某中后期垃圾渗沥液处理系统升级改造工程实例

刘双，夏传，蒋晓云，李志

（1.长沙华时捷环保科技发展股份有限公司，湖南长沙 410000；2.长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410014）

垃圾渗沥液是一种含有有毒有害物质的高浓度有机废水〔1〕，其水质、水量因垃圾填埋场的规模大小、垃圾组成、填埋方式、运行时间长短以及季节的不同而存在很大差异。工程上常采用“生化+膜深度处理”组合工艺〔2-4〕或者“纯膜系统”〔5-6〕对渗沥液进行处理。膜系统产生约20%～30%的含有高污染物、高盐分的浓缩液并回灌填埋场，随着年限的增加，渗沥液中的含盐量超过一定限值，对微生物产生明显的毒害抑制作用，为渗沥液的处理增加了难度。而中后期垃圾渗沥液具有高盐分、高污染物、低碳氮比、可生化性差等特点，其处理问题成为垃圾填埋场运行的一大难题〔7-9〕。

以某生活垃圾填埋场渗沥液处理升级改造工程为例，采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+膜深度处理”组合工艺处理中后期渗沥液，旨在为垃圾渗沥液处理提供一种解决方案。

1 工程概况

某生活垃圾填埋场于2007年建成并投入使用，垃圾无害化处理量为350 t/d。渗沥液处理站一期工程于2012年建成运行，处理工艺为“中温厌氧+膜生物反应（MBR）+RO系统”，处理规模为200 m3/d。随着城市居住人数的不断增长，生活垃圾填埋量由350 t/d增加至550 t/d，渗沥液产生量超过一期处理量。随着填埋年限的增加，渗沥液水质逐渐老龄化，主要表现：（1）碳氮比（＜0.76）失衡，碳源严重不足；（2）膜浓缩液回灌引起垃圾渗滤液盐分偏高，对普通生物菌群有明显的毒害抑制作用〔10〕，生化系统难以正常运行。

本工程针对一期存在的问题进行升级改造，设计规模由200 m3/d提升至300 m3/d，改造后渗沥液处理系统采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+外置式UF+NF+两级RO”的组合工艺，膜浓缩液采用DTRO系统进行浓缩减量。

2 设计进出水水质

本工程进水按照连续取样检测取平均值确定，设计出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中表2标准，主要进出水水质指标见表1。

表1 设计进、出水水质Table 1 Designed water quality of the influent and effluent

3 工程设计

3.1 工艺流程

从设计进水水质指标可以看出，该垃圾渗沥液具有高盐分、高氨氮、低碳氮比等特点。如采用传统生化工艺，需要投加大量碳源维持系统运行，且微生物在高盐环境下受到抑制，活性不高，去除效率低下。如仅采用以膜系统为主的工艺，虽产水可满足排放要求，但污染物无法从系统消除，浓水回灌将导致污染物富集。因此，针对渗沥液特点和处理要求，经综合比选，本工程采用“高抗逆耐盐菌生化+膜系统”的组合工艺路线，具体工艺流程见图1。

图1 升级改造后的工艺流程Fig.1 Process flow after upgrading

3.2 工艺流程概述

（1）调节池（利旧）。垃圾渗沥液通过收集进入调节池，进行均质、均化。

（2）预处理装置。渗沥液由提升泵提升进入预处理装置，在系统内投加絮凝剂，通过吸附、架桥、交联等作用〔11〕使水中的胶体微粒凝聚、沉淀，渗沥液中的部分COD及氨氮黏附在胶体上去除，以降低生化系统的负荷。

（3）反硝化、硝化池（利旧改造）。渗沥液经预处理装置处理后经泵提升至反硝化池，与硝化池回流液进行反硝化反应，消耗有机物使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，之后进入硝化池，通过好氧微生物使氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，同时将有机物转化为二氧化碳和水。该系统同时接种市政污水厂种泥及高抗逆耐盐菌种，耐盐菌种投加量为反硝化及硝化池总池容的0.4%。

（5）外置式UF系统。渗沥液经硝化池后泵至UF系统进行泥水分离，UF进水泵将硝化池内的混合液提升至UF环路，微生物菌体通过高效UF系统从出水中分离，确保大于20 nm的颗粒物、微生物和COD相关的悬浮物截留在系统内。

（6）除硬度系统。渗沥液由UF系统至除硬度系统，通过投加Na2CO3与NaOH使Ca2+、Mg2+形成沉淀从而降低其硬度，出水经纤维球过滤器过滤后进入NF进水罐。

（7）NF系统。渗沥 液 由NF进水罐 泵 入NF系统，进一步对渗沥液中的有机物、氨氮、盐分等物质进行截留，产水进入NF产水池进行收集，浓水最终进入DTRO系统。

