微電解/芬頓氧化+AO塔+兩級DTRO工藝處理生活垃圾滲濾液工程實例

羅 超，范引娣，周文婷

（1.武漢光谷環(huán)保科技股份有限公司；2.武漢千瑞泰科技有限公司，武漢 430070）

十堰市某區(qū)生活垃圾填埋場滲濾液采用微電解/芬頓氧化+AO 塔生化預(yù)處理+兩級DTRO 處理工藝，處理后達(dá)到《生活垃圾填埋場污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表3直排標(biāo)準(zhǔn)。

1 主要設(shè)計參數(shù)

1.1 微電解/芬頓氧化塔

微電解是一種處理高濃度難降解有機廢水的有效物化法，以鐵屑和炭構(gòu)成原電池，通過氧化還原、電富集、吸附和絮凝等多種物理化學(xué)作用，可以去除難降解有機物，能夠改變毒性物質(zhì)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性。芬頓氧化是利用Fe2+催化H2O2分解產(chǎn)生強氧化性的·OH 來降解廢水中的各種有機化合物。微電解/芬頓氧化聯(lián)合工藝，正好利用微電解產(chǎn)生的大量Fe2+作為芬頓氧化的催化劑，在微電解后直接投加H2O2，無需另加酸調(diào)節(jié)，既節(jié)約加酸成本，又降低設(shè)備投資。因此，微電解/芬頓氧化聯(lián)合工藝是一種處理類似高有機物濃度、高氨氮以及重金屬離子的廢水的行之有效方法之一。

設(shè)備設(shè)計參數(shù)如下：微電解停留時間為2.5 h；設(shè)備規(guī)格為Φ1.5 m×2.5 m，1 套；Fe/C 比為1:1；H2O2投加量為10 ～20 mg/L。

1.2 AO 塔

AO 塔工藝是一種高效污水處理新技術(shù)，其工藝原理通過提高反應(yīng)器的充氧能力和污泥活性來滿足短時快速降解有機物的要求，從而實現(xiàn)提高生化反應(yīng)效率的目的。AO 塔工藝集射流曝氣、強化傳遞、紊流剪切、深井曝氣、流化床、三相分離等于一體，具有氧傳遞速率高、高容積負(fù)荷、停留時間短、占地面積小、剩余污泥少等特點。AO 塔融入三相分離技術(shù)，實現(xiàn)“氣-液-固”三相分離的同時，污泥自回流，并且與沉淀區(qū)合為一體，省去另設(shè)沉淀裝置，節(jié)省投資和占地；引入射流曝氣裝置，通過回流泵高壓回流，同時兼具“引風(fēng)”功能，在射流曝氣器進(jìn)風(fēng)口形成負(fù)壓，空氣被快速卷裹進(jìn)入，實現(xiàn)曝氣生化功能。同時，在塔體底部設(shè)置剩余污泥排放管和放空管，以便剩余污泥及時排放和設(shè)備檢修等。

主要設(shè)計參數(shù)如下：停留時間HRT 為24 h，回流比為500%～1 000%；沉淀區(qū)負(fù)荷q=0.75 ～1.50 m3/（m2·h）；內(nèi)筒直徑D1=800 mm，外筒直徑D2= 2 500 mm；AO 塔深H=8.0 m，有效水深7.5 m；沉淀區(qū)外環(huán)直徑D3=3.0 m，內(nèi)環(huán)直徑D4=2.5 m；回流泵Q=12.5 m3/h，H=25 m，N=4.0 kW，2 臺，一用一備。

1.3 兩級DTRO

1.3.1 預(yù)處理單元

滲濾液的預(yù)處理主要包括pH 值調(diào)節(jié)以防止難溶無機鹽在膜表面結(jié)垢，石英砂過濾濾去滲濾液中懸浮物及大顆粒雜質(zhì)，芯式過濾器能去除易結(jié)垢離子和硅酸鹽等。為防止硅垢和硫酸鹽垢，芯式過濾器前加入一定的阻垢劑。

