南方某生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理工程改造實(shí)例

文_郭亞嬌 廈門峻鴻環(huán)境固廢處置有限公司

目前，城市生活垃圾的處置及垃圾滲濾液的處理問題備受關(guān)注，滲濾液處理工藝主要是MBR+NF+RO的組合工藝，先通過生物降解實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物和含氮化合物的去除，后續(xù)的膜處理工藝保證出水的達(dá)標(biāo)排放。MBR單元耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，占地面積小，自動(dòng)化程度高，但對(duì)安裝、維護(hù)及操作要求較高。本文對(duì)滲濾液處理工藝改造前后系統(tǒng)運(yùn)行狀況及主要污染物去除效果進(jìn)行比較，為有效處理城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液提供工程實(shí)例參考和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

1 原工程概況

南方某垃圾滲濾液處理工程于2009年完成建設(shè)，2010年經(jīng)調(diào)試后投入運(yùn)行。該滲濾液處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為800m3/d，處理工藝采用“外置式MBR+NF+RO”組合工藝(如圖1)，預(yù)計(jì)處理后出水水質(zhì)達(dá)到 《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。改造前各處理單元水質(zhì)參數(shù)如表1所示。由于項(xiàng)目建設(shè)時(shí)并未對(duì)工藝出水總氮(TN)提出明確要求，且滲濾液水質(zhì)、水量變化較大，系統(tǒng)運(yùn)行后，處理效果難以保持穩(wěn)定。此外，工藝實(shí)際處理量遠(yuǎn)不及設(shè)計(jì)處理量，填埋庫區(qū)滲濾液日產(chǎn)生量也大于日處理量，現(xiàn)有工藝處理能力已無法滿足實(shí)際處理需求，大量滲濾液被臨時(shí)儲(chǔ)存在調(diào)節(jié)池中。因此，針對(duì)原有工藝存在的問題對(duì)其加以改造是必要的。

表1 改造前各處理單元水質(zhì)

原工程運(yùn)行中出現(xiàn)的問題主要有：

①實(shí)際處理量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)處理量：工藝設(shè)計(jì)進(jìn)水氨氮(NH4+-N) 500～1500mg·L-1，實(shí) 際 進(jìn) 水NH4+-N 2570～3030mg·L-1之間，遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)的水質(zhì)。由于NH4+-N負(fù)荷過載，在實(shí)際處理中延長(zhǎng)了HRT，使得處理水量低于設(shè)計(jì)值。另一方面，填埋庫區(qū)的滲濾液日產(chǎn)生量較大，現(xiàn)有的工藝已無法滿足實(shí)際需求，必須進(jìn)一步改進(jìn)工藝以提高其處理能力。

②處理工藝脫氮效果不佳：由表1可知，整體來說該處理工藝對(duì)NH4+-N的轉(zhuǎn)化效果較好，而對(duì)硝態(tài)氮(NO3--N)的去除效果并不顯著。表1生化階段出水COD、NO3--N較高，增加了膜系統(tǒng)組件的處理負(fù)荷。若要該工藝出水穩(wěn)定達(dá)到GB16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)一步提升對(duì)NO3--N去除。

2 改造后設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

該工程對(duì)原有的處理設(shè)施（一期工程）進(jìn)行升級(jí)改造，并新建二期工程，一期、二期設(shè)計(jì)總處理規(guī)模為1600m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到GB16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)，各水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)6.0～9.0 500～10000 2000～4000 3000～5000設(shè)計(jì)出水水質(zhì)6.0～9.0 ≤100 ≤25 ≤40

3 改造后工藝設(shè)計(jì)

3.1 改造后工藝流程圖（圖2）

3.2 改造后工藝原理

滲濾液由填埋場(chǎng)、焚燒廠收集系統(tǒng)收集至調(diào)節(jié)池，由調(diào)節(jié)池提升泵提升至水質(zhì)均衡池，之后在水質(zhì)均衡池通過調(diào)配不同來源的新、老滲濾液以獲得合適的碳氮比。在水質(zhì)均衡池前端設(shè)有過濾精度為1mm的全自動(dòng)過濾器，并于水質(zhì)均衡池內(nèi)部設(shè)有機(jī)械攪拌機(jī)，以便于將滲濾液混合均勻，同時(shí)避免懸浮物沉積。另建有一座高濃度滲濾液儲(chǔ)存池，可以儲(chǔ)存垃圾焚燒廠的滲濾液，焚燒廠滲濾液可以通過水質(zhì)調(diào)配泵進(jìn)行水質(zhì)調(diào)配，也可直接進(jìn)入均衡池進(jìn)行水質(zhì)調(diào)配。

