垃圾滲濾處理兩級(jí)AO+內(nèi)置式超濾+兩級(jí)納濾技術(shù)

天津某垃圾填埋場(chǎng)于2005年建成并投入使用，整個(gè)場(chǎng)區(qū)占地約66.67hm2，分為管理區(qū)和填埋庫(kù)區(qū)。填埋庫(kù)區(qū)共分兩期建設(shè)，一期庫(kù)區(qū)占地約20.35×104m2，有效庫(kù)容為400×104m3，2018年底已達(dá)到使用壽命進(jìn)行封場(chǎng)覆蓋；二期庫(kù)區(qū)占地約22.58×104m2，于2019年建成并投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)垃圾填埋規(guī)模為1800t/d。填埋場(chǎng)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(pán)+納濾+反滲透處理工藝，出水水質(zhì)達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889―2008）中的表2排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著二期填埋庫(kù)區(qū)的啟用，面對(duì)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(mén)決定擴(kuò)建該垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站。

1、設(shè)計(jì)規(guī)模

根據(jù)《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)導(dǎo)則》（RISN―TG023―2016）要求，生活垃圾填埋場(chǎng)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(yàn)公式法（浸出系數(shù)法）進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，滲濾液處理規(guī)模還應(yīng)綜合考慮滲濾液產(chǎn)量、調(diào)節(jié)池容積、填埋運(yùn)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(jì)算并考慮一定安全系數(shù)，該垃圾填埋場(chǎng)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(kuò)建工程設(shè)計(jì)規(guī)模為700m3/d。

2、設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

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

具體設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)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(fù)雜、水質(zhì)水量波動(dòng)大等特點(diǎn)，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(yīng)用較多的是MBR工藝，處理對(duì)象主要是滲濾液中的有機(jī)污染物及氨氮等。深度處理工藝包括納濾、反滲透、高級(jí)氧化等，應(yīng)用較多的為納濾、反滲透膜法，處理對(duì)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(dá)標(biāo)，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(chǎng)、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(yán)重、清洗頻繁、不能連續(xù)可靠運(yùn)行等問(wèn)題，故沒(méi)有得到大面積推廣應(yīng)用。而對(duì)于納濾濃縮液，在通過(guò)強(qiáng)氧化劑氧化后，能夠降低有機(jī)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(duì)納濾濃縮液采用高級(jí)氧化工藝進(jìn)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定本工程滲濾液采用兩級(jí)AO+內(nèi)置式超濾+兩級(jí)納濾處理工藝，一級(jí)納濾濃縮液采用芬頓高級(jí)氧化處理工藝，二級(jí)納濾濃縮液則直接回流至超濾出水池，工藝流程見(jiàn)圖1。

3.2 工藝流程

新老滲濾液按照設(shè)計(jì)配比進(jìn)入填埋場(chǎng)內(nèi)現(xiàn)狀鋼混調(diào)節(jié)池，經(jīng)提升后首先進(jìn)入均衡池，與其他回流污水混合、均質(zhì)后進(jìn)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(jìn)水中的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，同時(shí)減少硝化池中用于降解有機(jī)污染物所需的氧量。采用二級(jí)硝化反硝化，當(dāng)一級(jí)反硝化和硝化脫氮不完全時(shí)，殘留的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮可在二級(jí)反硝化和硝化反應(yīng)池中進(jìn)一步反應(yīng)，從而保障脫氮完全和出水總氮達(dá)標(biāo)。

二級(jí)生化出水進(jìn)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(jìn)入膜反應(yīng)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(jìn)入超濾出水池，剩余污泥則進(jìn)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(shí)氣液向上的剪切力來(lái)實(shí)現(xiàn)膜表面的錯(cuò)流效果，減少對(duì)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(diǎn)是運(yùn)行能耗低，節(jié)省運(yùn)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(jìn)入后續(xù)深度處理系統(tǒng)。垃圾滲濾液常見(jiàn)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(jí)納濾處理工藝，一級(jí)納濾系統(tǒng)清液得率80%，濃縮液進(jìn)入濃縮液處理系統(tǒng)后出水回流至均衡池，清液則進(jìn)入二級(jí)納濾進(jìn)一步去除殘余污染物；二級(jí)納濾系統(tǒng)清液得率85%，出水進(jìn)入清水池經(jīng)檢測(cè)達(dá)標(biāo)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(jí)芬頓高級(jí)氧化工藝處理。濃縮液經(jīng)過(guò)一級(jí)芬頓氧化反應(yīng)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(guò)二級(jí)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(guò)兩級(jí)芬頓氧化反應(yīng)處理后，出水回流至均衡池。系統(tǒng)產(chǎn)生的化學(xué)污泥進(jìn)入化學(xué)污泥脫水系統(tǒng)，脫水濾液回流至一級(jí)芬頓反應(yīng)池，泥餅填埋處置。

3.3 主要單元設(shè)計(jì)參數(shù)

