某中后期垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)升級改造工程實例

劉雙，夏傳，蔣曉云，李志

（1.長沙華時捷環(huán)?？萍及l(fā)展股份有限公司，湖南長沙 410000；2.長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙 410014）

垃圾滲瀝液是一種含有有毒有害物質(zhì)的高濃度有機廢水〔1〕，其水質(zhì)、水量因垃圾填埋場的規(guī)模大小、垃圾組成、填埋方式、運行時間長短以及季節(jié)的不同而存在很大差異。工程上常采用“生化+膜深度處理”組合工藝〔2-4〕或者“純膜系統(tǒng)”〔5-6〕對滲瀝液進行處理。膜系統(tǒng)產(chǎn)生約20%～30%的含有高污染物、高鹽分的濃縮液并回灌填埋場，隨著年限的增加，滲瀝液中的含鹽量超過一定限值，對微生物產(chǎn)生明顯的毒害抑制作用，為滲瀝液的處理增加了難度。而中后期垃圾滲瀝液具有高鹽分、高污染物、低碳氮比、可生化性差等特點，其處理問題成為垃圾填埋場運行的一大難題〔7-9〕。

以某生活垃圾填埋場滲瀝液處理升級改造工程為例，采用“預(yù)處理+高抗逆耐鹽菌生化+膜深度處理”組合工藝處理中后期滲瀝液，旨在為垃圾滲瀝液處理提供一種解決方案。

1 工程概況

某生活垃圾填埋場于2007年建成并投入使用，垃圾無害化處理量為350 t/d。滲瀝液處理站一期工程于2012年建成運行，處理工藝為“中溫厭氧+膜生物反應(yīng)（MBR）+RO系統(tǒng)”，處理規(guī)模為200 m3/d。隨著城市居住人數(shù)的不斷增長，生活垃圾填埋量由350 t/d增加至550 t/d，滲瀝液產(chǎn)生量超過一期處理量。隨著填埋年限的增加，滲瀝液水質(zhì)逐漸老齡化，主要表現(xiàn)：（1）碳氮比（＜0.76）失衡，碳源嚴重不足；（2）膜濃縮液回灌引起垃圾滲濾液鹽分偏高，對普通生物菌群有明顯的毒害抑制作用〔10〕，生化系統(tǒng)難以正常運行。

本工程針對一期存在的問題進行升級改造，設(shè)計規(guī)模由200 m3/d提升至300 m3/d，改造后滲瀝液處理系統(tǒng)采用“預(yù)處理+高抗逆耐鹽菌生化+外置式UF+NF+兩級RO”的組合工藝，膜濃縮液采用DTRO系統(tǒng)進行濃縮減量。

2 設(shè)計進出水水質(zhì)

本工程進水按照連續(xù)取樣檢測取平均值確定，設(shè)計出水滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中表2標準，主要進出水水質(zhì)指標見表1。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)Table 1 Designed water quality of the influent and effluent

3 工程設(shè)計

3.1 工藝流程

從設(shè)計進水水質(zhì)指標可以看出，該垃圾滲瀝液具有高鹽分、高氨氮、低碳氮比等特點。如采用傳統(tǒng)生化工藝，需要投加大量碳源維持系統(tǒng)運行，且微生物在高鹽環(huán)境下受到抑制，活性不高，去除效率低下。如僅采用以膜系統(tǒng)為主的工藝，雖產(chǎn)水可滿足排放要求，但污染物無法從系統(tǒng)消除，濃水回灌將導(dǎo)致污染物富集。因此，針對滲瀝液特點和處理要求，經(jīng)綜合比選，本工程采用“高抗逆耐鹽菌生化+膜系統(tǒng)”的組合工藝路線，具體工藝流程見圖1。

