環(huán)流曝氣雙段式滲濾液的處理工藝

尹 貞，吳海鎖，李月中，浦燕新，朱衛(wèi)兵

（1.維爾利環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司，江蘇常州213125;2.江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇南京210036）

根據(jù)我國(guó)垃圾處理“無(wú)害化、減量化、資源化”的指導(dǎo)原則，我國(guó)的許多城市已建造了不同規(guī)模的垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。其中小城鎮(zhèn)主要建造的填埋場(chǎng)規(guī)模約80～150 t/d，雖然由此產(chǎn)生的垃圾滲濾液排放量小，但是污染威力不可小視。由于中小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后等原因，治理資金投入不足，缺乏專業(yè)技術(shù)管理人員，垃圾滲濾液處理的理論和實(shí)踐薄弱。

目前，我國(guó)生活垃圾滲濾液處理技術(shù)大致分為兩類：一是以“生化處理+膜深度處理”為核心單元的滲濾液處理工藝；二是以“物化處理”為核心單元的滲濾液處理工藝。但是現(xiàn)有以傳統(tǒng)射流曝氣為主的“生化處理+深度處理”工藝存在施工周期長(zhǎng)、能耗高、占地面積大等問(wèn)題，而“物化處理”存在工藝復(fù)雜、出水不穩(wěn)定、處理成本高等問(wèn)題。因此，尋找一種投資省、施工周期短、占地面積小、操作簡(jiǎn)便、清液得率高、出水穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的工藝成為滲濾液處理領(lǐng)域最重要的工作之一。

1 技術(shù)介紹

環(huán)流曝氣雙段式工藝是一種高效的滲濾液處理工藝，主要由環(huán)流生化段和膜處理深度段組成。環(huán)流生化段主要包括：均質(zhì)單元、前置反硝化單元、出水收集單元、環(huán)流生化反應(yīng)單元、脫氣單元、后置反硝化單元、緩沖單元、剩余污泥脫水單元及輔助單元。膜處理深度段主要包括：外置式超濾單元、納濾單元、納濾濃液減量單元及反滲透單元。

其中環(huán)流生化段中的環(huán)流生化反應(yīng)單元，內(nèi)部設(shè)置環(huán)流曝氣器，是一種特有的兩相噴嘴，滲濾液通過(guò)特有的環(huán)流曝氣器進(jìn)入反應(yīng)罐，同時(shí)將空氣從噴嘴的中心管吸入，空氣通過(guò)噴嘴在剪切紊流區(qū)形成微小氣泡，劇烈的紊流可以使氣泡達(dá)到兩次曝氣效應(yīng)。單元內(nèi)培養(yǎng)有曝氣活性污泥，能代謝去除廢水中的高濃度有機(jī)質(zhì)，將滲濾液中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。環(huán)流生化反應(yīng)單元有效水深10～12 m，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓只需4～6 m，水力停留時(shí)間控制在30～60 h，污泥濃度為13～30 g/L，溶解氧控制在2～8 mg/L，硝化速率為0.07～0.10 kg NH-N/kg TS·d，容積負(fù)荷為0.9～1.4 kg NH-N/m·d，氨氮去除率≥95%。

經(jīng)過(guò)環(huán)流生化段處理的BOD、氨氮等已經(jīng)達(dá)到或接近排放標(biāo)準(zhǔn)，但是難生化降解的有機(jī)物形成的COD、鹽分和色度仍然超標(biāo)，膜處理深度段對(duì)生化段出水進(jìn)行深度處理，使得最終出水達(dá)標(biāo)排放或者回用。

2 技術(shù)應(yīng)用案例

2.1 瀏陽(yáng)項(xiàng)目

瀏陽(yáng)市城市固體廢棄物處理場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)于2014 年開(kāi)工建設(shè)，土建、生化系統(tǒng)及配套設(shè)施按400 m/d 規(guī)模一次性建成，膜深度處理系統(tǒng)分兩期建設(shè)，一期規(guī)模為日處理垃圾滲濾液200 t。該項(xiàng)目選用了高效環(huán)流曝氣雙段式工藝（以CJR環(huán)流生化+超濾+納濾為主），處理效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)出水達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）中表2標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 上海長(zhǎng)寧項(xiàng)目

