某生活垃圾填埋场渗滤液处理设施改扩建工程实例

2022-11-11武大洋

辽宁化工 2022年10期

武大洋

（盐城市清水绿岸净水集团有限公司，江苏盐城 224000）

国内大部分城市生活垃圾是混合收集的，其成分受当地生活方式、生活习惯、收集方法、所处地区及季节变化影响较大[1]。因此，渗滤液内污染物种类繁多，含有较多的有机烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等[2]。垃圾渗滤液中污染物浓度高，变化范围大。这些特性是其他污水无法相比的，不仅增加工艺处理的难度，还增加实际运营的成本。渗滤液水质水量受到雨季或季节影响变化大[3]。渗滤液的高浓度氨氮，一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用；另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中C/N 比失调，生物脱氮难以进行，往往导致处理后水质难以达标[4]。

鉴于渗滤液的上述特点，在进行工艺选择时应考虑以下几点：①高氨氮去除能力；②高负荷渗滤液处理能力；③能够适应渗滤液浓度的波动；④渗滤液处理工艺能保证出水水质稳定。

1 现状设施概况

现状渗滤液处理设施的设计处理量为350 m3·d-1。设计出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—1997）中的三级标准，采用预处理系统-缺氧-好氧-MBR 系统的组合处理工艺。现状渗滤液处理工艺流程的选择受到当时用地条件限制，主体工艺流程如图1所示。

按实际运行时测的进水水量、水质数据，渗滤液实际产生量及其污染物浓度都超过了设计能力。在运行过程中存在一些问题：①超滤系统出水量有下降现象。②硝化反应池温度过高。③有些设备缺乏备用。射流循环泵、污泥输送泵、冷却输送泵、超滤膜组件、超滤进水泵、超滤清洗泵、生物滤池循环泵、污泥运输车等均无备用。④管道堵塞问题。埋地管道过长，出现堵塞后无法清通。⑤设备检修问题。⑥袋式过滤器的使用，易堵塞，清洗困难，影响流量。

2 设计规模及水质

考虑现状处理设施高峰月中最大连续3 天渗滤液总量的平均值为780 m3·d-1，在维持现状MBR 处理设施不变的同时，按新的设计进水水质，原设计规模调整为300 m3·d-1，同时新建500 m3·d-1规模的处理设施，通过改扩建后总处理能力达到800 m3·d-1。

新建渗滤液处理设施的出水水质按环评要求需达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）表2规定的水污染物排放质量浓度限值。设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质 mg·L-1

3 工艺设计

3.1 工艺选择

近年来，垃圾渗滤液主要处理技术包括生化处理技术和膜处理技术（超滤、纳滤和反渗透）等。比如①厌氧生化处理技术，废水厌氧生化处理技术一般用于可生化的高浓度有机废水的处理，是一种处理负荷较高、运行费用较低的废水处理技术[5]。②反渗透（RO）处理技术，反渗透仅是一个分离过程，污染物并未有效降解，在分离出清水的同时，还会有一定的浓缩液。反渗透最大的问题就是浓缩液的处理问题[6]。为达到有效分离NH3的目的，需加硫酸把进水pH 值调到小于6.5，同时增加了含盐量，使污染物浓度和电导率不断升高[6]。由于反渗透没有生物降解能力，出水中低分子有机物如硫醚、硫化氢等会使出水中留有臭味。对于本工程如此高浓度的渗滤液，反渗透的产率也会受到较大影响。因此，为确保工程长期运行的可靠性和经济性，本工程不考虑采用反渗透工艺。③MBR 及其组合工艺，MBR 是20世纪80年代末开发的废水处理技术，是一种分体式膜生化反应器，包括生化反应器和超滤UF 两个单元。MBR 工艺的主要特点有：主要污染物CODcr、BOD5和NH3-N 等有效降解，无二次污染；占地面积较小；剩余污泥量较小等[7]。鉴于现状渗滤液处理工程采用MBR 组合工艺，为便于运行管理，本次改扩建工程在改进现状渗滤液处理设施的基础上，工艺流程中仍采用MBR 组合工艺。

3.2 工艺流程

渗滤液改扩建工程采用以格栅机械分离及预沉淀为预处理工艺、以厌氧反应为前处理工艺、膜生化反应器为后处理工艺的处理流程。当渗滤液中含有较高浓度的Ca2+时，会在厌氧过程中产生CaCO3沉淀，有时沉淀中也含有CaHPO4[8]。这些沉淀物会沉积于颗粒污泥内部及其表面，也会沉积于出水管、出水堰板或管道中。另外还有一些厌氧处理过程中常见的无机沉淀物，在镁离子浓度、磷酸根离子浓度较高时，由于厌氧反应器出水在接触空气后会释放出一定的CO2，导致厌氧反应器出水pH 的上升，会析出鸟粪石（MAP）等钙镁无机盐，易导致管道结垢，易于垂直下降管道、管道弯头处及不光滑的管壁上形成，并会影响MBR 的超滤膜通量，因此在进入MBR 前得到有效去除[9]。为此，在厌氧反应器及MBR 处理系统之间设置曝气+沉淀处理设施。

