垃圾滲濾液處理工藝改擴建工程
——以某市垃圾滲濾液處理廠為例

王靈芝，楊虎君，顏丙通，謝志軍，王宇佳，陸超，王懷江

（維爾利環?？萍技瘓F股份有限公司，江蘇 常州 213125）

垃圾滲濾液是雨水通過廢物滲透、生化和物理反應以及廢物本身固有的水分含量而產生的一種具有高氨氮特性的有機廢水，其濃度較高，對生態環境危害較大，需經過處理后排放[1-3]。江蘇滲濾液處理項目已建一期和二期工程，總處理水量2 400 m3/d，但若設備損壞停產，兩個廠的處理總量在2 000 m3/d 左右，而滲濾液的產生量在11 月～5 月為3 400 m3/d，4 月～10 月的雨季在4 000 m3/d 以上。此外，若遇到持續暴雨天氣，垃圾滲濾液的產生量可高達8 000 m3/d。由此可見，填埋場滲濾液的產生量較高，已超過現有滲濾液處理廠的水處理量負荷，滲濾液在填埋場累積會給填埋庫區帶來極大的安全隱患。因此，啟動第三期改擴建項目，控制垃圾滲濾液對城市環境的危害，提高城市環境衛生質量，實現固廢污染物綜合治理目標。

1 垃圾填埋場滲濾液處理工藝分析及改造要求

1.1 現有滲濾液處理工藝分析

江蘇某固體廢物填埋場附屬（滲濾液）污水處理廠投入運行的有一廠和二廠。一廠于2011年10月開始調試運行，采用“調節池→1、2 級反應沉淀預處理系統→厭氧罐系統→A/O系統→MBR系統→NF系統”工藝，經過14 個月的調試運行，對處理量為800 m3/d 左右的垃圾滲濾液中的高濃度有機污染物、氨氮及總氮有較高的去除率。經該工藝處理的出水水質指標最終能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中表2的要求。滲濾液處理二廠的工程及服務范圍與一廠一致，以處理調節池的垃圾滲濾液為主。采用“調節池→1、2 級反應沉淀預處理系統→厭氧罐系統→A/O 系統→MBR 系統→NF 系統+電氧化”工藝，目前實際滲濾液處理量為1 600 m3/d 左右。經該工藝處理的出水水質指標最終能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）的要求。

1.2 現有滲濾液處理主要問題分析

1.2.1 A組AO系統曝氣不足

由于進水中有部分雜質未除凈，當廢水流入射流曝氣器時易被雜物堵塞，射流器的進氣口在大氣壓強的作用下不能通過負壓進入空氣，AO 系統中的曝氣系統因此而受到影響，曝氣效果變差，AO系統中的泥水混合不均勻，污泥板結，影響處理效果。

1.2.2 MBR裝置性能下降

修建初期，內置平板膜的處理效果較好，異物堵塞不嚴重，清洗頻次較低，平均6～12 個月清洗一次即可。隨著使用次數的增加，膜處理能力受到影響，污泥或雜質的堵塞嚴重，每隔一個月就要清洗一次，造成了用人成本的增加，現場運行也受到影響。

1.2.3 AO系統的過流不暢

二廠因防腐材料的大面積脫落，滲濾液中夾雜防腐材料，進一步影響了水質的波動，給后續工藝中滲濾液的處理造成困擾；其次，污泥也受到影響進一步惡化；同時，防腐材料也易造成AO 系統堵塞，滲濾液處理過程中水質和水量都易受到影響。

1.3 滲濾液處理廠改擴建主要原則

①執行《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》（GB 50869—2013）和《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008），實現垃圾滲濾液的全量處理；②總體規劃、分期實施，逐步實現減量化、資源化的目標；③依據準確的垃圾滲濾液水量、水質特性資料，選用安全可靠、技術先進成熟、經濟合理的處理工藝；④妥善解決滲濾液處理過程中的臭氣、污泥，避免造成二次污染；⑤充分利用填埋場滲濾液處理一廠已有的膜處理設備，節省項目建設成本。

1.4 滲濾液處理廠改擴建設計水質

改擴建后滲濾液處理能力為1 200 m3/d，滲濾液處理后排入市政污水管，其水質要達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）規定排放標準中表2指標。水污染物排放濃度限值如表1所示。

表1 滲濾液進出水水質指標表（單位：mg/L）

2 滲濾液處理廠改擴建工藝流程

根據垃圾填埋場現有垃圾滲濾液的水質特征，在原設備正常運行滲濾液處理廠正常運行的條件下，要求改擴建工程出水達到出水水質要求。滲濾液處理工程采用的處理工藝：“均化池+膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）+反滲透（RO）”的組合工藝，對納濾濃液進行減量化處理。為便于檢修維護，設計采用2 條獨立生產線，所有出水水質均滿足GB 16889—2008 表2 排放標準。具體工藝流程如圖1所示。

