某生活垃圾填埋場滲濾液處理設施改擴建工程實例

武大洋

（鹽城市清水綠岸凈水集團有限公司，江蘇 鹽城 224000）

國內大部分城市生活垃圾是混合收集的，其成分受當地生活方式、生活習慣、收集方法、所處地區及季節變化影響較大[1]。因此，滲濾液內污染物種類繁多，含有較多的有機烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等[2]。垃圾滲濾液中污染物濃度高，變化范圍大。這些特性是其他污水無法相比的，不僅增加工藝處理的難度，還增加實際運營的成本。滲濾液水質水量受到雨季或季節影響變化大[3]。滲濾液的高濃度氨氮，一方面，由于高濃度的氨氮對生物處理系統有一定的抑制作用；另一方面，由于高濃度的氨氮造成滲濾液中C/N 比失調，生物脫氮難以進行，往往導致處理后水質難以達標[4]。

鑒于滲濾液的上述特點，在進行工藝選擇時應考慮以下幾點：①高氨氮去除能力；②高負荷滲濾液處理能力；③能夠適應滲濾液濃度的波動；④滲濾液處理工藝能保證出水水質穩定。

1 現狀設施概況

現狀滲濾液處理設施的設計處理量為350 m3·d-1。設計出水水質達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—1997）中的三級標準，采用預處理系統-缺氧-好氧-MBR 系統的組合處理工藝。現狀滲濾液處理工藝流程的選擇受到當時用地條件限制，主體工藝流程如圖1所示。

按實際運行時測的進水水量、水質數據，滲濾液實際產生量及其污染物濃度都超過了設計能力。在運行過程中存在一些問題：①超濾系統出水量有下降現象。②硝化反應池溫度過高。③有些設備缺乏備用。射流循環泵、污泥輸送泵、冷卻輸送泵、超濾膜組件、超濾進水泵、超濾清洗泵、生物濾池循環泵、污泥運輸車等均無備用。④管道堵塞問題。埋地管道過長，出現堵塞后無法清通。⑤設備檢修問題。⑥袋式過濾器的使用，易堵塞，清洗困難，影響流量。

2 設計規模及水質

考慮現狀處理設施高峰月中最大連續3 天滲濾液總量的平均值為780 m3·d-1，在維持現狀MBR 處理設施不變的同時，按新的設計進水水質，原設計規模調整為300 m3·d-1，同時新建500 m3·d-1規模的處理設施，通過改擴建后總處理能力達到800 m3·d-1。

新建滲濾液處理設施的出水水質按環評要求需達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）表2規定的水污染物排放質量濃度限值。設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質 mg·L-1

3 工藝設計

3.1 工藝選擇

近年來，垃圾滲濾液主要處理技術包括生化處理技術和膜處理技術（超濾、納濾和反滲透）等。比如①厭氧生化處理技術，廢水厭氧生化處理技術一般用于可生化的高濃度有機廢水的處理，是一種處理負荷較高、運行費用較低的廢水處理技術[5]。②反滲透（RO）處理技術，反滲透僅是一個分離過程，污染物并未有效降解，在分離出清水的同時，還會有一定的濃縮液。反滲透最大的問題就是濃縮液的處理問題[6]。為達到有效分離NH3的目的，需加硫酸把進水pH 值調到小于6.5，同時增加了含鹽量，使污染物濃度和電導率不斷升高[6]。由于反滲透沒有生物降解能力，出水中低分子有機物如硫醚、硫化氫等會使出水中留有臭味。對于本工程如此高濃度的滲濾液，反滲透的產率也會受到較大影響。因此，為確保工程長期運行的可靠性和經濟性，本工程不考慮采用反滲透工藝。③MBR 及其組合工藝，MBR 是20世紀80年代末開發的廢水處理技術，是一種分體式膜生化反應器，包括生化反應器和超濾UF 兩個單元。MBR 工藝的主要特點有：主要污染物CODcr、BOD5和NH3-N 等有效降解，無二次污染；占地面積較小；剩余污泥量較小等[7]。鑒于現狀滲濾液處理工程采用MBR 組合工藝，為便于運行管理，本次改擴建工程在改進現狀滲濾液處理設施的基礎上，工藝流程中仍采用MBR 組合工藝。

3.2 工藝流程

滲濾液改擴建工程采用以格柵機械分離及預沉淀為預處理工藝、以厭氧反應為前處理工藝、膜生化反應器為后處理工藝的處理流程。當滲濾液中含有較高濃度的Ca2+時，會在厭氧過程中產生CaCO3沉淀，有時沉淀中也含有CaHPO4[8]。這些沉淀物會沉積于顆粒污泥內部及其表面，也會沉積于出水管、出水堰板或管道中。另外還有一些厭氧處理過程中常見的無機沉淀物，在鎂離子濃度、磷酸根離子濃度較高時，由于厭氧反應器出水在接觸空氣后會釋放出一定的CO2，導致厭氧反應器出水pH 的上升，會析出鳥糞石（MAP）等鈣鎂無機鹽，易導致管道結垢，易于垂直下降管道、管道彎頭處及不光滑的管壁上形成，并會影響MBR 的超濾膜通量，因此在進入MBR 前得到有效去除[9]。為此，在厭氧反應器及MBR 處理系統之間設置曝氣+沉淀處理設施。

