垃圾滲濾處理兩級AO+內(nèi)置式超濾+兩級納濾技術

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，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，因此有關部門決定擴建該垃圾填埋場滲濾液處理站。

1、設計規(guī)模

根據(jù)《生活垃圾滲瀝液處理技術導則》（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施處理規(guī)模為150m3/d，故確定本次滲濾液處理擴建工程設計規(guī)模為700m3/d。

2、設計進、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）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。參考同類型工程設計經(jīng)驗，兩級硝化反硝化池設計中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、碳源儲罐等設備。設備參數(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。一級納濾設置72支，膜通量約為12L/（m2?h），清液得率80%；二級納濾設置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/反洗設備等均放置在綜合處理間。主要設備參數(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，設計Fenton組合水池1座。設計兩級Fenton反應沉淀池，尺寸見表3。

Fenton組合水池及配套設備與污泥脫水設備均設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）