城市垃圾填埋場滲濾液處理技術研究

林 濤

（無錫市宜興生態環境監測站，江蘇 無錫 214200）

1 垃圾滲濾液的處理特點

垃圾滲濾液的主要來源有滲入的降水，流入的地表水即地表徑流和地表灌溉，以及滲入的地下水，垃圾本身含有的水分及其在降解過程中產生的水分[1]。

垃圾填埋場產生的滲濾液其處理過程非常復雜，因此，穩定達標排放就成為了日常工作管理中的難點。因受到物理、化學、生物等因素的影響，導致滲濾液的污染指標會在一個較大的范圍內浮動。又由于垃圾填埋場的滲濾液是高濃度的有機類廢水，如果不經過合格處理就直接排入自然環境，將會對環境產生較大影響，所以，必須要對垃圾滲濾液進行有效處理，且必須待其處理達標后才能外排。

一座中型規模的垃圾填埋場，滲濾液量約150 t/d，經處理后，要滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889—1997）中二級排放標準，同時，在工藝設計時要留有足夠的設備位置及場地，以便于經處理后的廢水排放升級。

1.1 垃圾滲濾液的特點和處理要點

垃圾滲濾液一般存在高濃度的問題，氨氮的濃度經測算在幾千毫克每升，是普通生活污水的幾倍。因此，高濃度的氨氮會導致生化處理系統效果不佳，也會導致污水中的碳氮比較低，最終會降低生物脫氮的效率。此外，垃圾滲濾液還存在可生化性較低的特點，其填埋時間越長，可生化性越差，且在填埋早期的生化性雖然比晚期好，但不能完全依靠生化工藝處理。

1.2 國內滲濾液的處理情況

在垃圾填埋初期，一般會使用厭氧和好氧的處理方式，但其出水無法穩定達標。其中，有部分垃圾填埋場未配套市政污水管網，其產生的垃圾滲濾液無法進入污水管網，這對滲濾液的處理提出了更高要求。由于一般的生化工藝已無法滿足現有的處理要求，所以，當前較好的處理方法有生物處理以及后道深度處理。但也存在一定問題，如在溫差較大的北方地區，冬季氣溫較低，平均每年約有4個月屬于冰封狀態，導致垃圾滲濾液處理系統無法運行，因此，一般采用MBR+鈉濾的處理工藝，系統以A/O生化處理為主，這樣系統啟動運行快，還可以隨時停機。

2 垃圾滲濾液處理工藝流程

滲濾液處理工藝流程如圖1所示。

圖1 滲濾液處理工藝流程

根據廢水的特點、功能、要求及廢水的排放特征，可采用以上工藝對該類廢水進行處理。但由于水中的氨氮較高，選擇廢水處理工藝時需采用A/O硝化反硝化工藝+MBR+NF系統，而硝化池設換熱系統，可將硝化池的水溫控制在25～28 ℃左右，再通過較大的回流比去除廢水中的有機物及氨氮，最后使系統出水達標排放。該工藝硝化及反硝化罐的污泥濃度可高達20～30 g/L，且對有機物的降解能力也很高。同時，為了有效防止UF系統膜孔的阻塞，需在UF進水設自清式過濾器，以去除粒度大于400 um的懸浮物，由此保證UF系統的安全運行。

3 主要設備及結筑物的功能

（1）調節池：由于廢水水質及水量的變化較大，因此，調節池應具有足夠的容量，這樣才能使進入后級系統的水質、水量穩定，所以，需要在工藝中設置一座調節池。其作用在于，促使廢水在池中進行水質、水量調節及均衡，并保證進入后級吹脫系統內的水質、水量的穩定。還要在池底設置穿孔曝氣器，一則防止池中顆粒沉淀，二則起到預曝氣作用，同時，可去除水中的部分氨氮，以減輕后級系統的工作負荷。

（2）進水提升泵：進水提升泵是用于提升調節池內的廢水，以確保廢水經提升后進入反硝化罐。

（3）反硝化罐：反硝化罐在工藝中是用于污水回流、污泥與前級污水的混合攪拌，其回流污水量為500%。在反硝化罐內，可利用水下攪拌機進行攪拌，且要控制溶解氧＜0.5 mg/L。最后使污水及回流液進行充分混合，其設計停留時間為18 h。反硝化罐為鋼防腐結構，設計上升流速為2.9 m/h。

（4）水下攪拌機：水下攪拌機是用于反硝化罐內污泥、回流硝化液及進水的混合攪拌，從而使污泥呈懸浮狀，以保證活性污泥與污水的混合反應。其工藝原理是，攪拌葉輪在電機的驅動下旋轉攪拌使污泥產生旋向射流，并利用沿著射流表面的剪切應力來進行污泥勻質混合，使流場以外的污泥摩擦產生攪拌作用，使其在極度混合的同時形成體積流，且應用大體積流動模式使受控流體得到充分混合。

