3868.5m2。工程總投資9471.68萬元，其中土建工程費3694.75萬元，設(shè)備安裝費4316.26萬元；單位處理成本約117.23元/m3，其中電費約40.35元/m3、水費約0.64元/m3、藥劑費約58.7元/m3。

6、結(jié)語

本工程采用兩級AO+內(nèi)置式超濾+兩級納濾工藝處理垃圾填埋場滲濾液，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，自動化程度高，出水水質(zhì)滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889―2008）中表2的排放要求，其中COD、NH3-N、TN及TP總?cè)コ史謩e為99.3%、99.9%、99.0%、92.3%。采用芬頓高級氧化工藝處理納濾濃縮液，為同類項目膜濃縮液的處置提供了借鑒。本項目解決了該垃圾填埋場滲濾液處理能力不足的問題，具有良好的環(huán)境效益和社會效益。（來源：湖北省城建設(shè)計院股份有限公司天津分公司，中城院<北京>環(huán)境科技有限公司天津分公司）