福州市紅廟嶺垃圾綜合處理場滲濾液處理廠工程設計

魏忠慶

(福州城建設計研究院有限公司，福建福州350001)

福州市紅廟嶺垃圾綜合處理場滲濾液處理廠設計處理規(guī)模為1 500 m³/d，是目前按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）建成的國內(nèi)處理規(guī)模最大和工藝最齊全的滲濾液處理廠之一，目前已穩(wěn)定運行兩年多，出水水質(zhì)達標。該工程以水質(zhì)均衡池為預處理工藝，以兩級生物脫氮+超濾（UF）的膜生化反應器（MBR）為生化主體處理工藝，以納濾（NF）/反滲透（RO）為深度處理工藝；NF濃縮液采用混凝氣浮+臭氧氧化工藝處理，RO濃縮液采用蒸發(fā)工藝處理。

1進、出水水質(zhì)

工程進水包括老填埋場、新填埋場和垃圾焚燒發(fā)電廠的滲濾液。老填埋場滲濾液水質(zhì)特點為總體污染物濃度偏低，其中有機污染物濃度低，氨氮濃度相對較高；新填埋場滲濾液水質(zhì)特點為有機污染物濃度較高，氨氮濃度相對較低；垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液呈酸性，有機污染物濃度高、氨氮濃度相對較低，其水質(zhì)較為穩(wěn)定。根據(jù)本工程環(huán)境影響評價及批復的要求，本工程處理后出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中新建生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值的排放標準。具體設計進、出水水質(zhì)見表１。

表1設計進、出水水質(zhì) mg/L

2工藝流程

滲濾液經(jīng)調(diào)節(jié)池進入水質(zhì)均衡池，水質(zhì)均衡池用于調(diào)節(jié)填埋場和垃圾焚燒發(fā)電廠的滲濾液以獲得合適的碳氮比。水質(zhì)均衡池內(nèi)的滲濾液經(jīng)提升進入膜生化反應器（MBR），MBR由兩級生物脫氮工藝和UF工藝組成。經(jīng)過MBR處理的UF出水采用NF進行深度處理，去除難生化降解的有機物。在進水碳氮比較好的情況（正常工況）下，NF清液可達標直接排放；在進水碳氮比不佳，生化系統(tǒng)生物脫氮不徹底的情況（不利工況）下， NF清液進入RO系統(tǒng)，以保障出水達標排放(見圖1)。

圖1滲濾液處理工藝流程

NF濃縮液經(jīng)過混凝氣浮處理，氣浮渣進行脫水處理，剩余濃縮液經(jīng)臭氧氧化處理后，出水回到均衡池。RO濃縮液進入蒸發(fā)系統(tǒng)。生化系統(tǒng)剩余污泥進行離心脫水和石灰固化污泥含水率<60%后進入庫區(qū)填埋。

3主要工藝設計

①MBR工藝

MBR工藝由生化反應池和UF工藝組成，其中UF用于截留微生物，使生化反應池內(nèi)微生物濃度由傳統(tǒng)活性污泥工藝的3~5 g/L提高到10~30 g/L。針對嚴格的總氮達標排放標準，生化反應池設計采用兩級生物脫氮工藝，即兩級硝化反硝化工藝。當一級反硝化和一級硝化脫氮不完全時，一級反硝化、硝化過程中殘留的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在二級反硝化和二級硝化反應器中通過進行深度脫氮反應，保障生化脫氮的完全性和穩(wěn)定性。UF工藝采用外置管式超濾膜工藝，與內(nèi)置式膜工藝相比，雖然能耗較高，但具有膜通量大、反應器污泥濃度更高、錯流過濾防結(jié)垢、膜清洗方便、使用壽命長等優(yōu)點，綜合比較更經(jīng)濟，運行更穩(wěn)定。

設計UF工藝采用外置管式超濾膜，工程采用Berghof的PVDF膜，超濾最大壓力為600 kPa，膜直徑為8 mm，膜分離孔徑為20 nm。

②深度處理工藝

a.納濾工藝

MBR超濾出水后再經(jīng)卷式納濾膜工藝處理，工程采用DOW的NF270-400膜，具有高程度的鈣鎂透過率，設計NF清液得率為85%。NF操作壓力為300~1 000 kPa。NF系統(tǒng)設有3套納濾集成裝置并輔以配套設備。

b.反滲透工藝

不利工況下，部分NF的清液再經(jīng)卷式反滲透膜工藝處理，工程采用RO膜，設計RO清液得率為80%。RO操作壓力為3~6 MPa。RO系統(tǒng)設有2套反滲透集成裝置并輔以配套設備。單套處理量為660 m³/d，P=71.5 kW，設計過濾通量為16 L/(h·m²)。

