摘 要：針對南通市某生活垃圾焚燒發(fā)電廠原生垃圾滲濾液水質(zhì)成分復(fù)雜、水量變化大、污染物濃度高、可生化性能不穩(wěn)定等特點，采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜深度處理”的組合工藝。運(yùn)行結(jié)果表明，處理出水各指標(biāo)均能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：原生垃圾滲濾液總氮兩級A/O-MBR；膜深度處理；研究分析

1 概述

南通市某生活垃圾焚燒發(fā)電廠日處理生活垃圾1500t，服務(wù)范圍主要包括南通區(qū)域。該廠滲濾液處理工程于2014年4月開始進(jìn)水調(diào)試，滲濾液處理規(guī)模為300m3/d，其滲濾液原水水質(zhì)見表1。

表1 生活垃圾滲濾液原水水質(zhì)

該廠滲濾液處理裝置占地面積約4400m2，采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，處理出水執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)指標(biāo)見表2。

表2 生活垃圾滲濾液出水水質(zhì)

2 工藝流程

本項目原生垃圾滲濾液內(nèi)既含有高濃度有機(jī)污染物，也有一定數(shù)量的重金屬、無機(jī)鹽類等有毒有害物質(zhì)，水質(zhì)成分非常復(fù)雜，并且受季節(jié)、運(yùn)輸條件、運(yùn)行管理等因素影響，垃圾焚燒廠滲濾液水量具有冬季旱季水量較少，夏季雨季水量較多，冬季水量往往不足夏季水量一半的特點，隨著水量變化，水質(zhì)也會有一定變化趨勢，最低與最高值在一年之中相差1.5倍以上。

針對原生垃圾滲濾液的這些特點，選擇的處理工藝必須具備穩(wěn)定的高負(fù)荷處理能力和對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性，本項目采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3 處理單元設(shè)計

3.1 預(yù)處理單元

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括機(jī)械格柵、預(yù)沉池和調(diào)節(jié)池。通過預(yù)處理去除滲濾液中大量的懸浮物及二價離子，然后進(jìn)入UASB池，降低生化處理負(fù)荷。

（1）機(jī)械格柵。設(shè)置機(jī)械格柵1臺，機(jī)械格柵間隙5mm。垃圾滲濾液由滲濾液集水池提升泵提升到格柵渠，經(jīng)機(jī)械回轉(zhuǎn)格柵去除粗大雜物后自流入預(yù)沉池。

（2）預(yù)沉池。設(shè)置預(yù)沉池1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，池型采用豎流式沉淀池，反應(yīng)時間設(shè)置為30min，沉淀區(qū)表面負(fù)荷0.7m3/m2·h。預(yù)沉池設(shè)有反應(yīng)攪拌機(jī)2臺，加藥裝置2套。沉淀池上清液進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

（3）調(diào)節(jié)池。設(shè)置調(diào)節(jié)池1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，總有效容積2400m3，停留時間8d。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有空氣攪拌系統(tǒng)，通過鼓風(fēng)機(jī)供氣進(jìn)行攪拌，防止顆粒物沉積。調(diào)節(jié)池內(nèi)同時設(shè)有蒸汽加熱系統(tǒng)，通過電廠的余熱蒸汽對滲濾液進(jìn)行加溫，保證后續(xù)厭氧生化池處于中溫反應(yīng)。

3.2 生化單元

生化處理包含UASB池和兩級A/O-MBR系統(tǒng)，冬季進(jìn)水溫度較低時，通過蒸汽將UASB池進(jìn)水加熱至35℃，以確保厭氧效果。厭氧出水依次進(jìn)入一級A/O系統(tǒng)、二級A/O系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)，其中，一級A/O的主要作用是碳化和硝化以及反硝化，完成大部分的有機(jī)物降解以及脫氮作用；二級A/O的主要功能是去除剩余總氮和進(jìn)一步降解有機(jī)物；超濾系統(tǒng)（UF）主要用于泥水分離，截留有機(jī)污泥，并回流部分污泥至生化池前端，維持生化反應(yīng)所適宜的污泥濃度。

