南方某生活垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液处理工程改造实例

文_郭亚娇 厦门峻鸿环境固废处置有限公司

目前，城市生活垃圾的处置及垃圾渗滤液的处理问题备受关注，渗滤液处理工艺主要是MBR+NF+RO的组合工艺，先通过生物降解实现对有机污染物和含氮化合物的去除，后续的膜处理工艺保证出水的达标排放。MBR单元耐冲击负荷能力强，占地面积小，自动化程度高，但对安装、维护及操作要求较高。本文对渗滤液处理工艺改造前后系统运行状况及主要污染物去除效果进行比较，为有效处理城市生活垃圾填埋场渗滤液提供工程实例参考和运行经验。

1 原工程概况

南方某垃圾渗滤液处理工程于2009年完成建设，2010年经调试后投入运行。该渗滤液处理工程的设计规模为800m3/d，处理工艺采用“外置式MBR+NF+RO”组合工艺(如图1)，预计处理后出水水质达到 《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）一级标准。改造前各处理单元水质参数如表1所示。由于项目建设时并未对工艺出水总氮(TN)提出明确要求，且渗滤液水质、水量变化较大，系统运行后，处理效果难以保持稳定。此外，工艺实际处理量远不及设计处理量，填埋库区渗滤液日产生量也大于日处理量，现有工艺处理能力已无法满足实际处理需求，大量渗滤液被临时储存在调节池中。因此，针对原有工艺存在的问题对其加以改造是必要的。

表1 改造前各处理单元水质

原工程运行中出现的问题主要有：

①实际处理量远低于设计处理量：工艺设计进水氨氮(NH4+-N) 500～1500mg·L-1，实 际 进 水NH4+-N 2570～3030mg·L-1之间，远超过设计的水质。由于NH4+-N负荷过载，在实际处理中延长了HRT，使得处理水量低于设计值。另一方面，填埋库区的渗滤液日产生量较大，现有的工艺已无法满足实际需求，必须进一步改进工艺以提高其处理能力。

②处理工艺脱氮效果不佳：由表1可知，整体来说该处理工艺对NH4+-N的转化效果较好，而对硝态氮(NO3--N)的去除效果并不显著。表1生化阶段出水COD、NO3--N较高，增加了膜系统组件的处理负荷。若要该工艺出水稳定达到GB16889-2008排放标准，必须进一步提升对NO3--N去除。

2 改造后设计规模及进出水水质指标

该工程对原有的处理设施（一期工程）进行升级改造，并新建二期工程，一期、二期设计总处理规模为1600m3/d，出水水质达到GB16889-2008排放标准，各水质指标如表2所示。

表2 设计进出水水质指标

设计进水水质6.0～9.0 500～10000 2000～4000 3000～5000设计出水水质6.0～9.0 ≤100 ≤25 ≤40

3 改造后工艺设计

3.1 改造后工艺流程图（图2）

3.2 改造后工艺原理

渗滤液由填埋场、焚烧厂收集系统收集至调节池，由调节池提升泵提升至水质均衡池，之后在水质均衡池通过调配不同来源的新、老渗滤液以获得合适的碳氮比。在水质均衡池前端设有过滤精度为1mm的全自动过滤器，并于水质均衡池内部设有机械搅拌机，以便于将渗滤液混合均匀，同时避免悬浮物沉积。另建有一座高浓度渗滤液储存池，可以储存垃圾焚烧厂的渗滤液，焚烧厂渗滤液可以通过水质调配泵进行水质调配，也可直接进入均衡池进行水质调配。

图1 改造前工艺流程示意图

图2 改造后工艺流程

MBR-生化处理系统包括一级反硝化池、一级硝化池(包括硝化1池、硝化2池、硝化3池三个池子)、二级反硝化池、二级硝化池，后进入超滤分离系统(进入超滤前增加过滤装置)。由于渗滤液进水的NH4+-N浓度及TN浓度较高，设置两级反硝化-硝化处理，可以保证高的总氮去除率。设计池内污泥浓度为15g·L-1。在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，将NH4+-N和部分有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，一部分回流到反硝化池，在缺氧环境中将硝酸盐和亚硝酸盐还原成无毒无害无机物——氮气(N2)，排入大气。

经过生化处理的超滤出水部分指标已经达到GB16889-2008中排放标准，但是出水色度和难生化降解的有机物形成的COD仍然超标。

超滤分离系统处理的超滤出水进入后续的纳滤系统，截留超滤出水中难降解有机物，降低出水色度，使得出水基本达到GB16889-2008中排放标准。纳滤的清液产水率保持在85%以上。为满足相关规定出水水质要求，后续设计反渗透对纳滤出水进行深度处理，达到中水回用要求。

3.3 改建及新增构筑物

该处理设施生化系统改建及新增构筑物如表3所示。

表3 改造后主要构筑物及设计参数

4 改造后工艺运行调控

4.1 外加碳源的改变

相对于大分子碳源物质，小分子碳源物质在提高反硝化速率方面更有优势。改造前选用固体葡萄糖作为外加碳源，以葡萄糖作为反硝化单一碳源时，总氮脱除效率较低。当添加甲醇、乙酸作为外加碳源时，各项指标去除效果好，由于甲醇具有毒性，且极易挥发，乙酸为小分子有机酸，更容易被微生物利用，能够有效加快新城代谢速率，故选择乙酸作为外加碳源。

4.2 微生物营养组成比例调节

为了能最大程度上降解有机污染物，需要为微生物营造一个最佳的生长生活环境，其中好氧生物处理中微生物所需“食物”的最佳比例为碳：氮：磷=100：5：1，调试期间发现乙酸用量增加时，总氮去除率无明显提升，后通过添加适量磷酸二氢钾以满足微生物对磷元素的需求，从而取得最佳脱氮效果。

5 改造后处理效果

本工程总投资1.116亿元，包括进水配水工程，一期改造工程，二期新建工程，在线监测、视频监控等设备及相关附属配套工程。2018年10月一期提升改造完成开始进入调试，通过对生化进水量、曝气量、温度、pH等参数的监测，稳定运行半年后对各个处理系统进出水水质进行检测，各项出水指标均符合GB16889-2008排放标准，具体监测结果如表4所示。

表4 改造后系统各部分出水水质

6 结语

本工程采用预处理+MBR+NF+RO工艺处理城市生活垃圾渗滤液，工艺运行稳定，出水水质指标均达到GB16889-2008排放标准。笔者通过对该填埋场渗滤液处理工艺的调试及总结分析，提供部分经验以供参考。

①优化生化阶段的工艺：通过增加硝化反硝化罐，提高水力停留时间，更进一步的脱氮，二级硝化反应后氨氮的去除率达到99.9%，总氮的去除率达到94%，本工艺适用于氨氮含量高、碳氮比失调、可生化性差的垃圾渗滤液的处理。

②外加碳源的筛选：本工程调试期间，外加碳源分别使用固体葡萄糖、液体乙酸钠、液体甲醇、液体乙酸等四种碳源，调试期间通过对以下水质参数：pH、DO、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN等的比较及前人研究总结，确定乙酸为最佳外加碳源。

③NF膜对COD、NH4+-N截留率较好，对TN的截留率较差；RO膜对COD、NH4+-N及TN截留率高，脱除效果明显。