圖1 升級改造后的工藝流程Fig.1 Process flow after upgrading

3.2 工藝流程概述

（1）調(diào)節(jié)池（利舊）。垃圾滲瀝液通過收集進入調(diào)節(jié)池，進行均質(zhì)、均化。

（2）預(yù)處理裝置。滲瀝液由提升泵提升進入預(yù)處理裝置，在系統(tǒng)內(nèi)投加絮凝劑，通過吸附、架橋、交聯(lián)等作用〔11〕使水中的膠體微粒凝聚、沉淀，滲瀝液中的部分COD及氨氮黏附在膠體上去除，以降低生化系統(tǒng)的負荷。

（3）反硝化、硝化池（利舊改造）。滲瀝液經(jīng)預(yù)處理裝置處理后經(jīng)泵提升至反硝化池，與硝化池回流液進行反硝化反應(yīng)，消耗有機物使硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣，之后進入硝化池，通過好氧微生物使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，同時將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。該系統(tǒng)同時接種市政污水廠種泥及高抗逆耐鹽菌種，耐鹽菌種投加量為反硝化及硝化池總池容的0.4%。

（5）外置式UF系統(tǒng)。滲瀝液經(jīng)硝化池后泵至UF系統(tǒng)進行泥水分離，UF進水泵將硝化池內(nèi)的混合液提升至UF環(huán)路，微生物菌體通過高效UF系統(tǒng)從出水中分離，確保大于20 nm的顆粒物、微生物和COD相關(guān)的懸浮物截留在系統(tǒng)內(nèi)。

（6）除硬度系統(tǒng)。滲瀝液由UF系統(tǒng)至除硬度系統(tǒng)，通過投加Na2CO3與NaOH使Ca2+、Mg2+形成沉淀從而降低其硬度，出水經(jīng)纖維球過濾器過濾后進入NF進水罐。

（7）NF系統(tǒng)。滲瀝 液 由NF進水罐 泵 入NF系統(tǒng)，進一步對滲瀝液中的有機物、氨氮、鹽分等物質(zhì)進行截留，產(chǎn)水進入NF產(chǎn)水池進行收集，濃水最終進入DTRO系統(tǒng)。

（8）RO系統(tǒng)。NF產(chǎn)水罐水依次進入RO1、RO2系統(tǒng)，RO系統(tǒng)高效地截留污水中溶解態(tài)的無機和有機污染物，確保出水最終穩(wěn)定達標。

（9）DTRO系統(tǒng)。NF系統(tǒng)和RO1系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水進入DTRO系統(tǒng)進行進一步濃縮減量，經(jīng)濃縮后的濃水最終回灌至填埋場，產(chǎn)水則進入RO2系統(tǒng)進行處理。

（10）污泥池。預(yù)處理裝置、反硝化池、硝化池、UF系統(tǒng)及除硬度系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進入污泥池，污泥池中的污泥經(jīng)壓濾機進行壓濾，確保含水率小于80%后，送至填埋場進行處置，濾液返回至調(diào)節(jié)池。

3.3 工藝主要技術(shù)參數(shù)

3.3.1 預(yù)處理裝置

新增預(yù)處理裝置1套，由絮凝單元和沉淀單元組成，絮凝采用機械絮凝，絮凝時間20 min，沉淀采用斜管沉淀工藝，表面水力負荷為2 m3/（m2·h）。

3.3.2 A/O-MBR系統(tǒng)

反硝化池-A池（由原有厭氧反應(yīng)器改造）1座，直徑為9.5 m，有效水深為10 m，有效容積為708 m3，MLSS為12 g/L，設(shè)計脫氮速率為（20℃）0.03 kg/（kg·d），水力停留時間為1.77 d。

硝化池-O池（由原有缺氧、好氧池改建）1座，尺寸（17.7+8.4）m×9.5m×4.8 m，有效水深為4.2 m，有效容積為1 045 m3，設(shè)計MLSS為12 g/L，設(shè)計污泥齡為24.2 d，污泥負荷為0.18 kg/（kg·d）（以BOD5計），硝化速率為0.055 kg/（kg·d），水力停留時間為2.61 d，硝化液回流比取200%～600%。