（1）UASB池。設(shè)置UASB池2座，并聯(lián)運(yùn)行，池體結(jié)構(gòu)碳鋼防腐，總有效容積2400m3，停留時間8d，池內(nèi)設(shè)置三相分離器、循環(huán)泵、水封罐和布水器。

（2）兩級A/O-MBR系統(tǒng)。其中一級A/O的總有效容積為

2100m3，一級A的停留時間為2d，一級O的停留時間為5d，池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)和管式微孔曝氣器，利用羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行供氣，供氣量3700m3/h，滿足碳化、硝化需氧量，并設(shè)置硝化液回流泵，內(nèi)回流比控制在3～5；二級A/O的總有效容積為600m3，二級A的停留時間1d，二級O的停留時間1d，池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)和管式微孔曝氣器，利用羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行供氣，供氣量720m3/h，滿足生化需氧量。

由于滲濾液在好氧處理過程中會產(chǎn)生較多的泡沫，在一級O池和二級O池均配置消泡裝置，并進(jìn)行加蓋，可有效防止泡沫飛散，并在二級O池后設(shè)置消泡罐，以消除好氧出水氣泡，避免后續(xù)超濾系統(tǒng)膜組件氣阻。

（3）超濾系統(tǒng)。采用管式超濾膜系統(tǒng)，錯流過濾操作，設(shè)置兩套超濾系統(tǒng)，并聯(lián)運(yùn)行，每套包含進(jìn)水泵1臺，循環(huán)泵1臺，清洗裝置和清洗泵共用1套，單套安裝4支膜管，選用德國Berghof管式超濾膜，膜面積27.2立方米每支。膜材料微孔孔徑為0.1～0.4？滋m，可以截留固體懸浮物和細(xì)菌，經(jīng)膜出水的SS小于10mg/L，濁度可以達(dá)到1NTU以下。

超濾系統(tǒng)的清洗方式含開停機(jī)自動沖洗和化學(xué)清洗兩種方式，日常運(yùn)行時采用開停機(jī)自動沖洗即可，運(yùn)行一段時間膜通量下降后再進(jìn)行化學(xué)清洗，一般化學(xué)清洗周期為4～8周。

3.3 深度處理單元

深度處理包含納濾（NF）和反滲透（RO）系統(tǒng)。

（1）納濾系統(tǒng)。采用管式納濾膜系統(tǒng)，設(shè)置兩套NF系統(tǒng)，并聯(lián)運(yùn)行，每套包含進(jìn)水泵1臺，高壓泵1臺，循環(huán)泵1臺，清洗裝置和清洗泵1套共用，單套安裝15支納濾膜元件，分別安裝在3支膜殼內(nèi)，選用美國DOW膜元件，該膜片為三層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，抗污染能力強(qiáng)。納濾系統(tǒng)可去除150-300分子量的顆粒物、金屬離子、有機(jī)物等。

（2）反滲透系統(tǒng)。采用管式反滲透膜系統(tǒng)，錯流過濾操作，設(shè)置兩套RO系統(tǒng)，并聯(lián)運(yùn)行，每套包含進(jìn)水泵1臺，高壓泵1臺，循環(huán)泵1臺，段間增壓泵1臺，清洗裝置和清洗泵1套共用，單套安裝15支反滲透膜元件，分別安裝在3支膜殼內(nèi)，選用美國DOW膜元件，該膜片為高分子膜結(jié)構(gòu)，能截留所有溶解性鹽及分子量大于100的有機(jī)物。

納濾和反滲透系統(tǒng)單元采用一段式設(shè)計，減少流程長度，一方面增加了各膜元件進(jìn)水水質(zhì)的均衡性，另一方面降低了由于流程長而引起的后段膜流速低造成膜污染嚴(yán)重問題，同時各系統(tǒng)單元采用濃水循環(huán)運(yùn)行方式，提高水在膜表面的流速，減緩污染物在膜表面聚集，有效防止微生物污染及無機(jī)污染。