（5）硝化罐：硝化罐是以活性污泥為載體，以生物膜法活性污泥為主的生物處理裝置。該裝置是使污水中的有機物以及氨氮被吸附降解，從而凈化水質。硝化罐內設有射流曝氣器，控制溶解氧≥2 mg/L，設計停留時間為72 h。硝化罐為鋼防腐結構，設計上升流速為0.73 m/h。

（6）流泵：污水回流泵是用于提升硝化罐內的污水，使其經提升后回流至反硝化罐。

（7）板式換熱器：在工藝中，板式換熱器是用于冷卻硝化罐回流液，以確保硝化罐水溫設定在25～28 ℃之間，且換熱系統采用溫控裝置。

（8）冷卻塔：由于反硝化及硝化系統是一個產能過程，會使系統溫度升高。因此，在系統中，設置冷卻塔可用來冷卻硝化以及反硝化系統的溫度，是為了保證硝化及反硝化系統能在25～28 ℃較適合且反應效率高的條件下運行。玻璃鋼冷卻塔是用于工藝中循環水的冷卻系統，是用來降低水溫，循環使用。

（9）冷卻水泵：冷卻水泵是用于提升循環水，使其經提升后進入板式換熱器，經換熱后的水回冷卻塔進水。

（10）羅茨風機：羅茨風機配套射流曝氣器使用，以提供射流曝氣器微壓空氣，用于硝化池的供氣。在系統中設置二臺，一用一備。

（11）射流泵：射流泵配套射流曝氣器使用，以提供射流曝氣器壓力水，是通過壓力水形成真空吸氣。在系統中設置二臺，一用一備。

（12）射流曝氣器：射流曝氣器是采用法爾管盤式結構，有A（內噴嘴為拉法爾管）和B（外噴嘴為拉法爾管）兩個系列。

（13）泡沫罐：泡沫罐是用于收集以及儲存硝化罐的泡沫，并通過水噴淋消泡。

（14）泡沫泵：泡沫泵是用于提升泡沫罐內的污水，使其經提升后回流至反硝化罐。

（15）潛污泵：潛污泵是用于提升硝化池的污泥，使其經提升后進入垃圾堆放場。

（16）消泡劑加藥裝置：消泡劑加藥裝置是用來向硝化池內投加復合消泡劑，使其與原水中的懸浮物充分混合，令污水里較小粒徑的懸浮物聚凝，從而產生較大粒徑的絮狀顆粒物，方便后級疊片式過濾器更好運轉。

（17）UF進水泵：UF進水泵是用于提升硝化罐內的水，使其經提升后進入自清式過濾器。

（18）自清式過濾器：自沖洗過濾器設在超濾進水泵后，由于超濾系統內循環流速較高，所以，大顆粒的懸浮物經水泵加速后將損壞膜管及水泵葉輪。因此，該裝置用于截留硝化罐出水口的大顆粒懸浮物，防止大顆粒懸浮物阻塞UF系統。

（19）UF循環泵：UF循環泵是用于提升前級水以及超濾系統內水的內循環，是通過內循環提高UF膜組件的表面流速，防止污泥及懸浮物阻塞膜組件。

（20）UF膜組件：管式超濾膜分離技術是一種廣泛應用于溶液和氣體物質分離、濃縮和提純的分離技術。

（21）UF清洗裝置：清洗裝置由清洗水箱、清洗水泵、電加熱器、溫控裝置等組裝而成，是用以滿足超濾系統的循環清洗，需滿足超濾裝置一次清洗用的藥劑量。

（22）UF清液槽：在工藝中，UF清液槽是用于儲存超濾產水，起著調節水量的功能。

（23）UF清液回流泵：清液回流泵是用于提升超濾產水，且當超濾產水不合格時，部分水會提升回流，以保證超濾產水水質。

（24）NF進水泵：NF進水泵是用于提升UF清液槽內的水，使其經提升后進入后級保安過濾器。

（25）阻垢劑加藥裝置：阻垢劑加藥裝置是用來向鈉濾系統進水中投加阻垢劑，通過管道混合器混合，與前級水進行充分混合，以防止鈉濾膜元件濃水側發生結垢現象。

（26）保安過濾器：在工藝中，保安過濾器是用來去除前級系統出水泄漏的機械雜質，以保證出水的清潔度，防止后級鈉濾膜元件及NF增壓泵受損。

（27）NF增壓泵：NF增壓泵是用來向鈉濾裝置提供滲透壓的動力，以滿足鈉濾系統膜元件在設計年限內正常的壓力及流量。

（28）NF清液槽：在工藝中，NF清洗槽是用于儲存鈉濾產水，其起著調節水量的功能。

（29）NF循環泵：NF循環泵是用于提升NF清液槽內的水，使其經提升后回流進入保安過濾器進口，且當鈉濾出水超標時采用循環泵回流。在系統中，循環泵采用三臺，二用一備，一臺用于水的回流，另一臺用于提升后各加藥系統的配藥用水。

