垃圾渗滤处理两级AO+内置式超滤+两级纳滤技术

天津某垃圾填埋场于2005年建成并投入使用，整个场区占地约66.67hm2，分为管理区和填埋库区。填埋库区共分两期建设，一期库区占地约20.35×104m2，有效库容为400×104m3，2018年底已达到使用寿命进行封场覆盖；二期库区占地约22.58×104m2，于2019年建成并投入运行，设计垃圾填埋规模为1800t/d。填埋场原有一座渗滤液处理站，处理规模为150m3/d，采用生物转盘+纳滤+反渗透处理工艺，出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889―2008）中的表2排放标准。随着二期填埋库区的启用，面对日益增加的垃圾量及渗滤液量，原有渗滤液处理站的处理规模难以满足要求，因此有关部门决定扩建该垃圾填埋场渗滤液处理站。

1、设计规模

根据《生活垃圾渗沥液处理技术导则》（RISN―TG023―2016）要求，生活垃圾填埋场渗沥液产生量宜采用《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》（GB50869―2013）规定的经验公式法（浸出系数法）进行计算。同时，渗滤液处理规模还应综合考虑渗滤液产量、调节池容积、填埋运行情况、气候条件、垃圾降解程度等因素。按照上述浸出系数法计算并考虑一定安全系数，该垃圾填埋场渗滤液总处理规模为850m3/d，现有垃圾渗滤液处理设施处理规模为150m3/d，故确定本次渗滤液处理扩建工程设计规模为700m3/d。

2、设计进、出水水质

本工程处理的渗滤液主要为一期库区产生的老龄渗滤液以及新建二期库区产生的新鲜渗滤液。根据运行单位提供的现有渗滤液处理站进水水质指标及同类型渗滤液处理项目的设计运行经验，确定初期按照新老渗滤液配比为1∶1的模式运行，待老龄渗滤液总量减少之后，适当增加新鲜渗滤液比例。设计出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889―2008）中表2对一般地区的排放要求。

具体设计进、出水水质见表1。

3、处理工艺

3.1 工艺选择

垃圾渗滤液具有污染物种类多、成分复杂、水质水量波动大等特点，目前渗滤液处理采用生化处理+深度处理的工艺路线最为普遍。生化处理工艺包括厌氧法、好氧法等，应用较多的是MBR工艺，处理对象主要是渗滤液中的有机污染物及氨氮等。深度处理工艺包括纳滤、反渗透、高级氧化等，应用较多的为纳滤、反渗透膜法，处理对象主要是渗滤液中的悬浮物、溶解物和胶体等。

采用膜法深度处理，出水水质好，可保证系统稳定达标，但是产生的膜浓缩液处置一直是渗滤液处理领域的难题。反渗透浓缩液因其盐分浓度高、可生化性差，目前除了回灌填埋场、回喷焚烧炉处置，只有蒸发工艺尚算可行。近几年也有一些垃圾渗滤液膜深度处理后产生的浓缩液采用蒸发处理的工程案例，但因其系统能耗大，且存在设备结垢严重、清洗频繁、不能连续可靠运行等问题，故没有得到大面积推广应用。而对于纳滤浓缩液，在通过强氧化剂氧化后，能够降低有机污染物含量，改善其可生化性以满足条件回流至渗滤液生化处理池前端，故对纳滤浓缩液采用高级氧化工艺进行处理后回流至生化系统，是目前解决纳滤浓缩液的一种可行有效的处理方式。

综上所述，参考同类工程运行经验，确定本工程渗滤液采用两级AO+内置式超滤+两级纳滤处理工艺，一级纳滤浓缩液采用芬顿高级氧化处理工艺，二级纳滤浓缩液则直接回流至超滤出水池，工艺流程见图1。

3.2 工艺流程

新老渗滤液按照设计配比进入填埋场内现状钢混调节池，经提升后首先进入均衡池，与其他回流污水混合、均质后进入硝化反硝化池。采用反硝化前置、硝化后置的形式，可以充分利用进水中的碳源进行反硝化反应，同时减少硝化池中用于降解有机污染物所需的氧量。采用二级硝化反硝化，当一级反硝化和硝化脱氮不完全时，残留的氨氮、硝态氮和亚硝态氮可在二级反硝化和硝化反应池中进一步反应，从而保障脱氮完全和出水总氮达标。

