UASB-外置式MBR-NF組合工藝處理垃圾滲濾液工程實(shí)例

趙淼，劉賀

（1.普羅名特流體控制（大連）有限公司，遼寧大連116600；2.吉林新金爾科技有限公司，長春130000）

UASB-外置式MBR-NF組合工藝處理垃圾滲濾液工程實(shí)例

趙淼1，劉賀2

（1.普羅名特流體控制（大連）有限公司，遼寧大連116600；2.吉林新金爾科技有限公司，長春130000）

采用UASB－外置式MBR－NF組合工藝對生活垃圾滲濾液進(jìn)行處理，處理規(guī)模為50 m3／d。介紹了該工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝耐沖擊負(fù)荷，生物降解效率高，出水穩(wěn)定，處理效果良好，出水水質(zhì)滿足GB 16889—2008《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》一般污染物排放要求。

UASB；外置式MBR；NF；垃圾滲濾液

1 工程概況

北方某市生活垃圾處理場日均接納生活垃圾120 t，生活垃圾由收集車運(yùn)至垃圾處理站，經(jīng)過卸料、推平、壓實(shí)覆蓋后，完成填埋［1］。該填埋場為初期填埋場，地處北方的填埋場在初期幾年內(nèi)很難形成厭氧環(huán)境，CODCr濃度比南方填埋場高，但滲濾液可生化性較好，碳氮比協(xié)調(diào)，此階段的滲濾液均較易處理。該填埋場垃圾滲濾液水量波動(dòng)較大，年內(nèi)不同季節(jié)波動(dòng)量較大。垃圾滲濾液處理站占地面積約為9萬m2，采用UASB-外置式MBR-NF組合工藝對其進(jìn)行處理。本文介紹了該工程的設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況。

2 設(shè)計(jì)水質(zhì)及水量

垃圾滲濾液設(shè)計(jì)處理量為50 m3／d，處理后的出水達(dá)到GB 16889—2008《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》一般地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。垃圾滲濾液水質(zhì)及處理后主要污染物控制要求見表1。

3 處理工藝流程

3.1 處理工藝選擇

目前，國內(nèi)垃圾滲濾液處理常用好氧處理、厭氧處理、厭氧-好氧結(jié)合處理，以及高級氧化技術(shù)、膜分離技術(shù)等深度處理工藝。常規(guī)的生物處理技術(shù)受水質(zhì)波動(dòng)影響較大，NH3-N出水指標(biāo)仍達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求［2］。一般生物法和高級氧化法雖可以實(shí)現(xiàn)CODCr和NH3-N的高去除率，但處理成本太高，不適宜廣泛應(yīng)用［3］。

表1 垃圾滲濾液水質(zhì)（2011~2012年平均值）及出水主要污染物控制要求Tab.1Landfill leachate quality（2011-2012 annual mean）and main pollutants control requirements

由于北方地區(qū)天氣寒冷，冰凍期較長（常常為11月份至來年4、5月份），冰凍后解凍速度較慢，因此，地處北方的填埋場在填埋初期本身很難形成厭氧環(huán)境，單純的生物處理難以達(dá)標(biāo)；兼顧到遠(yuǎn)期滲濾液水質(zhì)中污染物成分復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)較大，有機(jī)物濃度高（即CODCr、BOD5濃度高），NH3-N濃度高，重金屬離子濃度和鹽分高等特點(diǎn)［4］，考慮采用組合式工藝。

相較于其他厭氧工藝，UASB處理高濃度有機(jī)物的效率更高［4］，廢水中大部分有機(jī)物和SS在厭氧生物處理系統(tǒng)中能夠得到去除［5］；MBR與其他處理工藝相比，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力［6］。由于垃圾滲濾液的難處理性，通常使用多種膜集成工藝處理［7］。

因此本工程工藝組合確定為：UASB-外置式MBR-NF。工藝流程見圖1。

圖1 垃圾滲濾液處理工藝流程Fig.1Process flow of landfill leachate treatment

3.2 工藝流程說明

來自垃圾填埋場調(diào)節(jié)池中的垃圾滲濾液通過提升泵進(jìn)入U(xiǎn)ASB，UASB主要是為了降解部分CODCr和BOD5，同時(shí)起到均衡水質(zhì)、水量的作用。

UASB出水排入中間水池，中間水池中設(shè)計(jì)了曝氣裝置，其目的是吹脫水中的硫化氫和部分NH3-N，以減輕硫化氫對好氧的抑制毒害作用。厭氧產(chǎn)生的過剩污泥排入濃縮液（污泥）儲池，厭氧產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過收集預(yù)處理后高空排放。