③濃縮液處理工藝

濃縮液回灌技術成本較低，是最常見的濃縮液處理方法，但是濃縮液回灌將會導致滲濾液進水電導率和鹽濃度不斷升高，隨著含鹽量不斷上升，超過生化系統(tǒng)微生物的耐受能力，將會導致生化系統(tǒng)崩潰，因此本工程設計以下工藝對濃縮液進行處理。

a.NF濃縮液處理工藝

NF濃縮液含有部分大分子有機物、較高濃度的二價鹽，但氨氮和總氮濃度很低。針對NF濃縮液的特性，設計采用混凝氣浮+臭氧氧化工藝去除濃縮液中影響滲濾液處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行的有毒有害物質(zhì)后，回流至滲濾液處理系統(tǒng)。

混凝氣浮工藝段對NF濃縮液中的COD去除率在20%以上，每噸濃縮液產(chǎn)生20%的污泥，污泥排入污泥儲池進行脫水處理。經(jīng)過混凝氣浮處理后的濃縮液中COD約為4 000 mg/L，其中大部分為難生化降解的大分子有機物，設計采用臭氧進行深度氧化處理，經(jīng)過臭氧氧化后出水中的COD濃度在2 000 mg/L以下，同時可生化性顯著提高（B/C由0.01升至0.35~0.45），氧化后出水回流至均衡池。

系統(tǒng)設計NF濃縮液池1座，容積為500 m³；混凝氣浮成套設備1套，規(guī)模為250 m³/d；臭氧發(fā)生器1套，臭氧產(chǎn)生量為7 kg/h；臭氧接觸池1座，容積為81 m³；配套液氧站1座，液氧儲罐儲量為15 t。

b.RO濃縮液處理工藝

RO濃縮液富集了滲濾液中幾乎所有的一價鹽，鹽含量很高，難生化降解或不可生化降解的有機物較少，因此RO濃縮液的處理對象主要是一價鹽，而要將一價鹽從濃縮液中分離出來，只能采用進一步富集濃縮的方法，即反滲透和蒸發(fā)技術。由于本工程反滲透濃縮液電導率高，若對濃縮液再進行反滲透，不但清液得率低，而且膜的更換周期將大幅縮短，因此設計采用蒸發(fā)工藝對鹽分進一步濃縮。

由于RO為保障工藝，僅在納濾清液無法達標的情況下啟動，因此RO濃縮液產(chǎn)量少，本工程設計處理規(guī)模為100 m³d �？紤]運行成本和技術先進性，設計采用MVR低能耗蒸發(fā)裝置及配套系統(tǒng)1套。蒸發(fā)殘液經(jīng)過結(jié)晶分離后，產(chǎn)生的鹽泥進行石灰固化后填埋，蒸發(fā)的冷凝液回到滲濾液調(diào)節(jié)池。

4運行情況

紅廟嶺垃圾綜合處理場滲濾液處理廠于2012年3月31日建成通水至今，工藝運行穩(wěn)定，出水各項指標均達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）的要求。工程實際處理量為1 194~1 631 m³/d，冬季滲濾液量少，夏季滲濾液量多。實際進、出水水質(zhì)見表2。

表2實際運行進、出水水質(zhì) mg/L

5結(jié)語

①滲濾液來源復雜，水質(zhì)變化較大，應實時對水質(zhì)進行檢測分析，保持合理的碳氮比，確保出水達標，并控制處理成本。

②如果MBR系統(tǒng)泥齡過長，會造成活性污泥微生物代謝產(chǎn)物和分泌物增加，污泥粘度增加，導致UF膜污堵速度和膜污染風險加大，因此為保證MBR工藝正常運行，應及時排除剩余污泥，控制活性污泥濃度和泥齡。

③對處理系統(tǒng)中的鹽分應進行定期檢測，特別是鈣鎂離子濃度，控制生化系統(tǒng)中的pH值，及時調(diào)整運行工況，防止系統(tǒng)設備結(jié)垢，影響設備檢修和使用壽命。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2014年第22期“設計經(jīng)驗”欄目）

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