1.3.2 兩級DTRO

第一級反滲透從芯式過濾器后進(jìn)水，經(jīng)過芯式過濾器的滲瀝液直接進(jìn)入一級反滲透高壓柱塞泵。第二級反滲透處理第一級透過水。一級反滲透系統(tǒng)為兩組，采用串聯(lián)連接方式，第一組反滲透的濃液進(jìn)入串聯(lián)后置的第二組。二級反滲透設(shè)一組。第一級反滲透的減震器出水進(jìn)入第一個膜組，第一組由高壓泵直接供水，第二組膜柱配一臺在線循環(huán)泵以產(chǎn)生足夠的流量和流速來克服膜污染；第二級反滲透不需要在線增壓泵，由于其進(jìn)水電導(dǎo)率比較低，回收率比較高，僅使用高壓泵就可以滿足要求。

膜柱組出水分為兩部分。第一級反滲透的透過液排向第二級反滲透的進(jìn)水端，濃縮液排入濃縮液儲存池。第二級反滲透的透過液進(jìn)入凈水儲存池，濃縮液進(jìn)入第一級反滲透的進(jìn)水端，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。兩級反滲透的濃縮液端各有一個壓力調(diào)節(jié)閥，用于控制膜組內(nèi)的壓力，以便調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)水率。

由于滲瀝液中含有溶解性氣體，而反滲透膜不能脫除溶解性的氣體，因此反滲透膜產(chǎn)水pH 值會稍低于排放要求。經(jīng)脫氣塔脫除溶解的酸性氣體后，pH值能顯著上升，若經(jīng)脫氣塔后的清水pH 值仍低于排放要求，此時系統(tǒng)將自動加少量堿回調(diào)pH 值至排放要求。

膜組的清洗包括沖洗和化學(xué)清洗兩種。沖洗的主要目的是防止?jié)B瀝液中的污染物在膜片表面沉積。沖洗分為兩種，一種是用滲瀝液沖洗，一種是凈水沖洗。化學(xué)清洗是為了保持膜片的性能，定期對膜組件進(jìn)行化學(xué)清洗。清洗劑分酸性清洗劑和堿性清洗劑兩種，堿性清洗劑的主要作用是清除有機物的污染，酸性清洗劑的主要作用是清除無機物污染。

2 水量平衡分析

本工程采用兩級DTRO 系統(tǒng)，通過水量平衡分析可知（見圖1），第一級DTRO 凈產(chǎn)水率為80%左右；第二級DTRO 凈產(chǎn)水率90%，系統(tǒng)總的產(chǎn)水率為78.25%。

圖1 兩級DTRO 水量平衡

3 主要設(shè)備配置

3.1 預(yù)處理單元

砂濾器：φ800 mm×2 000 mm，1 臺；芯式過濾器：過濾精度5 μm，1 只；砂濾增壓泵：Q=2 m3/h，H=30 m，N=0.55 kW，2 臺（一用一備）；反洗水泵：Q=5 m3/h，H=30 m，N=0.75 kW，1 臺；反洗風(fēng)機：Q=0.19 m3/min，H=53.6 kPa，N=0.37 kW，1 臺；水箱：V=2.5 m3，不銹鋼，1 只。

3.2 一級DTRO

高壓柱塞泵：Q=2.3 m3/h，H=700 m，N=7.5 kW，1 臺；在線增壓泵：Q=18 m3/h，H=80 m，N=7.5kW，1 臺；膜柱：膜面積9.4 m2，直徑210 mm，17 只；藥洗系統(tǒng)：藥劑罐V=350 L，1 臺，水泵：Q=2 m3/h，H=23 m，N=0.37 kW，1 臺；加熱器：N=1.1 kW。

3.3 二級DTRO

高壓柱塞泵：Q=1.8 m3/h，H=500 m，N=5.5 kW，1 臺；膜柱：膜面積9.4 m2，直徑210 mm，5 只。

3.4 儲罐及清洗系統(tǒng)