圖1 改造前工藝流程示意圖

圖2 改造后工藝流程

MBR-生化處理系統(tǒng)包括一級(jí)反硝化池、一級(jí)硝化池(包括硝化1池、硝化2池、硝化3池三個(gè)池子)、二級(jí)反硝化池、二級(jí)硝化池，后進(jìn)入超濾分離系統(tǒng)(進(jìn)入超濾前增加過濾裝置)。由于滲濾液進(jìn)水的NH4+-N濃度及TN濃度較高，設(shè)置兩級(jí)反硝化-硝化處理，可以保證高的總氮去除率。設(shè)計(jì)池內(nèi)污泥濃度為15g·L-1。在硝化池中，通過高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機(jī)物，將NH4+-N和部分有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，一部分回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成無毒無害無機(jī)物——氮?dú)?N2)，排入大氣。

經(jīng)過生化處理的超濾出水部分指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到GB16889-2008中排放標(biāo)準(zhǔn)，但是出水色度和難生化降解的有機(jī)物形成的COD仍然超標(biāo)。

超濾分離系統(tǒng)處理的超濾出水進(jìn)入后續(xù)的納濾系統(tǒng)，截留超濾出水中難降解有機(jī)物，降低出水色度，使得出水基本達(dá)到GB16889-2008中排放標(biāo)準(zhǔn)。納濾的清液產(chǎn)水率保持在85%以上。為滿足相關(guān)規(guī)定出水水質(zhì)要求，后續(xù)設(shè)計(jì)反滲透對(duì)納濾出水進(jìn)行深度處理，達(dá)到中水回用要求。

3.3 改建及新增構(gòu)筑物

該處理設(shè)施生化系統(tǒng)改建及新增構(gòu)筑物如表3所示。

表3 改造后主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

4 改造后工藝運(yùn)行調(diào)控

4.1 外加碳源的改變

相對(duì)于大分子碳源物質(zhì)，小分子碳源物質(zhì)在提高反硝化速率方面更有優(yōu)勢(shì)。改造前選用固體葡萄糖作為外加碳源，以葡萄糖作為反硝化單一碳源時(shí)，總氮脫除效率較低。當(dāng)添加甲醇、乙酸作為外加碳源時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)去除效果好，由于甲醇具有毒性，且極易揮發(fā)，乙酸為小分子有機(jī)酸，更容易被微生物利用，能夠有效加快新城代謝速率，故選擇乙酸作為外加碳源。

4.2 微生物營養(yǎng)組成比例調(diào)節(jié)

為了能最大程度上降解有機(jī)污染物，需要為微生物營造一個(gè)最佳的生長(zhǎng)生活環(huán)境，其中好氧生物處理中微生物所需“食物”的最佳比例為碳：氮：磷=100：5：1，調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)乙酸用量增加時(shí)，總氮去除率無明顯提升，后通過添加適量磷酸二氫鉀以滿足微生物對(duì)磷元素的需求，從而取得最佳脫氮效果。

5 改造后處理效果

本工程總投資1.116億元，包括進(jìn)水配水工程，一期改造工程，二期新建工程，在線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等設(shè)備及相關(guān)附屬配套工程。2018年10月一期提升改造完成開始進(jìn)入調(diào)試，通過對(duì)生化進(jìn)水量、曝氣量、溫度、pH等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，穩(wěn)定運(yùn)行半年后對(duì)各個(gè)處理系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)出水指標(biāo)均符合GB16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)，具體監(jiān)測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 改造后系統(tǒng)各部分出水水質(zhì)

6 結(jié)語

本工程采用預(yù)處理+MBR+NF+RO工藝處理城市生活垃圾滲濾液，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到GB16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)。筆者通過對(duì)該填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝的調(diào)試及總結(jié)分析，提供部分經(jīng)驗(yàn)以供參考。

①優(yōu)化生化階段的工藝：通過增加硝化反硝化罐，提高水力停留時(shí)間，更進(jìn)一步的脫氮，二級(jí)硝化反應(yīng)后氨氮的去除率達(dá)到99.9%，總氮的去除率達(dá)到94%，本工藝適用于氨氮含量高、碳氮比失調(diào)、可生化性差的垃圾滲濾液的處理。

②外加碳源的篩選：本工程調(diào)試期間，外加碳源分別使用固體葡萄糖、液體乙酸鈉、液體甲醇、液體乙酸等四種碳源，調(diào)試期間通過對(duì)以下水質(zhì)參數(shù)：pH、DO、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN等的比較及前人研究總結(jié)，確定乙酸為最佳外加碳源。

③NF膜對(duì)COD、NH4+-N截留率較好，對(duì)TN的截留率較差；RO膜對(duì)COD、NH4+-N及TN截留率高，脫除效果明顯。