南方某生活垃圾衛生填埋場垃圾滲濾液處理工程改造實例

文_郭亞嬌 廈門峻鴻環境固廢處置有限公司

目前，城市生活垃圾的處置及垃圾滲濾液的處理問題備受關注，滲濾液處理工藝主要是MBR+NF+RO的組合工藝，先通過生物降解實現對有機污染物和含氮化合物的去除，后續的膜處理工藝保證出水的達標排放。MBR單元耐沖擊負荷能力強，占地面積小，自動化程度高，但對安裝、維護及操作要求較高。本文對滲濾液處理工藝改造前后系統運行狀況及主要污染物去除效果進行比較，為有效處理城市生活垃圾填埋場滲濾液提供工程實例參考和運行經驗。

1 原工程概況

南方某垃圾滲濾液處理工程于2009年完成建設，2010年經調試后投入運行。該滲濾液處理工程的設計規模為800m3/d，處理工藝采用“外置式MBR+NF+RO”組合工藝(如圖1)，預計處理后出水水質達到 《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）一級標準。改造前各處理單元水質參數如表1所示。由于項目建設時并未對工藝出水總氮(TN)提出明確要求，且滲濾液水質、水量變化較大，系統運行后，處理效果難以保持穩定。此外，工藝實際處理量遠不及設計處理量，填埋庫區滲濾液日產生量也大于日處理量，現有工藝處理能力已無法滿足實際處理需求，大量滲濾液被臨時儲存在調節池中。因此，針對原有工藝存在的問題對其加以改造是必要的。

表1 改造前各處理單元水質

原工程運行中出現的問題主要有：

①實際處理量遠低于設計處理量：工藝設計進水氨氮(NH4+-N) 500～1500mg·L-1，實 際 進 水NH4+-N 2570～3030mg·L-1之間，遠超過設計的水質。由于NH4+-N負荷過載，在實際處理中延長了HRT，使得處理水量低于設計值。另一方面，填埋庫區的滲濾液日產生量較大，現有的工藝已無法滿足實際需求，必須進一步改進工藝以提高其處理能力。

②處理工藝脫氮效果不佳：由表1可知，整體來說該處理工藝對NH4+-N的轉化效果較好，而對硝態氮(NO3--N)的去除效果并不顯著。表1生化階段出水COD、NO3--N較高，增加了膜系統組件的處理負荷。若要該工藝出水穩定達到GB16889-2008排放標準，必須進一步提升對NO3--N去除。

2 改造后設計規模及進出水水質指標

該工程對原有的處理設施（一期工程）進行升級改造，并新建二期工程，一期、二期設計總處理規模為1600m3/d，出水水質達到GB16889-2008排放標準，各水質指標如表2所示。

表2 設計進出水水質指標

設計進水水質6.0～9.0 500～10000 2000～4000 3000～5000設計出水水質6.0～9.0 ≤100 ≤25 ≤40

3 改造后工藝設計

3.1 改造后工藝流程圖（圖2）

3.2 改造后工藝原理

滲濾液由填埋場、焚燒廠收集系統收集至調節池，由調節池提升泵提升至水質均衡池，之后在水質均衡池通過調配不同來源的新、老滲濾液以獲得合適的碳氮比。在水質均衡池前端設有過濾精度為1mm的全自動過濾器，并于水質均衡池內部設有機械攪拌機，以便于將滲濾液混合均勻，同時避免懸浮物沉積。另建有一座高濃度滲濾液儲存池，可以儲存垃圾焚燒廠的滲濾液，焚燒廠滲濾液可以通過水質調配泵進行水質調配，也可直接進入均衡池進行水質調配。

圖1 改造前工藝流程示意圖

圖2 改造后工藝流程

MBR-生化處理系統包括一級反硝化池、一級硝化池(包括硝化1池、硝化2池、硝化3池三個池子)、二級反硝化池、二級硝化池，后進入超濾分離系統(進入超濾前增加過濾裝置)。由于滲濾液進水的NH4+-N濃度及TN濃度較高，設置兩級反硝化-硝化處理，可以保證高的總氮去除率。設計池內污泥濃度為15g·L-1。在硝化池中，通過高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機物，將NH4+-N和部分有機氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，一部分回流到反硝化池，在缺氧環境中將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成無毒無害無機物——氮氣(N2)，排入大氣。

經過生化處理的超濾出水部分指標已經達到GB16889-2008中排放標準，但是出水色度和難生化降解的有機物形成的COD仍然超標。

超濾分離系統處理的超濾出水進入后續的納濾系統，截留超濾出水中難降解有機物，降低出水色度，使得出水基本達到GB16889-2008中排放標準。納濾的清液產水率保持在85%以上。為滿足相關規定出水水質要求，后續設計反滲透對納濾出水進行深度處理，達到中水回用要求。

3.3 改建及新增構筑物

該處理設施生化系統改建及新增構筑物如表3所示。

表3 改造后主要構筑物及設計參數

4 改造后工藝運行調控

4.1 外加碳源的改變

相對于大分子碳源物質，小分子碳源物質在提高反硝化速率方面更有優勢。改造前選用固體葡萄糖作為外加碳源，以葡萄糖作為反硝化單一碳源時，總氮脫除效率較低。當添加甲醇、乙酸作為外加碳源時，各項指標去除效果好，由于甲醇具有毒性，且極易揮發，乙酸為小分子有機酸，更容易被微生物利用，能夠有效加快新城代謝速率，故選擇乙酸作為外加碳源。

4.2 微生物營養組成比例調節

為了能最大程度上降解有機污染物，需要為微生物營造一個最佳的生長生活環境，其中好氧生物處理中微生物所需“食物”的最佳比例為碳：氮：磷=100：5：1，調試期間發現乙酸用量增加時，總氮去除率無明顯提升，后通過添加適量磷酸二氫鉀以滿足微生物對磷元素的需求，從而取得最佳脫氮效果。

5 改造后處理效果

本工程總投資1.116億元，包括進水配水工程，一期改造工程，二期新建工程，在線監測、視頻監控等設備及相關附屬配套工程。2018年10月一期提升改造完成開始進入調試，通過對生化進水量、曝氣量、溫度、pH等參數的監測，穩定運行半年后對各個處理系統進出水水質進行檢測，各項出水指標均符合GB16889-2008排放標準，具體監測結果如表4所示。

表4 改造后系統各部分出水水質

6 結語

本工程采用預處理+MBR+NF+RO工藝處理城市生活垃圾滲濾液，工藝運行穩定，出水水質指標均達到GB16889-2008排放標準。筆者通過對該填埋場滲濾液處理工藝的調試及總結分析，提供部分經驗以供參考。

①優化生化階段的工藝：通過增加硝化反硝化罐，提高水力停留時間，更進一步的脫氮，二級硝化反應后氨氮的去除率達到99.9%，總氮的去除率達到94%，本工藝適用于氨氮含量高、碳氮比失調、可生化性差的垃圾滲濾液的處理。

②外加碳源的篩選：本工程調試期間，外加碳源分別使用固體葡萄糖、液體乙酸鈉、液體甲醇、液體乙酸等四種碳源，調試期間通過對以下水質參數：pH、DO、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN等的比較及前人研究總結，確定乙酸為最佳外加碳源。

③NF膜對COD、NH4+-N截留率較好，對TN的截留率較差；RO膜對COD、NH4+-N及TN截留率高，脫除效果明顯。