長(zhǎng)寧區(qū)廢棄物綜合處置中心為2010年上海世博會(huì)配套環(huán)衛(wèi)建設(shè)項(xiàng)目，工程分期建成，目前主要承擔(dān)上海市長(zhǎng)寧區(qū)固體廢棄物處理。長(zhǎng)寧區(qū)廢棄物綜合處置中心內(nèi)滲濾液主要來(lái)源于800 t/天的垃圾中轉(zhuǎn)站及60 t/天的餐廚垃圾處理廠。2016 年前，處置中心尚未建設(shè)滲濾液處理設(shè)施，廠內(nèi)滲濾液由槽罐車定期運(yùn)送至江橋焚燒廠的垃圾滲濾液處理站處理。2016年處置中心內(nèi)開(kāi)始建設(shè)處理量為100 m/d 的滲濾液處理設(shè)施。由于滲濾液污染物濃度高，現(xiàn)場(chǎng)用地狹小，形狀極不規(guī)則，該項(xiàng)目選用了高效環(huán)流曝氣雙段式工藝（以CJR 環(huán)流生化+超濾為主），該工藝處理效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)出水達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/445-2009）標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 沈陽(yáng)老虎沖擴(kuò)容項(xiàng)目

沈陽(yáng)老虎沖垃圾場(chǎng)積存滲濾液較多，原有系統(tǒng)不能完全滿足日益增長(zhǎng)的滲濾液處理需求，因此于2019 年進(jìn)行擴(kuò)容改造。滲濾液污染物濃度高，成分復(fù)雜，氨氮含量高，屬高濃度有機(jī)廢水，主要污染物表征值為COD、NH-N、SS等。根據(jù)老虎沖垃圾處理園區(qū)及周邊環(huán)境保護(hù)需求，擴(kuò)容新增處理量500 m/d滲濾液處理系統(tǒng)，采用“水質(zhì)均衡+CJR 環(huán)流生化+納濾+反滲透”作為主體工藝路線，項(xiàng)目于2020年進(jìn)入試運(yùn)行階段，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)滲濾液處理站污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

3 技術(shù)創(chuàng)新

環(huán)流曝氣雙段式工藝投資省、占地面積小、操作簡(jiǎn)便、出水穩(wěn)定，但在應(yīng)對(duì)一些應(yīng)急項(xiàng)目上，還需要進(jìn)一步提升其響應(yīng)速度。為此，在原有技術(shù)上進(jìn)一步創(chuàng)新，將工藝形成產(chǎn)品化，將環(huán)流生化段中的各反應(yīng)單元制作成同直徑的鋼罐形式，按流程順序依次排列成U形。根據(jù)不同的處理量對(duì)應(yīng)的鋼罐個(gè)數(shù)進(jìn)行核算，盡量符合雙數(shù)，便于項(xiàng)目形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。

創(chuàng)新后的環(huán)流曝氣雙段式工藝設(shè)備大多采用可以運(yùn)輸?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)罐體及撬裝式裝備，整套系統(tǒng)到達(dá)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)定位好后，只要將各系統(tǒng)間的外部管道連接好就可以進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，整體安裝方便，施工周期短。

工藝中的膜處理深度段的流程是可以根據(jù)項(xiàng)目所要達(dá)到的出水排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有機(jī)組合。針對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)：《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8979-1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，膜處理深度段只需選用“外置超濾單元”，出水可以達(dá)標(biāo)納管排放。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)濃度過(guò)高時(shí)，可以考慮選擇加上納濾單元作為系統(tǒng)保障措施；針對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)：《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）表2 標(biāo)準(zhǔn)，膜處理深度段選用“外置超濾單元+納濾單元”，出水清液可以達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)可以考慮增加納濾濃液減量單元對(duì)濃縮液進(jìn)行減量處理，以減少濃縮液后端的處理壓力。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求也可以選擇增加一組反滲透模塊對(duì)系統(tǒng)出水進(jìn)行保障；針對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)：《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。膜處理深度段選用“外置超濾單元+納濾+反滲透”工藝，系統(tǒng)清液達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)可以考慮增加納濾濃液減量化模塊對(duì)濃縮液進(jìn)行減量處理。

4 小結(jié)及展望

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，環(huán)流曝氣雙段式滲濾液處理工藝克服了地理位置局限及場(chǎng)地限制的問(wèn)題，避免了厭氧工藝帶來(lái)的安全隱患，實(shí)現(xiàn)了滲濾液處理站的節(jié)能減排目標(biāo)，解決了場(chǎng)地中滲濾液外運(yùn)處理帶來(lái)的困擾，保護(hù)了處理廠區(qū)及周邊的水體及生態(tài)環(huán)境。工藝提升后采用的是運(yùn)輸方便的鋼結(jié)構(gòu)罐體、集成模塊化的設(shè)備、撬裝式系統(tǒng)。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，只要連接各系統(tǒng)間管道就可以調(diào)試運(yùn)行，安裝方便，施工周期短。對(duì)于服務(wù)周期短的滲濾液處理項(xiàng)目，完成項(xiàng)目周期后還可以再次投入到新的項(xiàng)目中去，系統(tǒng)中的設(shè)備能重復(fù)利用。該工藝除了運(yùn)用在滲濾液處理中，還可以為處理其他廢水提供借鑒。