（8）RO系统。NF产水罐水依次进入RO1、RO2系统，RO系统高效地截留污水中溶解态的无机和有机污染物，确保出水最终稳定达标。

（9）DTRO系统。NF系统和RO1系统产生的浓水进入DTRO系统进行进一步浓缩减量，经浓缩后的浓水最终回灌至填埋场，产水则进入RO2系统进行处理。

（10）污泥池。预处理装置、反硝化池、硝化池、UF系统及除硬度系统产生的污泥进入污泥池，污泥池中的污泥经压滤机进行压滤，确保含水率小于80%后，送至填埋场进行处置，滤液返回至调节池。

3.3 工艺主要技术参数

3.3.1 预处理装置

新增预处理装置1套，由絮凝单元和沉淀单元组成，絮凝采用机械絮凝，絮凝时间20 min，沉淀采用斜管沉淀工艺，表面水力负荷为2 m3/（m2·h）。

3.3.2 A/O-MBR系统

反硝化池-A池（由原有厌氧反应器改造）1座，直径为9.5 m，有效水深为10 m，有效容积为708 m3，MLSS为12 g/L，设计脱氮速率为（20℃）0.03 kg/（kg·d），水力停留时间为1.77 d。

硝化池-O池（由原有缺氧、好氧池改建）1座，尺寸（17.7+8.4）m×9.5m×4.8 m，有效水深为4.2 m，有效容积为1 045 m3，设计MLSS为12 g/L，设计污泥龄为24.2 d，污泥负荷为0.18 kg/（kg·d）（以BOD5计），硝化速率为0.055 kg/（kg·d），水力停留时间为2.61 d，硝化液回流比取200%～600%。

3.3.3 膜处理系统

膜处理系统（新增）包括外置式UF、NF、RO1、RO2、DTRO系统等，置于现有生产服务用房内。膜系统每日设计工作时间均为20 h，UF系统设计产水量为20 m3/h；NF系统设计产水量不低于16 m3/h；RO1系统设计产水量不低于11 m3/h；RO2系统设计产水量不低于15 m3/h；DTRO系统设计产水量不低于11 m3/h。

3.3.4 除硬度系统

新增除硬度系统1套，设计处理水量为20 m3/h，包括除硬度反应池、絮凝池、沉淀池及过滤器，反应池水力停留时间为27 min；絮凝池水力停留时间为13 min，反应池设机械搅拌；沉淀采用斜管沉淀，表面水力负荷为1.35 m3/（m2·h）。过滤器采用纤维球过滤器，设2套串联，设计最高滤速为25 m/h。

3.3.5 计量渠

新建计量渠1座，出水流量15 m3/h，尺寸4.9m×0.65 m，采用5#巴歇尔槽，设超声波液位计。

3.3.6 污泥池

污泥池利旧，尺寸3m×3m×4.7 m，有效容积为36 m3，收集预处理装置排泥、剩余污泥及除硬度系统排泥。采用由石灰和PAC组成的无机调理剂对污泥进行调理，石灰和PAC投加量均按照绝干泥总质量的5%投加。

3.3.7 污泥脱水间

新建污泥脱水间1座，配备板框压滤机1台，每天工作2～3班次。板框压滤机过滤面积为80 m2，滤室容积为1.28 m3，滤室数量为50个，功率为4.0 kW。压滤机泥饼运送至垃圾填埋场卫生填埋，滤液重力回流至硝化池。

3.4 改建及新增构筑物

该工艺系统构筑物及设计参数见表2。

表2 构筑物及设计参数Table 2 Main structures and design parameters

4 处理效果

本工程于2021年4月完成调试运行，2021年8月部分监测值见表3，并与《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中表2限值作比较。

表3 出水水质检测数据Table 3 Effluent quality monitoring data

由表3可知，经高抗逆耐盐菌生化处理后（硝化池出水）的COD、NH3-N、TN去除效果明显，其去除率分别为33.8%～48.3%、67.2%～73.9%、58.3%～66.1%。计量渠出水优于标准限值，满足设计要求。

5 工程投资及运行费用

本项目总投资包括工程建设费用（含设备购置费、安装调试费、培训费等3个部分）、工程建设其他费用及预备费；本项目总投资估算约2 485.67万元，其中工程建设费用2 101.1万元，工程建设其他费用266.2万元，预备费118.37万元，运行成本核算后约为84.68元/m3。

6 结论

某生活垃圾填埋场渗沥液处理站经过升级改造后，采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+外置式UF+NF+两级RO系统”组合工艺，膜系统浓水经DTRO系统浓缩减量后回灌，实现渗沥液无害化处理。工程实践证明，该渗沥液处理工艺，运行稳定，处理效果好，出水水质能满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）表2排放标准，可为我国中后期垃圾渗沥液处理升级改造提供经验及参考。