老齡化垃圾填埋場(chǎng)滲濾液全量化處理工程實(shí)例
時(shí)間：2023-09-19 來(lái)源：《CE碳科技》
老齡化填埋場(chǎng)存在滲濾液氨氮濃度高、可生化性差、C/N比失調(diào)等問(wèn)題，本文以某老齡化垃圾填埋場(chǎng)滲濾液和垃圾焚燒廠滲濾液協(xié)同處理工程為例，詳述兩種滲濾液全量化處理系統(tǒng)。
文中填埋場(chǎng)滲濾液設(shè)計(jì)規(guī)模1500m3/d，焚燒廠滲濾液設(shè)計(jì)規(guī)模500m3/d，采用“厭氧系統(tǒng)+兩級(jí)A/O+外置式超濾+納濾+反滲透”處理工藝，納濾濃縮液采用“物料膜減量化+臭氧氧化”處理工藝，反滲透濃縮液采用“DTRO減量化+浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)”處理工藝。工程投資一類費(fèi)3.6億元，運(yùn)行成本101.20元/m3。項(xiàng)目建成運(yùn)行至今，出水穩(wěn)定達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)果表明，通過(guò)兩種滲濾液的協(xié)同處理，可減少碳源投加量，節(jié)省運(yùn)行成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)滲濾液全量化處理，濃縮液不外排。
作者簡(jiǎn)介
丁西明：現(xiàn)就職于中城環(huán)境天津分公司，高級(jí)工程師，注冊(cè)公用設(shè)備工程師（給水排水），注冊(cè)環(huán)保工程師，主要從事市政污水處理廠和垃圾滲濾液等高濃度廢水處理的設(shè)計(jì)與研究工作。
垃圾填埋場(chǎng)滲濾液主要來(lái)源于垃圾自身含水和大氣降雨降雪等，其污染物濃度高，污染成分復(fù)雜，處理難度大。隨著填埋場(chǎng)場(chǎng)齡的增加，滲濾液有機(jī)物含量逐年下降，氨氮濃度逐年上升。10年以上的老齡化填埋場(chǎng)滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)是氨氮濃度高（很多地區(qū)高達(dá)3000mg/L以上）、可生化性差、C/N比失調(diào)。
國(guó)內(nèi)滲濾液處理主流脫氮工藝采用兩級(jí)A/O+MBR，通過(guò)投加碳源等措施實(shí)現(xiàn)高效脫氮，確保出水達(dá)標(biāo)，如成都市垃圾滲濾液處理廠處理規(guī)模為1300m3/d，碳源投加量最高達(dá)到9～10t/d。碳源投加成為影響老齡化填埋場(chǎng)滲濾液處理運(yùn)行成本的主要因素。為有效減少碳源投加量，可充分利用老齡化填埋場(chǎng)滲濾液和新鮮的垃圾焚燒廠滲濾液水質(zhì)的共性和個(gè)性，通過(guò)兩種滲濾液協(xié)同處理，減少滲濾液處理運(yùn)行成本。
老齡化填埋場(chǎng)和垃圾焚燒廠兩種滲濾液進(jìn)行全量化協(xié)同處理，其經(jīng)驗(yàn)可為同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供借鑒與參考。
設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
本項(xiàng)目滲濾液中一部分為1500m3/d垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液，另一部分為500m3/d垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)，處理達(dá)標(biāo)后外排市政污水管網(wǎng)。設(shè)計(jì)水質(zhì)見(jiàn)表1。
滲濾液處理工藝的確定
01 工藝選擇的重點(diǎn)和難點(diǎn)
結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)出水水質(zhì)要求，工藝選擇的重點(diǎn)和難點(diǎn)分析如下：
1. 滲濾液水質(zhì)水量波動(dòng)比較大，要求選擇的工藝必須具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；
2. 老齡化填埋場(chǎng)滲濾液氨氮濃度有逐年升高趨勢(shì)，而出水執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)出水氨氮和總氮的排放要求極為嚴(yán)格，要求選擇的工藝必須具備高效脫氮能力，對(duì)氨氮的去除率須達(dá)到99%以上；
3. 深度處理采用膜法，產(chǎn)生的濃縮液必須妥善處理，隨著各地環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)，濃縮液不允許外運(yùn)和回灌填埋場(chǎng)。
02 工藝流程
通過(guò)進(jìn)出水水質(zhì)分析，并借鑒國(guó)內(nèi)其他類似項(xiàng)目成功運(yùn)行案例，本項(xiàng)目滲濾液主體工藝采用“厭氧系統(tǒng)+兩級(jí)A/O+超濾+納濾+反滲透”工藝，納濾濃縮液采用“物料膜減量化+臭氧氧化”工藝，反滲透濃縮液采用“DTRO減量化+浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)”工藝，工藝流程如圖1所示。
垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液首先經(jīng)過(guò)沉淀預(yù)處理，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量，調(diào)節(jié)池出水一部分進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器系統(tǒng)，去除高濃度的有機(jī)物，一部分超越厭氧系統(tǒng)，進(jìn)入混合池與填埋場(chǎng)滲濾液充分混合，調(diào)配滲濾液C/N比。厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)脫水脫硫預(yù)處理后供給后端浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)。混合池出水進(jìn)入后續(xù)MBR生化處理系統(tǒng)。
MBR生化系統(tǒng)由一級(jí)反硝化、一級(jí)硝化、二級(jí)反硝化、二級(jí)硝化系統(tǒng)和外置式超濾組成，其主要功能是在硝化池內(nèi)降解污水中的大部分有機(jī)污染物，并實(shí)現(xiàn)高效脫氮，超濾出水NH3-N在10mg/L以下，COD在600～800mg/L之間。
超濾出水依次進(jìn)入納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)，去除難降解有機(jī)物和總氮，確保處理出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。納濾濃縮液經(jīng)過(guò)物料膜減量化處理，產(chǎn)生的清液和納濾產(chǎn)水一起進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)生的濃液首先經(jīng)過(guò)兩級(jí)混凝沉淀預(yù)處理，去除鈣鎂等二價(jià)鹽后進(jìn)入臭氧氧化系統(tǒng)。臭氧氧化系統(tǒng)由一級(jí)臭氧氧化、一級(jí)生物活性炭、二級(jí)臭氧氧化、二級(jí)生物活性炭、三級(jí)臭氧氧化、三級(jí)生物活性炭組成，主要去除難降解有機(jī)物，處理出水和系統(tǒng)產(chǎn)水混合排放。反滲透濃縮液首先經(jīng)過(guò)DTRO減量化，然后進(jìn)入浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸發(fā)產(chǎn)生的鹽泥經(jīng)脫水后單獨(dú)封裝外運(yùn)處置，產(chǎn)生的蒸汽冷凝液再經(jīng)過(guò)反滲透處理后達(dá)標(biāo)外排，產(chǎn)生的不凝氣經(jīng)過(guò)化學(xué)噴淋處理系統(tǒng)后達(dá)標(biāo)排放。
前端生化系統(tǒng)的剩余污泥進(jìn)入離心脫水機(jī)，納濾濃縮液系統(tǒng)產(chǎn)生的化學(xué)污泥進(jìn)入板框脫水機(jī)，脫水后的污泥含水率達(dá)到80%以下，然后外運(yùn)至垃圾焚燒發(fā)電廠，干化后焚燒處理。
03 工藝優(yōu)勢(shì)分析
1. 整個(gè)處理系統(tǒng)在確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了滲濾液的全量化處理，濃縮液不外排。
2. 通過(guò)老齡化填埋場(chǎng)滲濾液和垃圾焚燒廠滲濾液協(xié)同處理，可以減少M(fèi)BR生化系統(tǒng)脫氮所需的碳源投加量，減少運(yùn)行成本。
3. 兩級(jí)A/O+超濾+納濾+反滲透是國(guó)內(nèi)滲濾液處理領(lǐng)域主流工藝，成功運(yùn)行案例有上海老港、沈陽(yáng)老虎沖、福州紅廟嶺等大型滲濾液處理工程，有很多成功運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。
4. 納濾濃縮液和反滲透濃縮液水質(zhì)差異比較大，分開(kāi)收集，分開(kāi)處理，確保各自的濃縮液處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
5. 反滲透濃縮液經(jīng)DTRO減量化后采用浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)工藝處理，該工藝屬于無(wú)固定傳熱界面的蒸發(fā)工藝，相比傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝，結(jié)垢率低。
主體工藝設(shè)計(jì)
01 調(diào)節(jié)均衡池
調(diào)節(jié)均衡池主要由調(diào)節(jié)池、沉淀池和混合池組成。調(diào)節(jié)池主要用于垃圾焚燒廠滲濾液均質(zhì)均量，停留時(shí)間8.2d，有效容積4080m3。調(diào)節(jié)池和混合池前端均設(shè)置沉淀池，分別用于焚燒廠滲濾液沉淀預(yù)處理和經(jīng)過(guò)厭氧處理后焚燒廠滲濾液沉淀處理，沉淀池表面水力負(fù)荷0.42m3/（m2·h）�；旌铣刂饕糜谔盥駡�(chǎng)滲濾液、經(jīng)厭氧處理后的垃圾焚燒廠滲濾液以及部分焚燒廠滲濾液原液混合均質(zhì)，調(diào)配C/N比，便于后續(xù)生化處理，停留時(shí)間2d，有效容積4000m3。
主要設(shè)備：厭氧進(jìn)水泵2臺(tái)（1用1備），Q=30m3/h，H=250kPa，N=7.5kW；生化進(jìn)水泵2臺(tái)（1用1備），Q=30m3/h，H=250kPa，N=7.5kW；沉淀池排泥泵2臺(tái)（1用1備），Q=10m3/h，H=150kPa，N=3kW。