考慮厭氧反應器去除有機物效果較好，滲濾液水量水質變化較大，為了避免膜生化反應器的C/N比失調，設計中考慮部分滲濾液原水經過格柵預沉處理后超越厭氧反應池直接進入膜生化反應器，以保證膜生化反應器中反硝化處理所需的碳源[10]。在工藝流程中，在厭氧處理出水后設計布置超越管，滲濾液經厭氧處理后可根據實際運行情況，超越曝氣池及沉淀池，直接接至MBR 系統的反硝化池。滲濾液處理設施產生的的脫水污泥的含水率控制在80%以內。污泥經車運至焚燒廠同垃圾一起進行混合焚燒處置，徹底避免對環境產生污染。

針對滲濾液中的高有機物濃度、高懸浮物濃度、高氨氮濃度、低pH 值的特點，擬采用格柵分離-初沉淀-厭氧-好氧-沉淀-MBR 處理工藝，整個滲濾液處理主體工藝流程如圖2所示。

3.3 主要構筑物及設備設計參數

1）預沉淀池 平面尺寸3 m×2 m（內尺寸）,池深4.0 m，埋深2.8 m，帶頂蓋，半地下式現澆鋼筋混凝土結構。

2）調節池 平面尺寸30 m×12 m（內尺寸）,池深4.0 m，埋深4 m，帶頂蓋，半地下式現澆鋼筋混凝土結構。

3）厭氧反應器日進流量500 m3·d-1，容積負荷8.0 kg COD·m-3·d-1，內循環回流量206 m3·h-1，水力停留時間8.9 d，沼氣產率0.45 Nm3·kg COD-1，厭氧污泥產率0.08（考慮無機鹽沉淀等因素），污泥床污泥濃度8%，平均污泥產量24.5 m3·d-1。

厭氧反應器尺寸：L×B×H=26 m×12 m×15.2 m，1座（分2 池），總有效容積：4 430 m3。填料床體積1 418 m3。進水螺桿泵(1 用1 備)，Q=15～35 m3·h-1，H= 25 m，變頻。厭氧填料2 370 套，帶狀膜條填料，比表面積100 m2·m-3，沼氣噴淋裝置2 套。厭氧循環泵2 臺，Q=75 m3·h-1，H= 28 m。

4）MBR 系統 有效水深7.5 m，污泥質量濃度15 g·L-1，污泥產率系數0.15 kg MLSS·kg CODcr-1，脫氮速率0.005～0.2 kg NO3-N·kg MLSS-1·d-1，好氧區污泥齡25～30 d，需氧量1.4 kg O2·kg CODcr-1，氧轉移效率0.2～0.25，膜通量60～150 L·m-2·h-1。

生化反應器：反硝化池液下攪拌器2 套，P=5 kW。射流曝氣系統2 套。射流循環泵5 臺（4 用1備）Q=400 m3·h-1，H=8 m。風機3 臺，Q=2 500 m3·h-1，H=8 m。

超濾系統：超濾進水泵2 臺（1 用1 備），Q=210 m3·h-1，H=15 m。超濾循環泵3 臺（2 用1 臺），Q=265 m3·h-1，H=48 m。超濾膜組件14 支（2 支備用）。超濾清洗泵1 臺，Q=100 m3·h-1，H=25 m。超濾清液回流泵1 臺，Q=40 m3·h-1，H=25 m。清洗藥劑泵1 臺，Q=2.5 m3·h-1，H=5 m。空壓機2 臺，Q=0.1 m3·h-1。冷干機1 臺，Q=0.7 m3·h-1。

冷卻系統：冷卻塔2 座，冷卻熱量：2 300 kW。換熱器1 臺，換熱量：2 300 kW。冷卻污泥泵1 臺，Q=650 m3·h-1，H=15 m。冷卻水泵1 臺，Q=650 m3·h-1，H=15 m。

5）污泥脫水 采用離心脫水機2 臺，處理污泥量10 m3·h-1；離心進料螺桿泵2 臺，流量10 m3·h-1，揚程15 m；絮凝劑配制裝置1 套，配制能力1～3 m3·h-1；絮凝劑投加泵2 臺，流量1～3 m3·h-1，揚程20 m；無軸螺桿輸送機2 臺；電磁流量計2 臺；浮子流量計2 只。

6）除臭系統 采用一體化生物濾池除臭，生物濾池由池體、內部生物填料、布氣系統和濾池頂蓋等4 個組成。設備處理風量：11 000 m3·h-1；功率：15 kW。

3.3 高程設計

各構筑物池底標高、池頂標高設計見表2。

表2 各構筑物高程設計表

4 工程設計特點

1）生活垃圾填埋場滲濾液的產生量與原液及降雨量有關，調節池采用年內調節，在旱季時能保證有一定的負荷進入滲濾液處理設施。

2）利用現有MBR 系統進行改造提標，對局部進行銜接改造及部分管道清通，改造工程量較小，難度不大，工程投資少。

3）優化構筑物間的連接管道，避免過多的水頭跌落與預留，減少水頭損失，使各處理構筑物布置緊湊，水流通暢，從而使水頭損失降低到最低限度，以節約能源。

4）確保整個垃圾填埋場能夠正常運行，避免產生環境污染問題。同時有豐富的運行經驗，減輕運行人員負擔。

5 結論

1）為減少改造工程量對現有滲濾液處理設施的正常運行。維持現狀MBR 處理設施不變的同時，按照新的設計進水水質，其規模調整為300 m3·d-1，同時新建500 m3·d-1的處理設施。

2）基于解決現狀問題，采用預沉淀-厭氧-好氧-沉淀-MBR 組合工藝，該工藝結構緊湊，布置適當，能長期適應滲濾液的水量水質波動，運行成本相對較低，對主要出水控制指標有較好的去除效果。

3）本工藝在國內有著一定的運行經驗，適合大部分同類型的滲濾液處理設施改擴建項目，為生活垃圾填埋場滲濾液處理提供一種可行的技術思路。