張洪根

（嘉園環(huán)保有限公司，福州 350003）

某城市生活垃圾填埋場(chǎng)于1997年建成投入使用，2016年7月封場(chǎng)。一期填埋區(qū)占地面積為5.83 萬(wàn)m2，垃圾填埋量約為100 萬(wàn)m3。二期填埋區(qū)占地面積為10.38 萬(wàn)m2，垃圾填埋量約為140 萬(wàn)m3。該生活垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)大量垃圾填埋時(shí)間超過(guò)10年，產(chǎn)生的滲濾液主要為老齡滲濾液。老齡滲濾液中的有機(jī)物主要為難降解的大分子有機(jī)物（腐殖質(zhì)），其中含氮有機(jī)物長(zhǎng)期水解發(fā)酵，導(dǎo)致滲濾液氨氮濃度過(guò)高，造成滲濾液碳氮比（C/N）失衡，從而對(duì)生化處理中的微生物產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致生化處理系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行[1-2]。該生活垃圾填埋場(chǎng)對(duì)滲濾液處理站的舊有設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造，采用“調(diào)節(jié)池+初沉池+兩級(jí)厭氧好氧（AO）+超濾+納濾+反滲透”的組合工藝，滲濾液達(dá)標(biāo)處理后排入市政管網(wǎng)，出水執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理規(guī)模為400 m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)出水的主要指標(biāo)如表1所示。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有化學(xué)需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）和總磷（TP）[3-5]。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

2 滲濾液處理工藝流程

本項(xiàng)目的滲濾液處理工藝流程如圖1所示。調(diào)節(jié)池既可以調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，也可以代替事故池作為應(yīng)急備用。初沉池主要用于降低調(diào)節(jié)池進(jìn)水的懸浮顆粒及其他雜質(zhì)，同時(shí)可均化水質(zhì)。A/O 系統(tǒng)去除有機(jī)物的能力很高，好氧池硝化液回流至缺氧池，反硝化菌在缺氧狀態(tài)下將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，并進(jìn)一步把亞硝酸鹽還原為氨及游離氮[6-7]。好氧池主要進(jìn)行硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-），將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳與水。經(jīng)兩級(jí)AO 處理后，用泵抽入管式超濾膜，進(jìn)行泥水分離，管式超濾膜具有很高的截留能力，部分難降解的有機(jī)物隨活性污泥回到一級(jí)反硝化池，將A/O 系統(tǒng)污泥濃度提升至15 g/L 以上，加快去除有機(jī)物和有效脫氮。

圖1 滲濾液處理工藝流程

超濾出水進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，去除滲濾液中的有機(jī)腐殖酸、BOD5、氨氮等污染物。納濾清水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，去除CODCr、總氮等污染物，通過(guò)反滲透系統(tǒng)對(duì)鹽分及有機(jī)物的高截留能力，進(jìn)一步去除滲濾液中的可溶性小分子有機(jī)物、氯離子、硝酸根離子等污染物，出水通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)排放口達(dá)標(biāo)排放。污泥用離心脫水機(jī)脫水（脫水后含水率80%），然后運(yùn)送至焚燒廠處理，濃縮液回灌填埋場(chǎng)。

3 主要設(shè)備參數(shù)

本項(xiàng)目滲濾液處理系統(tǒng)主要包含調(diào)節(jié)池、初沉池、膜生物反應(yīng)器、污泥處置系統(tǒng)、濃縮液回灌系統(tǒng)及臭氣處理系統(tǒng)。

3.1 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池有兩座，分別為1 號(hào)調(diào)節(jié)池、2 號(hào)調(diào)節(jié)池，2 號(hào)調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)浮球液位計(jì)、進(jìn)水泵和鼓風(fēng)機(jī)等，總?cè)莘e為7 950 m3，理論水力停留時(shí)間為19.88 d。

3.2 初沉池

初沉池為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷為0.16 m3/（m2·h），底部錐形泥斗用于儲(chǔ)存懸浮顆粒，定期抽排。

3.3 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（MBR）由兩級(jí)AO+外置管式超濾膜組成，主要設(shè)備參數(shù)如表2所示。一級(jí)反硝化池設(shè)計(jì)容積為1 404 m3，水力停留時(shí)間為3.5 d，一級(jí)硝化池設(shè)計(jì)容積為1 850 m3，水力停留時(shí)間為4.62 d，滲濾液中大部分的CODCr、BOD5、NH3-N 等污染物得到去除，碳氮比控制在4～5，溶解氧（DO）濃度控制在2～3 mg/L，pH 控制在7.4～7.8，溫度控制在20～37 ℃，回流比控制在20 倍以?xún)?nèi)，合理控制以上參數(shù)，保障AO 系統(tǒng)的各指標(biāo)去除率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二級(jí)反硝化池設(shè)計(jì)容積為262.5 m3，水力停留時(shí)間為0.59 d，二級(jí)硝化池容積為419.2 m3，水力停留時(shí)間為1.05 d，二級(jí)AO 主要是為了進(jìn)一步脫氮。A/O 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，夏季需要注意溫度不能超過(guò)40 ℃，高溫會(huì)抑制微生物活性，還可能損壞膜系統(tǒng)，要通過(guò)換熱系統(tǒng)及時(shí)降溫。冬季需要注意保溫，保證污泥活性不受低溫影響，另外，冬季生化泡沫較多，要及時(shí)消泡。A/O 系統(tǒng)出水先經(jīng)過(guò)40 目過(guò)濾袋（孔徑0.425 mm），將大顆粒雜物和纖維物攔截后進(jìn)入外置管式超濾膜，防止超濾膜堵塞，超濾膜通過(guò)高效截流作用將泥水分離，濃縮后的污泥全部回流缺氧池，提高污泥濃度，延長(zhǎng)泥齡，擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)菌群，提高活性污泥反應(yīng)效率，透過(guò)液則繼續(xù)進(jìn)入納濾系統(tǒng)。

