MBR+兩級Fenton-BAF 組合工藝處理垃圾填埋場老齡化滲濾液

饒 力，曾子豪，李炳輝，汪曉軍，2

（1.廣州市華綠環保科技有限公司，廣東 廣州 510670；2.華南理工大學環境與能源學院，廣東 廣州 510006）

垃圾滲濾液是垃圾填埋過程中產生的污水，具有污染物濃度高且成分復雜的特點。垃圾滲濾液的處理具有很高的難度，特別是老齡化的滲濾液，其含鹽量高，氨氮濃度高，C/N 比失衡嚴重，處理難度更大[1]。因此，如何經濟有效地處置老齡化滲濾液，保證不對填埋場周邊環境產生污染，成為需要重點考慮的問題[2]。

目前，國內垃圾填埋場滲濾液處理使用最為廣泛的為“生化+膜”組合工藝。其中，生化工藝以MBR 為主，膜工藝以雙膜（NF+RO）為主[3]。“生化+膜”工藝能保證出水達標，但在處理過程中會產生30%以上的濃縮液[4]，產生的濃縮液一般直接回灌到填埋場會造成滲濾液中的鹽分及污染物累積，不利于處理系統的長期穩定運行[5]。若對濃縮液進行處置，滲濾液的整體處理成本會急劇增加。

本工程的處理對象為封場填埋場的垃圾滲濾液，為避免濃縮液的回灌，同時降低滲濾液的處理成本，采用“生化+高級氧化”工藝對原有系統進行改造，其中生化系統采用MBR 工藝，高級氧化系統采用兩級“Fenton+BAF”工藝。整個系統滲濾液進行全量化的處理，沒有濃縮液的產生，避免了濃縮液帶來的問題。

1 工程概況

1.1 設計水量及水質

對該填埋場近年來滲濾液的產生量及滲濾液的存量進行評估，確定系統的處理能力為300 m3/d。根據該填埋場2018—2019 年原水水質的監測結果，考慮到老齡滲濾液COD 值和BOD5值逐漸降低，氨氮和總氮質量濃度逐年升高的特點，設計進水水質見表1。系統的出水水質執行《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB 16899—2008）標準。

表1 設計進、出水水質

1.2 工藝流程

本工程采用的工藝流程為MBR+二級Fenton+BAF 工藝，設計工藝流程圖詳見圖1。

圖1 MBR+二級Fenton+BAF 工藝流程圖

膜生物反應器（MBR）：膜生物反應器主要由膜組件和生物反應器兩部分構成。考慮到進入好氧系統氨氮含量極高，生物反應器選用兩級A/O 硝化反硝化工藝。硝化池內設有曝氣系統，大量的微生物（活性污泥）在池內與基質（廢水中的可降解有機物等）充分接觸，發生含碳有機物的氧化、含氮有機物的氨化及氨氮的硝化。硝化池混合液回流至反硝化池，回流混合液中的NO3-N 在反硝化菌的作用下利用原廢水中的含碳有機物作為碳源物質在缺氧池中進行反硝化反應。硝化池中混合液通過膜組件內超濾膜對廢水和污泥混合液進行固液分離。濃液回流至反硝化池內增加整個生物反應池污泥濃度，提高硝化、反硝化反應效率。生化處理單元是滲濾液處理中最為重要的單元，大部分污染物通過生化單元得以去除。生化處理單元的主要目標是大幅度去除有機污染物（COD、BOD）、含氮化合物（總氮、氨氮）。

Fenton 氧化+曝氣生物濾池（BAF）工藝技術是將Fenton 高級氧化技術與曝氣生物濾池生物技術進行組合，首先利用Fenton 的強氧化和絮凝沉淀作用，去除污水中的大部分有機物，同時破壞污水中難生物降解有機物的結構及發色基團，使其轉換為易于生物降解的物質，從而在提高污水可生化性的同時顯著降低滲濾液中的色度；后續再利用好氧和厭氧生物濾池的生化氧化、生物絮凝及過濾截留作用進一步降低滲濾液中的COD、氨氮和總氮。

2 主要構筑物及設計參數

系統主要構筑物見表2，構筑物采用鋼筋混凝土結構，內部作防腐處理，因系統為改造工程，所以原有構筑物進行充分利用。設備及加藥系統采用自動化控制，便于運行管理。

表2 主要構筑物及設計參數

3 運行情況

該系統于2021 年2 月中旬開始調試，4 月中旬達到設計處理能力，進入穩定運行期，對穩定運行期中6 月份的數據進行分析。

3.1 對COD 的去除效果

系統各單元對COD 的去除情況見表3。在穩定運行期間，進水COD 的平均值保持在2 353 mg/L，大部分的COD 可以經過微生物的作用得以去除，生化系統出水COD 可以達到570 mg/L，去除效率達到75.78%。后端Fenton-BAF 深度處理工藝對生化后出水中不可生物降解的COD 具有穩定的脫除作用，第一級Fenton-BAF 出水COD 為183 mg/L，經過第二級Fenton-BAF 后COD 可以降到45 mg/L，達到排放標準。整個系統對COD 的去除效率保持在98%以上。

3.2 對氨氮的去除效果

對氨氮的去除情況見表4。在穩定運行期間系統的進水氨氮質量濃度平均值為1 107 mg/L，出水氨氮質量濃度為4 mg/L，整體的去除效率達到99.64%。其中，生化系統的硝化作用對氨氮起到決定性的作用，滲濾液經過生化系統后出水中氨氮質量濃度平均值為18 mg/L，去除效率可以達到98%以上。后端的深度處理系統對氨氮進一步脫除，最終出水氨氮質量濃度平均值為4 mg/L。

3.3 對總氮的去除效果

系統對廢水中總氮的去除情況見表5。在運行期間，進水總氮的平均值為1 250 mg/L，經過MBR 系統的硝化和反硝化作用后，生化系統出水可以達到110 mg/L，總氮的去除效率為91.20%。后端的深度處理系統，因為BAF 單元分為厭氧和好氧兩個部分，同樣具有反硝化和硝化的作用，可以對廢水總的總氮進行進一步的去除，最終出水的總氮質量濃度可以達到16 mg/L，穩定達到排放標準。系統對總氮的去除效率可以穩定地保持在98%以上。

表5 系統總氮去除效果

4 運行成本

該系統的主要運行費用包括藥劑費用、電費、人工費、水費等，具體情況見表6。按照上述6 月份的運行水質，每天處理滲濾液的量為300 t，系統的噸水處理成本為73.44 元。作為不產生濃縮液的滲濾液處理工藝來講，具有很高的經濟性。

表6 系統運行費用

5 結論

1）采用MBR+Fenton+BAF 工藝對老齡化填埋場的垃圾滲濾液進行處理，經過一個月的工程實踐，該工藝對垃圾滲濾液中主要污染物COD，NH3-N、TN 的去除效率分別達到98%、99%、98%以上，處理效果穩定，出水可以穩定達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）的表2 標準。

2）經過核算，系統的直接運行費用（藥劑、水電、人工）為73.44 元/t，經濟性較高。