4 工程調(diào)試及運(yùn)行狀況

工程調(diào)試是整個工程能否發(fā)揮最佳作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而生化調(diào)試是整個調(diào)試過程中最重要的部分。生化池接種污泥為某啤酒廠剛脫水不久的新鮮泥餅，生化反應(yīng)池接種量為360t，污泥含水率為80%，池內(nèi)污泥含量為15g/L。厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷上升到5kgCOD/m3·d，COD去除率穩(wěn)定達(dá)到80%時，標(biāo)志著厭氧反應(yīng)器調(diào)試完成，這一過程一般需要70～90d。好氧反應(yīng)池污泥濃度保持在12g/L左右，鏡檢菌膠團(tuán)大而密實，SV30在50-90%之間，COD去除率達(dá)到90%時，標(biāo)志著好氧反應(yīng)器調(diào)試完成，這一過程一般需要30d。厭氧系統(tǒng)和兩級A/O-MBR系統(tǒng)調(diào)試達(dá)到設(shè)計能力后，超濾出水的COD基本上穩(wěn)定在600mg/L以下，氨氮在20mg/L以下，總氮在70mg/L以下，經(jīng)過NF/RO深度處理后，可滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

整套系統(tǒng)調(diào)試完成后，按設(shè)計流量和設(shè)計參數(shù)連續(xù)運(yùn)行30d后，對系統(tǒng)各單元的出水進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果見表3（表中數(shù)據(jù)為連續(xù)72h的平均值），該工程于2014年9月通過驗收后一直正常運(yùn)行至今。

由表3可見：經(jīng)過預(yù)處理、厭氧、兩級A/O-MBR和NF/RO處理后COD、BOD5、NH3-N、TN和SS指標(biāo)均能達(dá)到出水水質(zhì)要求，同時經(jīng)過膜處理后，其他重金屬指標(biāo)Hg、Ni、Pb和Zn也都能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 建設(shè)投資及直接運(yùn)行成本

工程建設(shè)投資：整個滲濾液處理工程總投資為3439.45萬元（利用廠內(nèi)空地，不含征地費），其中建筑工程304.60萬元，設(shè)備購置費2790.00萬元，安裝工程168.90萬元，其它費用176.04萬元。噸水建設(shè)投資約11.46萬元/立方米·廢水。

直接運(yùn)行成本：系統(tǒng)設(shè)置操作人員4人，工資及福利費為24萬元/a，電費245萬元/a，水費3萬元/a，藥劑費32萬元/a，蒸汽費11萬元/a，膜更換費57萬元/a（超濾膜五年一換，納濾、反滲透膜三年一換），設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費25萬元/a，分析化驗及環(huán)境檢測費30萬元/a，直接運(yùn)行成本總計427萬元/a，噸水直接運(yùn)行成本約39元/立方米·廢水。

6 結(jié)束語

（1）采用“預(yù)處理+厭氧（UAS

B）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，出水水質(zhì)可以穩(wěn)定達(dá)到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）采用兩級A/O-MBR系統(tǒng)可以取得較高的總氮去除率。采用一級反硝化/硝化進(jìn)行脫氮受回流比的制約，去除率實際最高僅能達(dá)到80%～90%，通過二級反硝化裝置進(jìn)行深度脫氮，可進(jìn)一步去除一級反硝化/硝化反應(yīng)排出的剩余硝態(tài)氮，并且后續(xù)設(shè)置的二級好氧單元對可能在二級反硝化階段投加的多余碳源進(jìn)行分解，保證有機(jī)污染物和總氮的雙達(dá)標(biāo)。（3）采用NF/RO作為深度處理單元，其中反滲透對硝態(tài)氮有約50%去除率，有效保證總氮達(dá)標(biāo)，NF作為反滲透進(jìn)水保護(hù)單元，在保證高出水水質(zhì)的前提下可以達(dá)到較高的產(chǎn)水率。（4）采用啤酒廠剛脫水的新鮮泥餅作為接種污泥，可以較快啟動厭氧系統(tǒng)和A/O（反硝化/硝化）處理系統(tǒng)，取得較好的調(diào)試效果。

參考文獻(xiàn)

[1]宋燦輝，呂志中，方朝軍.生活垃圾焚燒廠垃圾滲濾液處置技術(shù)[J].環(huán)境工程，2008（S1）.

[2]彭躍蓮，秦振平，孟洪，等.膜技術(shù)前沿及工程應(yīng)用[M].北京：中國紡織出版社，2009.