2.1 均化池

垃圾滲濾液通過調節池后進入均化池，均化池設計池容為612 m3，停留時間12 h。均化池起到了調節污泥上清液的作用，外加碳源等后續的循環處理也需通過均化池進行。填埋場滲濾液在調節池停留時間較長，有利于實現水質均化的目的，總體上起到了較好的預處理作用。

2.2 MBR生化系統

MBR 生化系統包括兩級A/O 生化單元和外置超濾單元。垃圾滲濾液總氮較高，因此設計兩級反硝化、硝化系統。垃圾滲濾液在均化池內經過厭氧發酵和pH等調節后進入兩級反硝化、硝化系統，主要用于去除垃圾滲濾液中的氨氮和總氮等[4]。一級反硝化單元的出水進入一級硝化單元，在有氧的條件下，AOB和NOB細菌將氨氮氧化為硝酸鹽，大量的有機物被吸附和分解，COD 下降。二級硝化單元出水進入超濾單元實現泥水分離，截留粒徑大于30 nm的顆粒物、微生物和與CODCr相關的懸浮物，處理得到的清液進入膜深度處理系統[5]。一級硝化及反硝化中的污泥排入污泥池，污泥經過脫水處理后填埋，脫水過程中的清液回流至一級反硝化單元。

2.3 膜處理系統

膜處理系統采用納濾（NF）＋反滲透（RO），膜處理可以進一步提高生物處理后的出水水質，從而確保出水水質達到垃圾滲濾液所需的排放標準，進而系統穩定高效運行。NF系統的主要作用是將超濾出水中的難生化降解的有機物截留進濃縮液，如腐植酸、富里酸等，使出水水質滿足RO 系統的進水要求，清水得率可達到80%左右。反滲透進水的來源由納濾系統清液出水和納濾濃縮液減量系統清液出水兩部分組成，廢液中未處理完全的COD、氨氮、總氮及溶解性金屬鹽等被RO 膜截留進入濃縮液。反滲透系統清水得率可達到75%左右，反滲透產水達標后排至清液池，與納濾系統排水混合達標后排放。

2.4 多級物料膜系統

經過納濾膜濃縮分離后，納濾濃縮液中主要含有大分子腐植酸和二價鹽，需對納濾濃縮液進行減量化處理。納濾濃縮液先通過一級物料膜，腐殖酸被截留，后續處理后可實現資源化利用；接下來，納濾濃水進入二級物料膜，其中，二級物料膜出水與納濾產水一同進入反滲透系統，二級物料膜濃水通過軟化及高級氧化處理后回流至調節池或均化池，徹底去除水中TOC、COD[6]。因此，通過此工藝可以使納濾設備整體回收率達到95%，實現減少納濾濃縮液、增加系統總產水率的目的。納濾濃縮液減量系統流程見圖2。

2.5 濃縮液處理系統

濃縮液處理系統設計主工藝采用：“低溫蒸發”的技術路線，工藝流程及水量平衡見圖3。濃縮液進入濃縮液池，溫度約為15℃～35℃，經輸送泵輸送至預熱器，和95℃左右的低溫蒸發出水清液進行換熱，當再熱器和低溫蒸汽或熱水直接加熱至95℃時進入低溫蒸發單元的濕塔，空氣自濕塔塔底進入，濃縮液自塔頂至塔底逐層降溫，空氣自塔底至塔頂逐層升溫，塔底排出溫度約為40℃、TDS 約為20～25 g/L 的蒸發母液，水蒸氣被熱空氣帶出依次進入干塔塔體。水蒸氣進入干塔后通過填料逐級向下流，最終自塔底流出，溫度約為95℃，經預熱器和新鮮濃縮液換熱可達標排放或回用[7]?？諝庾运敵?，進濕塔塔底。濕塔塔底設計為錐體，低溫蒸發濃縮液自塔底排除，TDS 在230 000 mg/L 左右，水量約為新鮮濃縮液的20%～25%。由于蒸發濃液中含有較高的TDS，同時COD在2 000 mg/L以上，結晶難度大，回填埋區處置。干塔塔底產出蒸發清液，清液得率約為75%～80%，滿足出水水質表中要求，直接達標排放。

圖3 濃縮液處理系統工藝流程圖

3 主要構筑物及膜處理單元

均化池：1 座，尺寸13.3 m×7.3 m×7.0 m，地下式鋼砼結構，有效水深6.0 m，有效容積583 m3，水力停留時間12 h；提升泵3 臺，流量30 m3/h，揚程20 m，功率7.5 kW；袋式過濾器2 套，流量30 m3/h，濾徑600 μm/800 μm。

一級反硝化池：2 座，尺寸為15.4 m×11.5 m×11.5 m，地下式鋼砼結構，有效水深10.0 m，單座有效容積1 771 m3；混合潛水攪拌器6 臺，功率2.5 kW；進水泵4 臺，流量30 m3/h，揚程20 m，功率7.5 kW。