UASB放熱較少，冬天需加熱保證UASB正常運(yùn)行，采用加熱鍋爐對UASB進(jìn)行加熱。同時(shí)設(shè)計(jì)了FeCl3投加系統(tǒng)，F(xiàn)eCl3在厭氧反應(yīng)中能夠提高沼氣的產(chǎn)率和降低硫化物對厭氧微生物的毒害作用。

中間水池內(nèi)的厭氧出水由泵提升通過布水系統(tǒng)進(jìn)入外置式MBR。外置式MBR包括生化反應(yīng)器和超濾（UF）2個(gè)單元，是生物降解和膜分離的有效結(jié)合方式，采用了前置反硝化，硝化后置方式。硝化池內(nèi)通過高活性的好氧微生物作用，污水中的大部分有機(jī)污染物在硝化池內(nèi)得到降解，同時(shí)NH3-N和有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽。

硝化池內(nèi)設(shè)射流鼓風(fēng)曝氣裝置，同時(shí)設(shè)有混合液回流（硝態(tài)氮回流）至前置反硝化池措施，在缺氧環(huán)境中硝態(tài)氮還原成氮?dú)馀懦?，達(dá)到生物脫氮的目的。UF濃縮液回流至反硝化池中進(jìn)一步降解濃縮液中的不可生化或難生化降解的有機(jī)污染物。

UF出水進(jìn)入后續(xù)的NF進(jìn)行深度處理，采用的NF膜為卷式有機(jī)復(fù)合NF膜，最大優(yōu)點(diǎn)是過濾級別高，出水水質(zhì)好，對一價(jià)離子幾乎不作截留、NF分離技術(shù)原理近似機(jī)械篩分（因?yàn)镹F膜本體帶有電荷性），同時(shí)也有溶解擴(kuò)散效應(yīng)。它在低壓力下仍具有較高的大分子與二價(jià)離子截留效果。NF的產(chǎn)水率達(dá)到85%以上，NF單元的清液出水即可達(dá)標(biāo)排放。

4 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備

（1）調(diào)節(jié)池（原有）。1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積約為500 m3。

（2）UASB。1座，密閉式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為φ4.8 m×9.0 m，有效容積為150 m3，設(shè)計(jì)溫度為中溫35℃，pH值控制范圍為6.8~7.2，CODCr容積負(fù)荷設(shè)計(jì)為4 kg／（m3·d）（低溫負(fù)荷）；上升流速為0.6 m／s，表面水力負(fù)荷為0.6~0.8 m3／（m2·h），設(shè)計(jì)CODCr去除率為60%。設(shè)置厭氧進(jìn)水泵2臺（1用1備），Q＝7 m3／h，H＝60 m，P=1.5 kW；厭氧循環(huán)泵2臺，Q＝10 m3／h，H＝10 m，P= 0.75 kW。設(shè)置三相分離器、沼氣水封及排空裝置、三氯化鐵投加裝置、保溫加熱器各1套。

（3）反硝化池。1座，碳鋼防腐防凍結(jié)構(gòu)，全地上式，尺寸為φ5.2 m×9.0 m（含中間水池），中間水池有效容積為50 m3，反硝化池有效容積為120 m3，反硝化池BOD5負(fù)荷為0.056 kg／（kg［MLSS］·d），反硝化池脫氮負(fù)荷為0.05 kg［N］／（kg［MLSS］· d）。設(shè)置液下攪拌器1臺，不銹鋼材質(zhì)。

（4）硝化池。1座，碳鋼防腐防凍結(jié)構(gòu)，全地上式，尺寸為φ6.8 m×9.0 m，有效容積為280 m3，BOD5負(fù)荷為0.056 kg／（kg［MLSS］·d），去除BOD5總耗氧系數(shù)為1.0 kg［O2］／kg［BOD5］（含污泥耗氧及硝酸鹽氧利用），去除1 kg NH3－N需消耗4.6 kg O2，污泥質(zhì)量濃度可以達(dá)到15~30 g／L。設(shè)置射流曝氣器1套，不銹鋼材質(zhì)，噴嘴數(shù)量8個(gè)，單個(gè)噴嘴液體流量為0.34～0.40 m3／min，單個(gè)噴嘴氣體流量為0.285～0.850 m3／min，氧利用率為35%；設(shè)射流循環(huán)泵2臺（1用1備），Q＝145 m3／h，H＝15 m，P=15 kW；硝酸鹽回流泵2臺，Q＝95 m3／h，H＝12 m，P=5.5 kW；羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺（1用1備），n=1 400 r／min，Q＝8.37 m3／min，H＝8 m，P=18.5 kW，在線溶解氧及變頻控制，6.8 m3／min用于硝化池射流曝氣器，其余用于加藥筒等的攪拌；冷卻塔1臺，Q＝50 m3／h，P=2.2 kW；板式換熱器2臺，冷卻流量為50 m3／h；冷卻污泥泵1臺，Q＝45 m3／h，H＝15 m，P=3.7 kW；冷卻水泵1臺，Q＝45 m3／h，H＝15 m，P=3.7 kW；消泡劑加藥裝置、碳源加藥裝置各1套，分別包含投加泵及藥桶。