二级生化出水进入MBR膜池，超滤膜组件置于膜池内，采用PTFE（聚四氟乙烯）中空纤维膜。污水进入膜反应器后，大部分污染物被降解，污水在抽吸泵或水头差的作用下进入超滤出水池，剩余污泥则进入生化污泥脱水系统，脱水滤液回流至均衡池，泥饼填埋处置。内置式超滤膜利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜表面的错流效果，减少对膜的污染。与外置式超滤膜相比，内置式超滤膜的最大优点是运行能耗低，节省运行成本。

超滤膜池出水在抽吸泵作用下排入超滤出水池，再进入后续深度处理系统。垃圾渗滤液常见的深度处理多采用纳滤/反渗透膜工艺，但反渗透膜产生的浓缩液较难处置。本工程深度处理采用二级纳滤处理工艺，一级纳滤系统清液得率80%，浓缩液进入浓缩液处理系统后出水回流至均衡池，清液则进入二级纳滤进一步去除残余污染物；二级纳滤系统清液得率85%，出水进入清水池经检测达标后直接排放，浓缩液则回流至超滤出水池。

本工程纳滤浓缩液采用两级芬顿高级氧化工艺处理。浓缩液经过一级芬顿氧化反应处理后，COD和色度大幅降低，BOD5/COD比值增大，浓缩液可生化性提高。出水再经过二级芬顿氧化絮凝沉淀，基本上可以满足COD去除率不低于40%的要求，保证出水BOD5/COD的比值不低于0.2。浓缩液经过两级芬顿氧化反应处理后，出水回流至均衡池。系统产生的化学污泥进入化学污泥脱水系统，脱水滤液回流至一级芬顿反应池，泥饼填埋处置。

3.3 主要单元设计参数

①调节池（现有）

填埋场现有钢混调节池1座，尺寸为50m×38m×3.5m，调节池旁设置3台二期渗滤液处理进水提升泵，Q=20m3/h，H=200kPa，N=5kW，2用1备。

②生化系统

生化系统建（构）筑物包括均衡池、一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池、内置超滤膜池及酸/碱洗池、超滤出水池、辅助用房。参考同类型工程设计经验，两级硝化反硝化池设计中20℃脱氮速率Kde（20）取0.06kgNO3--N/（kgMLSS・d）、水温取25℃、MLSS取15g/L、污泥总产率系数取0.3kgVSS/kgBOD5、MLVSS/MLSS取0.75、好氧区污泥龄取25d、去除单位COD需氧量取1.4kgO2/kgCOD、曝气器氧转移效率取0.25。生化池设计尺寸见表2。

表2中水池合建为生化池，沿生化池两侧分别设置辅助用房各一座，主要放置射流泵、内回流泵、冷却水泵及冷却污泥泵、换热器、碳源储罐等设备。设备参数：一级硝化射流泵6台，Q=560m3/h、H=130kPa、N=30kW；二级硝化射流泵2台，Q=150m3/h、H=130kPa、N=11kW；内回流泵4台（2用2备），Q=525m3/h、H=130kPa、N=30kW；冷却水泵2台，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；污水冷却泵2台，Q=400m3/h、H=150kPa、N=30kW；板式换热器2台，换热量2000kW。