一級硝化池：4 座，尺寸為17.2 m×15.4 m×11.5 m，地上式鋼砼結構，有效水深10.0 m，單座有效容積2 648.8 m3；射流循環泵8臺，流量600 m3/h，揚程13 m，功率37 kW；硝化射流器16 套，負壓式射流器，最大壓力0.75 bar，PP材質，單套管18支。

二級反硝化池：2 座，尺寸為6.5 m×7.3 m×11.5 m，地上式鋼砼結構，有效水深10.0 m，單座有效容積545.6 m3；潛水攪拌機4臺，功率1.5 kW。

二級硝化池：2 座，尺寸為6.5 m×7.3 m×11.5 m，地上式鋼砼結構，有效水深10.0 m，單座有效容積545.6m3；射流循環泵2 臺，流量200 m3/h，揚程13 m，功率15 kW；硝化射流器2套，PP材質，18路。

超濾膜：總膜管數35，PVDF 材質，直徑為8 mm，單位膜管面積27.05 m2，膜總過濾面積945 m2，設計過濾通量68 L（/h·m2），最大壓力6 bar；進水泵4 臺，流量270 m3/h，揚程16 m，功率18.5 kW；清液槽1 座，容積40 m3，尺寸為3.6 m×4.0 m；回流泵1臺，流量75 m3/h，揚程15 m，功率5.5 kW。

納濾膜：直徑為8 mm，單位膜元件面積32.5 m2，膜總過濾面積2 730 m2，設計過濾通量18 L/（h·m2），操作壓力3～10 bar；進水泵2 臺，流量27.5 m3/h，揚程40 m，功率5.5 kW；清液罐1座，容積為40 m3；阻垢劑投加泵2臺，流量1.5 L/h，揚程15 m，功率0.024 kW。

反滲透膜：RO 裝置2 套，單位膜管面積34.4 m2，膜總過濾面積2 083 m2，設計過濾通量121 L/（h·m2），操作壓力30～60 bar；進水泵2臺，流量20 m3/h，揚程30 m，功率4 kW；阻垢劑投加泵3臺，流量1.5 L/h，揚程15 m，功率0.024 kW；酸液加藥泵3 臺，流量1.5 L/h，揚程15 m，功率0.024 kW。

剩余污泥處理系統：污泥進料泵1臺，流量40 m3/h，揚程80 m，功率15 kW；板框壓濾機1 套，壓濾面積200 m2，功率19.8 kW；壓榨泵1臺，流量8 m3/h，揚程180 m，功率7.5 kW；壓榨水箱，PP材質，容積4 m3；水洗水箱，PP材質，容積4 m3；脫水清液泵1臺，流量40 m3/h，揚程20 m，功率5.5 kW；干泥斗1套，流量6 t/h，功率15 kW。

納濾減量系統：物料調整反應器1套，流量15 m3/h；加藥計量泵，PP 材質，功率0.37 kW；一級物料進水泵1臺，過流SS316，功率3 kW；加藥計量泵1臺，PP材質，功率0.13 kW；腐植酸濃液排放泵，過流SS316，功率0.37 kW；二級物料進水泵1 臺，過流SS316，功率2.2 kW；清洗水泵1 臺，過流SS316，功率3 kW；物料濃液排放泵1臺，過流SS316，功率0.75 kW。

濃縮液處理系統：原水提升泵2 臺，流量3.5 m3/h，揚程40 m，功率1.1 kW；蒸發濃液輸送泵2 臺，流量2.5 m3/h，揚程30 m，功率1.5 kW；清液輸送泵2 臺，流量5 m3/h，揚程40 m，功率1.1 kW；蒸發濃液儲罐，PE 材質，容積5 m3；清液儲罐，PE 材質，容積10 m3；空壓機1 臺，0.19 Nm3/min；過濾器，0.19 Nm3/min；冷干機，0.19 Nm3/min。

4 改造前后處理效果對比

改造前后三個月的進出水水質見圖4。

結果表明，采用“均化池+膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）+反滲透（RO）”組合工藝處理滲濾液，抗沖擊負荷能力強，滲濾液進水中的高COD、NH3-N及TN均顯著下降。其中，在COD、NH3-N、TN 進水分別為8 400 mg/L、1 800 mg/L和1 980 mg/L的水質條件下，去除率均超過99%，分別穩定在10 mg/L、0.46 mg/L、15 mg/L 左右，且出水水質基本趨于穩定并滿足GB 16889—2008 表2排放標準。同時，利用低溫蒸發的技術處理膜濃縮液，出水水質滿足GB 16889—2008 表2排放標準。

5 結論

江蘇某滲濾液處理站經過改擴建后，垃圾滲濾液處理采用“均化池+膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）+反滲透（RO）”組合工藝，實現滲濾液全量無害化處理。工程實踐證明，江蘇某垃圾填埋場滲濾液處理工藝和膜濃縮液處理工藝，運行穩定，處理效果好，出水水質滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中表2排放標準，可為我國其他城市的生活垃圾滲濾液處理廠改擴建提供借鑒。