（5）UF系統(tǒng)。膜組數(shù)量6只，內(nèi)壓式管式超濾膜，材質(zhì)PVDF，錯(cuò)流過濾方式，膜面積為7.5 m2／只，最高操作壓力為0.55 MPa，最高膜前壓力為0.5 MPa，循環(huán)速度為4.5 m／s，通量為80～120 L／（m2·h），跨膜壓差為0.3~0.6 MPa，能耗為3~6 kW·h／m3。超濾進(jìn)水箱1個(gè)，V＝5 m3；自清洗過濾器1臺，過濾精度為800 μm；UF循環(huán)泵1臺，Q＝150 m3／h，H＝35 m，P=45 kW；UF進(jìn)水泵2臺，Q＝3 m3／h；H＝25 m；P=1.5 kW；在線CIP清洗系統(tǒng)1套，4~8周清洗1次。

（6）NF系統(tǒng)。NF膜組件分三段式排列，采用4040型抗污染型膜元件，膜元件數(shù)為15只，采用5只裝的膜殼3只，膜面積為7.2 m2／只，設(shè)計(jì)膜通量為16 L／（m2·h），UF系統(tǒng)操作壓力為1.5 MPa，系統(tǒng)回收率為85%，溫度為25℃。設(shè)中間水箱1個(gè)，V＝5 m3；進(jìn)水泵1臺，Q＝2.5 m3／h，H＝35 m，P＝0.75 kW；增壓泵1臺，Q＝2.5 m3／h，H＝150 m，P＝3.0 kW；濃水循環(huán)泵2臺，Q＝2.5 m3／h，H＝40 m，P＝0.75 kW；精密過濾器2臺，過濾精度為5 μm，Q＝3 m3／h；阻垢劑、pH值調(diào)節(jié)劑加藥裝置各1套；在線CIP清洗系統(tǒng)1套。

（7）納濾濃縮液儲池。1座，防滲土池結(jié)構(gòu)，全地下式，有效容積為150 m3。

5 工程運(yùn)行效果

實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理后的出水達(dá)到GB 16889—2008一般地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)，主要污染物處理效果見表2。

表2 各工藝段去除率效果（2011~2012年平均值）Tab.2Pollutants removal efficiency of each process section（2011-2012 annual mean）

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

工程投資約為500萬元。人工費(fèi)用為2.95元／t，電耗為16.17元／t，藥劑費(fèi)為5.50元／t，運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)為24.62元／t。

7 結(jié)語

（1）采用UASB-外置式MBR-NF組合工藝處理垃圾滲濾液，處理后的出水達(dá)到GB 16889—2008一般地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷（F／M）下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低，降低了污泥處理費(fèi)用。外置式MBR高效集成，占地面積小，節(jié)省用地。

（2）本工程主要污染物CODCr、BOD5得以有效降解，硝化部分對NH3-N的去除率為95%以上，反硝化率為98%~99%。無二次污染，NF深度處理耐沖擊負(fù)荷，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。

［1］寧蔚，施衛(wèi)紅，陸濤.混凝沉淀－UASB－AS－氣浮工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（6）：84－86.

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Project example of landfill leachate treatment by UASB-external MBR-NF combined process

ZHAO Miao1，LIU He2
（1.ProMinent Dosiertechnik GmbH,Dalian 116600,China;2.Jilin XinjinEr Technical Co.,Ltd., Changchun 130000,China）

Using UASB-external MBR-NF combined process to treat domestic landfill leachate,the treatment scale was 50 m3/d.The design and operation condition of the said project was introduced.The running result showed that,the said process had strong anti-shock loading capacity and high biodegradation efficiency,the effluent water quality was stable.The effluent water quality met the specification for common pollutants discharge in GB 16889-2008 Standard for Pollution Control on the Landfill Site of Municipal Solid Waste.

UASB;external MBR;NF;landfill leachate

X703.1

B

1009－2455（2016）06－0068－03

趙淼（1981－），女，吉林長春人，助理工程師，本科，主要從事污水、工業(yè)用水處理工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，（電子信箱）carolina2004＠163.com。

2016-08-05（修回稿）