表2 MBR 系統(tǒng)的主要設(shè)備

3.4 深度處理系統(tǒng)

本項(xiàng)目的深度處理系統(tǒng)含納濾和反滲透，納濾設(shè)計(jì)處理能力為400 m3/d，設(shè)計(jì)回收率為85%，采用兩段式排列，共有36 支膜芯，型號(hào)為NF270-400。納濾膜能有效去除污水中的CODCr、二價(jià)重金屬離子、細(xì)菌和病毒等，納濾進(jìn)水pH 為6.5～7.0，需要添加阻垢劑，防止結(jié)垢。反滲透設(shè)計(jì)處理能力為340 m3/d，設(shè)計(jì)回收率為75%，采用兩段式排列，共有36 支膜芯，型號(hào)為BW30FR-365。反滲透脫鹽率大于99.5%，污水中的膠體、微生物、有機(jī)物等均可去除。反滲透運(yùn)行壓力較高，注意膜壓差及進(jìn)水流量下降不能超過(guò)15%，及時(shí)進(jìn)行化學(xué)清洗恢復(fù)性能。

3.5 其他處理系統(tǒng)

污泥用離心脫水機(jī)脫水后運(yùn)送至焚燒廠處理，濃縮液回灌填埋場(chǎng)頂部，通過(guò)垃圾吸附部分有機(jī)物及重金屬，降低濃縮液長(zhǎng)期回灌造成鹽分富集的影響。臭氣通過(guò)酸堿洗塔、生物滴濾塔及活性炭保安塔進(jìn)行處理，確保達(dá)標(biāo)排放。

4 運(yùn)行工況

本項(xiàng)目于2014年5月施工完畢進(jìn)入調(diào)試，同年11月通過(guò)環(huán)?？⒐を?yàn)收，現(xiàn)已運(yùn)營(yíng)多年。2014—2022年，各工藝段出水的主要指標(biāo)變化如表3所示，滲濾液的CODCr濃度在填埋場(chǎng)封場(chǎng)后呈下降趨勢(shì)，直至穩(wěn)定，滲濾液的NH3-N 和TN 濃度持續(xù)增長(zhǎng)，給系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。MBR 出水CODCr濃度逐年增長(zhǎng)，可見(jiàn)生化系統(tǒng)的處理能力趨于下降，主要原因是沒(méi)有新鮮滲濾液的補(bǔ)充，老齡滲濾液的可生化性整體下降，難降解的有機(jī)質(zhì)較多。表3 檢測(cè)結(jié)果表明，MBR 工藝段對(duì)CODCr、NH3-N 及TN 的去除率分別為79.68%、99.84%及95.17%，滿足設(shè)計(jì)要求。深度處理工藝段對(duì)CODCr、NH3-N 及TN 的去除率分別為97.03%、57.01%及67.05%，符合納濾與反滲透的運(yùn)行要求，出水指標(biāo)優(yōu)于《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的限值。

表3 各工藝段處理效果

5 經(jīng)濟(jì)分析

本滲濾液處理工程總投資約為1 555.4 萬(wàn)元，項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理規(guī)模為400 m3/d，項(xiàng)目人員配置按7 人編制，采用基于組態(tài)王與可編程邏輯控制器（PLC）的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，信號(hào)通過(guò)網(wǎng)線傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作控制，自動(dòng)化控制程度高，操作控制和維護(hù)管理方便簡(jiǎn)單。電價(jià)為0.74 元/（kW·h），水價(jià)為5.21 元/t，藥劑主要有甲醇、阻垢劑、聚丙烯酰胺（PAM）、膜清洗劑和片堿等。2016年填埋場(chǎng)封場(chǎng)后，需要添加甲醇碳源，大幅增加藥劑成本，人工均價(jià)為6 100 元/月，污泥處置主要為運(yùn)輸費(fèi)，維修費(fèi)含膜芯更換費(fèi)用（2018年），辦公稅費(fèi)含辦公、雜費(fèi)及增值稅（稅率6%）。2014—2022年，項(xiàng)目噸水運(yùn)行費(fèi)用如表4所示，最高噸水運(yùn)行費(fèi)用為31.74 元/m3（不含公司管理費(fèi)），2017年后運(yùn)行單價(jià)波動(dòng)率較低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

表4 2014—2022年項(xiàng)目噸水運(yùn)行費(fèi)用

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)老齡滲濾液特性，本項(xiàng)目采用“初沉池+兩級(jí)AO+超濾+納濾+反滲透”組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理，出水優(yōu)于《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008），兩級(jí)AO 工藝以其低廉的施工成本與運(yùn)行費(fèi)用、對(duì)有機(jī)物和氨氮等有較好的去除效果、適應(yīng)低C/N 的廢水、容積負(fù)荷高及耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，具有推廣價(jià)值。該組合工藝自動(dòng)化控制程度高，操作控制和維護(hù)管理方便簡(jiǎn)單，適應(yīng)各種體量的滲濾液處理，它是國(guó)內(nèi)滲濾液處理的主流成熟工藝。管式超濾膜對(duì)SS 的去除率在99%以上，占地面積小，節(jié)省空間，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行管理方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，還能延長(zhǎng)泥齡，提高AO 系統(tǒng)抗沖擊能力。但是，本工藝也存在不足之處：深度處理固然能讓水質(zhì)清澈達(dá)標(biāo)，但產(chǎn)生的濃縮液處理也是重大難題，長(zhǎng)期的回灌使得鹽分不斷富集，難以生化處理的有機(jī)物重新回到生化池，必然給后期項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大困難。