③纳滤系统

本工程深度处理设施为两级纳滤系统，均采用聚酰胺复合膜，单支膜面积37m2。一级纳滤设置72支，膜通量约为12L/（m2・h），清液得率80%；二级纳滤设置60支，膜通量约为15L/（m2・h），清液得率85%。纳滤系统集成装置及配套进水泵、清洗加药泵和生化鼓风机、超滤膜清洗/反洗设备等均放置在综合处理间。主要设备参数：生化磁悬浮鼓风机3台（2用1备），Q=120~140m3/min、P=70kPa、N=200kW；超滤膜吹扫罗茨鼓风机3台（2用1备），Q=12.5m3/min、P=5kPa、N=18.5kW；超滤反冲洗水泵2台，Q=20m3/h、H=100kPa、N=1.5kW；超滤清洗水泵2台，Q=10m3/h、H=100kPa、N=0.55kW；一级纳滤进水泵4台（3用1备），Q=20m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；一级纳滤高压泵3台，Q=25m3/h、H=1.5MPa、N=15kW；一级纳滤循环泵9台，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；二级纳滤进水泵3台（2用1备），Q=25m3/h、H=400kPa、N=5.5kW；二级纳滤高压泵2台，Q=20m3/h、H=1.2MPa、N=11kW；二级纳滤循环泵4台，Q=30m3/h、H=350kPa、N=5.5kW；浓缩液提升泵3台（2用1备），Q=15m3/h、H=120kPa、N=1.5kW。

④纳滤浓缩液处理系统

纳滤浓缩液采用两级芬顿高级氧化工艺处理，设计Fenton组合水池1座。设计两级Fenton反应沉淀池，尺寸见表3。

Fenton组合水池及配套设备与污泥脱水设备均设置在污泥脱水及浓缩液处理间内。浓缩液处理系统主要设备参数：一/二级芬顿循环泵，Q=15m3/h、H=160kPa、N=1.5kW，每级2台（1用1备）；一/二级芬顿排泥泵，Q=20m3/h、H=150kPa、N=2.2kW，每级2台（1用1备）；芬顿催化塔2座，Ø1.2m×6.0m；出水提升泵2台（1用1备），Q=15m3/h、H=160kPa、N=1.5kW。

⑤污泥脱水系统

本工程需处理的污泥由两部分组成，即生化系统产生的生化污泥和浓缩液处理系统产生的化学污泥。由于两种污泥性质不同，分别经浓缩压滤脱水后含水率达到60%，生化污泥脱水滤液回流至均衡池，化学污泥脱水滤液回流至一级Fenton反应池，泥饼填埋处置。主要设备参数：生化污泥进料泵2台，Q=25m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=18.5kW；化学污泥进料泵1台，Q=10m3/h、H=1.2~1.40MPa、N=11kW；浓缩机进泥泵4台（2用2备），Q=50m3/h、H=300kPa、N=11kW；带式浓缩机2台，处理量40~50m3/h；生化污泥板框压滤机2台，过滤面积200m2；化学污泥板框压滤机1台，过滤面积80m2；生化污泥压榨泵2台，Q=8m3/h、H=1.48MPa、N=5.5kW；化学污泥压榨泵1台，Q=2m3/h、H=1.62MPa、N=2.2kW。

4、处理效果

本工程于2020年7月竣工，目前已连续运行16个月。实际运行过程中，由于新鲜渗滤液不足，导致系统实际进水COD、氨氮及总氮值偏低，通过投加碳源乙酸钠提高C/N比，系统各项出水水质均能够稳定达标。每日实际处理污水量平均值为704m3，COD、NH3-N、TN及TP总去除率分别达到99.3%、99.9%、99.0%、92.3%，各工段实际处理效果见表4。

5、主要经济指标

本扩建工程渗滤液处理规模为700m³/d，工程占地5570.05m2，总建筑面积3868.5m2。工程总投资9471.68万元，其中土建工程费3694.75万元，设备安装费4316.26万元；单位处理成本约117.23元/m3，其中电费约40.35元/m3、水费约0.64元/m3、药剂费约58.7元/m3。

6、结语

本工程采用两级AO+内置式超滤+两级纳滤工艺处理垃圾填埋场渗滤液，系统运行稳定，自动化程度高，出水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889―2008）中表2的排放要求，其中COD、NH3-N、TN及TP总去除率分别为99.3%、99.9%、99.0%、92.3%。采用芬顿高级氧化工艺处理纳滤浓缩液，为同类项目膜浓缩液的处置提供了借鉴。本项目解决了该垃圾填埋场渗滤液处理能力不足的问题，具有良好的环境效益和社会效益。（来源：湖北省城建设计院股份有限公司天津分公司，中城院<北京>环境科技有限公司天津分公司）