（30）NF膜組件：NF膜組件（鈉濾）是一種通過借助選擇的透過（半透過）性膜的功能以及壓力為推動力的膜分離技術，膜元件是由鈉濾膜導流布和中心管等制作而成，且將多根NF膜元件裝入耐壓容器內，組成NF組件。本裝置是有機物深度處理系統的關鍵，其成熟的工藝設計、合理地控制、操作及管理，直接決定著系統的正常、穩定運行；并關系到鈉濾膜的使用壽命，經鈉濾處理后的出水，去除了絕大部分無機鹽和幾乎所有的有機物、微生物（細菌、熱源等），從而確保了本系統產水的高質量、高品質。

超濾系統的出水水質由淤積密度指數SDI儀監測，當SDI值＜3時，即可由NF提升泵增壓后進入鈉濾系統，NF出水進鈉濾清液槽，另一部分未透過水由管道匯集后成濃水（主要含有鹽分、機械雜質、膠體、有機物等），排入下水道回流進入調節池。

（31）NF清洗裝置：NF清洗裝置是由清洗水箱、清洗水泵、電加熱器、溫控裝置、清洗過濾器等組裝而成，是用以滿足鈉濾裝置的循環清洗及藥劑的過濾，需滿足單套鈉濾一次清洗用的藥劑量。

（32）自動加酸系統：自動加酸系統是用來向鈉濾系統進水中投加鹽酸溶液，通過管道混合器混合，與前級水進行充分混合，是用以降低鈉濾進水的pH值，防止鹽分過高時鈉濾結垢。

（33）自動加堿系統：自動加堿系統是用來向硝化系統中投加氫氧化鈉溶液，以維持系統反硝化所需的堿度。

（34）清洗藥劑泵：清洗藥劑泵是用于各種清洗劑藥劑插桶的抽吸，經抽吸后進入各加藥箱內。其屬于插桶式結構，PP材質。

滲濾液處理系統的控制范圍：本期重點在滲濾液站預處理以及相關加藥、鈉濾及超濾自動控制以及混床自動運行的監控。該系統是滲濾液處理的核心部分。

4 控制系統

電氣設備主要是由控制柜、水泵、加藥泵、攪拌機以及提升泵、閥門組成，最大電機75 kW。根據這一特點，每臺電氣設備為一個單元采取短路保護；每臺電機為一個單元采取短路及過載保護，一般電機啟動采用直接啟動控制方式，并設置手動/自動轉換選擇開關。超濾循環泵，風機以及鈉升增壓泵采用軟啟動控制。控制系統是將可編程序控制器、電氣控制、現場檢測儀表于一體，此控制系統具有編制程序、數據處理、參數設置等功能，內設I/O控制柜及動力配電柜，且在各個工藝設備的現場，按照需要設有就地操作按鈕箱。同時，為了提高滲濾液處理系統的管理水平與操作水平，以及降低系統的運行成本，需要選擇一個性能/價格優秀的控制系統來為工程提供良好的運行及管理手段。所以，滲濾液處理的控制系統是提高科學管理水平，降低勞動強度，保證處理質量，節約能耗、水耗和藥耗的重要技術措施。控制系統說明如下。

（1）各水池與水泵的液位控制：各水池內均設有壓力式液位變送器，具有4～20 mAl輸出，前后級泵與水池液位聯動工作，由PLC控制系統自動控制。當水池水位過低（達到停泵水位）后級泵停止工作；當水池液位上升至中水位時，后級泵啟動工作；當水池水位過高（達到報警水位）前級泵停止工作。

（2）加藥系統：系統中加藥計量泵與相應工作泵聯動運行，故障時報警；計量泵，故障時報警；加酸泵以及加堿泵根據pH信號自動調節加酸及加堿量。各加藥箱配液位開關，帶低液位開關量信號輸出，低液位報警并延時10 min停泵。

（3）潛污泵：潛污泵用于硝化池的定期排泥，按設定的時間程序運行，每8 h排泥3 min；

（4）羅茨風機：風機與調節池提升泵聯鎖運行，曝氣風機在系統中設二臺，一用一備，故障時備用泵自投，曝氣風機12 h自動切換工作。

（5）射流泵：射流泵與調節池提升泵聯鎖運行，曝氣風機在系統中設二臺，一用一備，故障時備用泵自投，曝氣風機12 h自動切換工作。

5 結語

綜上所述，針對城市垃圾填埋場滲濾液的處理系統，主要介紹了設備及結筑物的功能。同時，在實際運行中，建議在反硝化系統中投加堿液，以滿足反硝化所需的堿度；在鈉濾系統投加非氧化性殺菌劑，以防止鈉濾系統微生物膨脹。