脫氣塔：V=3.0 m3。加酸（硫酸）系統(tǒng)：酸儲罐：V=5.0 m3，PE，1 只；酸加藥罐：V=0.5 m3，PE，1 只；酸計量泵：Q=20 L/h，H=30 m，N=0.02 kW，1 臺。加堿（NaOH）系統(tǒng)：堿加藥罐：V=0.5 m3，PE，1 只；酸計量泵：Q=10 L/h，H=70 m，N=0.05 kW，1 臺。清洗劑系統(tǒng)：清洗劑罐V=0.5 m3，PE，1 只；計量泵Q=3 m3/h，H=8 m，N=0.55 kW，1 臺。阻垢劑系統(tǒng)：阻垢劑罐V=0.5 m3，PE，1 只；計量泵Q=10 L/h，H=70 m，N=0.05 kW，1 臺。

3.5 濃液池及其他

本工程濃縮液排放量為8.7 m3/d，濃縮液池主要用于儲存濃縮液，設(shè)計停留時間10 d。濃縮液在池內(nèi)儲存并定期經(jīng)泵回灌至填埋場指定區(qū)域。濃縮池規(guī)格：5.0 m×5.0 m×4.0 m；潛污泵規(guī)格：Q=10 m3/h，H=35 m，N=2.2 kW，1 臺。

3.6 消毒出水單元

巴氏計量槽1 座，規(guī)格尺寸：3.00 m×1.08 m× 1.00 m，有效水深0.6 m，配不銹鋼巴氏計量槽，喉寬b=0.45 m，長L=1.0 m。

4 主要運行效果

4.1 滲濾液進(jìn)出水水質(zhì)及去除率分析

該工程于2018年2月開始調(diào)試，滲濾液原水通過微電解/芬頓氧化+AO 塔+兩級DTRO 處理后，對進(jìn)出水進(jìn)行采樣和水質(zhì)檢測，COD 進(jìn)水在 8 056 ～10 258 mg/L，出水在15 ～35 mg/L；NH3-N進(jìn)水在1 528 ～2 158 mg/L，出水在8 ～20 mg/L，COD 和NH3-N 去除率均在99%以上，該工藝能夠使?jié)B濾液達(dá)標(biāo)排放。

4.2 滲濾液主要運行成本分析

直接運行成本主要包括電耗、各種藥耗、人員工資、日常維護(hù)費等。本項目日耗電量為998 kW·h，即日耗電848.3元，平均噸水電耗21.21元/m3；檸檬酸、硫酸、次氯酸鈉、氫氧化鈉、阻垢劑、PAC 等平均噸水藥耗為25.43 元/m3；定員4 人，當(dāng)?shù)仄骄べY為 3 000 元/月，則人工費10 元/m3；設(shè)備維修費按設(shè)備費的5%記取，設(shè)備維護(hù)費5.85 萬/年，則噸水設(shè)備維護(hù)費4 元/m3。

綜上所述，直接運行成本共計21.21+25.43+ 10+4=60.61 元/m3，比常規(guī)滲濾液處理工藝運行成本低10%～30%。因此，項目從運行成本上考慮，也有一定的優(yōu)勢。

5 結(jié)論

十堰某區(qū)生活垃圾填埋場滲濾液采用微電解/芬頓氧化+AO 塔+兩級DTRO 處理工藝，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。該工藝具有出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運行成本較低、占地面積小、投資較省等優(yōu)點，是一種行之有效的生活垃圾滲濾液綜合處理技術(shù)，其他類似滲濾液可借鑒和參考。該項目運行成本為60.61 元/m3，較其他常規(guī)工藝節(jié)約10%～30%。項目從運行成本上考慮，也有一定的優(yōu)勢。AO 塔中存在異氧硝化菌的好氧反硝化作用，脫氮機理為亞硝酸鹽型同步硝化反硝化。