考虑厌氧反应器去除有机物效果较好，渗滤液水量水质变化较大，为了避免膜生化反应器的C/N比失调，设计中考虑部分渗滤液原水经过格栅预沉处理后超越厌氧反应池直接进入膜生化反应器，以保证膜生化反应器中反硝化处理所需的碳源[10]。在工艺流程中，在厌氧处理出水后设计布置超越管，渗滤液经厌氧处理后可根据实际运行情况，超越曝气池及沉淀池，直接接至MBR 系统的反硝化池。渗滤液处理设施产生的的脱水污泥的含水率控制在80%以内。污泥经车运至焚烧厂同垃圾一起进行混合焚烧处置，彻底避免对环境产生污染。

针对渗滤液中的高有机物浓度、高悬浮物浓度、高氨氮浓度、低pH 值的特点，拟采用格栅分离-初沉淀-厌氧-好氧-沉淀-MBR 处理工艺，整个渗滤液处理主体工艺流程如图2所示。

3.3 主要构筑物及设备设计参数

1）预沉淀池平面尺寸3 m×2 m（内尺寸）,池深4.0 m，埋深2.8 m，带顶盖，半地下式现浇钢筋混凝土结构。

2）调节池平面尺寸30 m×12 m（内尺寸）,池深4.0 m，埋深4 m，带顶盖，半地下式现浇钢筋混凝土结构。

3）厌氧反应器日进流量500 m3·d-1，容积负荷8.0 kg COD·m-3·d-1，内循环回流量206 m3·h-1，水力停留时间8.9 d，沼气产率0.45 Nm3·kg COD-1，厌氧污泥产率0.08（考虑无机盐沉淀等因素），污泥床污泥浓度8%，平均污泥产量24.5 m3·d-1。

厌氧反应器尺寸：L×B×H=26 m×12 m×15.2 m，1座（分2 池），总有效容积：4 430 m3。填料床体积1 418 m3。进水螺杆泵(1 用1 备)，Q=15～35 m3·h-1，H= 25 m，变频。厌氧填料2 370 套，带状膜条填料，比表面积100 m2·m-3，沼气喷淋装置2 套。厌氧循环泵2 台，Q=75 m3·h-1，H= 28 m。

4）MBR 系统有效水深7.5 m，污泥质量浓度15 g·L-1，污泥产率系数0.15 kg MLSS·kg CODcr-1，脱氮速率0.005～0.2 kg NO3-N·kg MLSS-1·d-1，好氧区污泥龄25～30 d，需氧量1.4 kg O2·kg CODcr-1，氧转移效率0.2～0.25，膜通量60～150 L·m-2·h-1。

生化反应器：反硝化池液下搅拌器2 套，P=5 kW。射流曝气系统2 套。射流循环泵5 台（4 用1备）Q=400 m3·h-1，H=8 m。风机3 台，Q=2 500 m3·h-1，H=8 m。

超滤系统：超滤进水泵2 台（1 用1 备），Q=210 m3·h-1，H=15 m。超滤循环泵3 台（2 用1 台），Q=265 m3·h-1，H=48 m。超滤膜组件14 支（2 支备用）。超滤清洗泵1 台，Q=100 m3·h-1，H=25 m。超滤清液回流泵1 台，Q=40 m3·h-1，H=25 m。清洗药剂泵1 台，Q=2.5 m3·h-1，H=5 m。空压机2 台，Q=0.1 m3·h-1。冷干机1 台，Q=0.7 m3·h-1。

冷却系统：冷却塔2 座，冷却热量：2 300 kW。换热器1 台，换热量：2 300 kW。冷却污泥泵1 台，Q=650 m3·h-1，H=15 m。冷却水泵1 台，Q=650 m3·h-1，H=15 m。

5）污泥脱水采用离心脱水机2 台，处理污泥量10 m3·h-1；离心进料螺杆泵2 台，流量10 m3·h-1，扬程15 m；絮凝剂配制装置1 套，配制能力1～3 m3·h-1；絮凝剂投加泵2 台，流量1～3 m3·h-1，扬程20 m；无轴螺杆输送机2 台；电磁流量计2 台；浮子流量计2 只。

6）除臭系统采用一体化生物滤池除臭，生物滤池由池体、内部生物填料、布气系统和滤池顶盖等4 个组成。设备处理风量：11 000 m3·h-1；功率：15 kW。