3.3.3 膜處理系統(tǒng)

膜處理系統(tǒng)（新增）包括外置式UF、NF、RO1、RO2、DTRO系統(tǒng)等，置于現(xiàn)有生產(chǎn)服務(wù)用房內(nèi)。膜系統(tǒng)每日設(shè)計工作時間均為20 h，UF系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量為20 m3/h；NF系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量不低于16 m3/h；RO1系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量不低于11 m3/h；RO2系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量不低于15 m3/h；DTRO系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量不低于11 m3/h。

3.3.4 除硬度系統(tǒng)

新增除硬度系統(tǒng)1套，設(shè)計處理水量為20 m3/h，包括除硬度反應(yīng)池、絮凝池、沉淀池及過濾器，反應(yīng)池水力停留時間為27 min；絮凝池水力停留時間為13 min，反應(yīng)池設(shè)機械攪拌；沉淀采用斜管沉淀，表面水力負荷為1.35 m3/（m2·h）。過濾器采用纖維球過濾器，設(shè)2套串聯(lián)，設(shè)計最高濾速為25 m/h。

3.3.5 計量渠

新建計量渠1座，出水流量15 m3/h，尺寸4.9m×0.65 m，采用5#巴歇爾槽，設(shè)超聲波液位計。

3.3.6 污泥池

污泥池利舊，尺寸3m×3m×4.7 m，有效容積為36 m3，收集預(yù)處理裝置排泥、剩余污泥及除硬度系統(tǒng)排泥。采用由石灰和PAC組成的無機調(diào)理劑對污泥進行調(diào)理，石灰和PAC投加量均按照絕干泥總質(zhì)量的5%投加。

3.3.7 污泥脫水間

新建污泥脫水間1座，配備板框壓濾機1臺，每天工作2～3班次。板框壓濾機過濾面積為80 m2，濾室容積為1.28 m3，濾室數(shù)量為50個，功率為4.0 kW。壓濾機泥餅運送至垃圾填埋場衛(wèi)生填埋，濾液重力回流至硝化池。

3.4 改建及新增構(gòu)筑物

該工藝系統(tǒng)構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)Table 2 Main structures and design parameters

4 處理效果

本工程于2021年4月完成調(diào)試運行，2021年8月部分監(jiān)測值見表3，并與《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中表2限值作比較。

表3 出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)Table 3 Effluent quality monitoring data

由表3可知，經(jīng)高抗逆耐鹽菌生化處理后（硝化池出水）的COD、NH3-N、TN去除效果明顯，其去除率分別為33.8%～48.3%、67.2%～73.9%、58.3%～66.1%。計量渠出水優(yōu)于標準限值，滿足設(shè)計要求。

5 工程投資及運行費用

本項目總投資包括工程建設(shè)費用（含設(shè)備購置費、安裝調(diào)試費、培訓(xùn)費等3個部分）、工程建設(shè)其他費用及預(yù)備費；本項目總投資估算約2 485.67萬元，其中工程建設(shè)費用2 101.1萬元，工程建設(shè)其他費用266.2萬元，預(yù)備費118.37萬元，運行成本核算后約為84.68元/m3。

6 結(jié)論

某生活垃圾填埋場滲瀝液處理站經(jīng)過升級改造后，采用“預(yù)處理+高抗逆耐鹽菌生化+外置式UF+NF+兩級RO系統(tǒng)”組合工藝，膜系統(tǒng)濃水經(jīng)DTRO系統(tǒng)濃縮減量后回灌，實現(xiàn)滲瀝液無害化處理。工程實踐證明，該滲瀝液處理工藝，運行穩(wěn)定，處理效果好，出水水質(zhì)能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）表2排放標準，可為我國中后期垃圾滲瀝液處理升級改造提供經(jīng)驗及參考。