①調(diào)節(jié)池（現(xiàn)有）

填埋場(chǎng)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(tái)二期滲濾液處理進(jìn)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(jí)反硝化池、一級(jí)硝化池、二級(jí)反硝化池、二級(jí)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(jì)經(jīng)驗(yàn)，兩級(jí)硝化反硝化池設(shè)計(jì)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(jì)尺寸見(jiàn)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(chǔ)罐等設(shè)備。設(shè)備參數(shù)：一級(jí)硝化射流泵6臺(tái)，Q=560m3/h、H=130kPa、N=30kW；二級(jí)硝化射流泵2臺(tái)，Q=150m3/h、H=130kPa、N=11kW；內(nèi)回流泵4臺(tái)（2用2備），Q=525m3/h、H=130kPa、N=30kW；冷卻水泵2臺(tái)，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；污水冷卻泵2臺(tái)，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；板式換熱器2臺(tái)，換熱量2000kW。

③納濾系統(tǒng)

本工程深度處理設(shè)施為兩級(jí)納濾系統(tǒng)，均采用聚酰胺復(fù)合膜，單支膜面積37m2。一級(jí)納濾設(shè)置72支，膜通量約為12L/（m2?h），清液得率80%；二級(jí)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(jìn)水泵、清洗加藥泵和生化鼓風(fēng)機(jī)、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(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1備），Q=120~140m3/min、P=70kPa、N=200kW；超濾膜吹掃羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)（2用1備），Q=12.5m3/min、P=5kPa、N=18.5kW；超濾反沖洗水泵2臺(tái)，Q=20m3/h、H=100kPa、N=1.5kW；超濾清洗水泵2臺(tái)，Q=10m3/h、H=100kPa、N=0.55kW；一級(jí)納濾進(jìn)水泵4臺(tái)（3用1備），Q=20m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；一級(jí)納濾高壓泵3臺(tái)，Q=25m3/h、H=1.5MPa、N=15kW；一級(jí)納濾循環(huán)泵9臺(tái)，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；二級(jí)納濾進(jìn)水泵3臺(tái)（2用1備），Q=25m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；二級(jí)納濾高壓泵2臺(tái)，Q=20m3/h、H=1.2MPa、N=11kW；二級(jí)納濾循環(huán)泵4臺(tái)，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；濃縮液提升泵3臺(tái)（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(jí)芬頓高級(jí)氧化工藝處理，設(shè)計(jì)Fenton組合水池1座。設(shè)計(jì)兩級(jí)Fenton反應(yīng)沉淀池，尺寸見(jiàn)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(jí)芬頓循環(huán)泵，Q=15m3/h、H=160kPa、N=1.5kW，每級(jí)2臺(tái)（1用1備）；一/二級(jí)芬頓排泥泵，Q=20m3/h、H=150kPa、N=2.2kW，每級(jí)2臺(tái)（1用1備）；芬頓催化塔2座，?1.2m×6.0m；出水提升泵2臺(tái)（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(xué)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(dá)到60%，生化污泥脫水濾液回流至均衡池，化學(xué)污泥脫水濾液回流至一級(jí)Fenton反應(yīng)池，泥餅填埋處置。主要設(shè)備參數(shù)：生化污泥進(jìn)料泵2臺(tái)，Q=25m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=18.5kW；化學(xué)污泥進(jìn)料泵1臺(tái)，Q=10m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=11kW；濃縮機(jī)進(jìn)泥泵4臺(tái)（2用2備），Q=50m3/h、H=300kPa、N=11kW；帶式濃縮機(jī)2臺(tái)，處理量40~50m3/h；生化污泥板框壓濾機(jī)2臺(tái)，過(guò)濾面積200m2；化學(xué)污泥板框壓濾機(jī)1臺(tái)，過(guò)濾面積80m2；生化污泥壓榨泵2臺(tái)，Q=8m3/h、H=1.48MPa、N=5.5kW；化學(xué)污泥壓榨泵1臺(tái)，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(yùn)行16個(gè)月。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于新鮮滲濾液不足，導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)水COD、氨氮及總氮值偏低，通過(guò)投加碳源乙酸鈉提高C/N比，系統(tǒng)各項(xiàng)出水水質(zhì)均能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。每日實(shí)際處理污水量平均值為704m3，COD、NH3-N、TN及TP總?cè)コ史謩e達(dá)到99.3%、99.9%、99.0%、92.3%，各工段實(shí)際處理效果見(jiàn)表4。

5、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本擴(kuò)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(wàn)元，其中土建工程費(fèi)3694.75萬(wàn)元，設(shè)備安裝費(fèi)4316.26萬(wàn)元；單位處理成本約117.23元/m3，其中電費(fèi)約40.35元/m3、水費(fèi)約0.64元/m3、藥劑費(fèi)約58.7元/m3。

6、結(jié)語(yǔ)

本工程采用兩級(jí)AO+內(nèi)置式超濾+兩級(jí)納濾工藝處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（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(jí)氧化工藝處理納濾濃縮液，為同類項(xiàng)目膜濃縮液的處置提供了借鑒。本項(xiàng)目解決了該垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理能力不足的問(wèn)題，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。（來(lái)源：湖北省城建設(shè)計(jì)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）