02 厭氧系統(tǒng)
垃圾焚燒廠滲濾液COD高達(dá)60000mg/L，通過(guò)厭氧反應(yīng)器去除高濃度有機(jī)物。厭氧反應(yīng)器采用中溫厭氧，溫度控制在35℃左右，容積負(fù)荷6.0kgCOD/（m3·d），COD設(shè)計(jì)去除率75%。設(shè)置2臺(tái)厭氧罐，每臺(tái)有效容積1625m3，采用鋼制設(shè)備，厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)脫水脫硫預(yù)處理后供給后續(xù)浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)。
主要設(shè)備：鋼制厭氧罐2臺(tái)，Ø14m×15m；厭氧循環(huán)泵4臺(tái)（2用2備），Q=150m3/h，H=180kPa，N=11.0kW。
03 MBR生化系統(tǒng)
兩級(jí)A/O生化池分為兩組，每組兩個(gè)系列，每個(gè)系列一級(jí)A池有效容積2304m3，一級(jí)O池有效容積4096m3，二級(jí)A池有效容積436m3，二級(jí)O池有效容積436m3。滲濾液中的大部分有機(jī)物在生化池內(nèi)均能得到降解，同時(shí)一級(jí)硝化池至一級(jí)反硝化池設(shè)置混合液回流泵，將大部分硝酸鹽氮回流至一級(jí)反硝化池，在缺氧環(huán)境中還原成氮?dú)馀懦觯到y(tǒng)對(duì)氨氮的去除率達(dá)到99%以上。
生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)水溫25℃，污泥濃度14.0g/L，硝化池容積負(fù)荷1.91kgCOD/（m3·d），好氧泥齡25d，20℃時(shí)脫氮速率0.04kgNO3--N/（kgMLSS·d），污泥總產(chǎn)率系數(shù)0.25kgVSS/kgCOD，內(nèi)回流比25，供氣量720m3/min，剩余污泥量640m3/d。本項(xiàng)目采用管式超濾膜，其過(guò)濾孔徑為0.03μm，膜材質(zhì)為PVDF，設(shè)計(jì)膜通量為65L/（h·m2），處理水量考慮1.2的系數(shù)，計(jì)算膜總面積1538m2。
主要設(shè)備：一級(jí)硝化射流曝氣器32臺(tái)，18路；一級(jí)硝化射流泵16臺(tái)，Q=630m3/h，H=130kPa，N=37kW；硝酸鹽回流泵8臺(tái)，Q=375m3/h，H=130kPa，N=22kW；二級(jí)硝化射流曝氣器4臺(tái)，8路；二級(jí)硝化射流泵4臺(tái)，Q=180m3/h，H=130kPa，N=11kW；冷卻污泥輸送泵4臺(tái)，Q=600m3/h，H=150kPa，N=37kW；冷卻水輸送泵4臺(tái)，Q=600m3/h，H=150kPa，N=37kW；冷卻塔4臺(tái)，Q=600m3/h，N=18.5kW，配套板式換熱器4臺(tái)；超濾進(jìn)水泵6臺(tái)（4用2備），Q=300m3/h，H=250kPa，N=30kW；鼓風(fēng)機(jī)6臺(tái)（4用2備），Q=10800m3/h，H=80kPa，N=300kW；超濾雙環(huán)路集成設(shè)備8套，每套2個(gè)環(huán)路，每個(gè)環(huán)路5支膜，N=110kW；超濾清洗設(shè)備2套。
04 NF+RO深度處理系統(tǒng)
本項(xiàng)目深度處理系統(tǒng)采用NF+RO組合工藝，主要去除滲濾液中的難降解有機(jī)物和部分總氮，確保系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。為了減少膜通量衰減對(duì)產(chǎn)水量的影響，處理水量考慮1.2的變化系數(shù)，納濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)膜通量15L/（h·m2），清液得率85%，計(jì)算膜總面積5667m2；反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)膜通量12L/（h·m2），清液得率75%，計(jì)算膜總面積6250m2。
主要設(shè)備：納濾集成設(shè)備6套，Q=400m3/d，N=32.5kW；反滲透集成設(shè)備6套，Q=400m3/d，N=60kW。
05 納濾濃縮液處理系統(tǒng)
本項(xiàng)目納濾濃縮液產(chǎn)量300m3/d，采用“物料膜減量化+混凝沉淀預(yù)處理+臭氧氧化”組合處理工藝，經(jīng)過(guò)物料膜減量化后濃縮液量為75m3/d。
臭氧氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：臭氧投加量40kg/h，AOP1∶AOP2∶AOP3臭氧投加量按3∶3∶4比例投加，AOP反應(yīng)塔水力停留時(shí)間6h，BAC1反應(yīng)塔水力停留時(shí)間30h，BAC2和BAC3水力停留時(shí)間15h。
主要設(shè)備：物料膜減量化系統(tǒng)2套，Q=200m3/d，N=49.5kW；臭氧AOP反應(yīng)器3套，Ø2400mm×7000mm，一、二、三級(jí)臭氧AOP反應(yīng)器各1套；生物活性炭反應(yīng)器4套，Ø3000mm×7000mm，其中一級(jí)生物活性炭反應(yīng)器2套，二、三級(jí)生物活性炭反應(yīng)器各1套；臭氧發(fā)生器2套，Q=20kg/h，N=200kW；尾氣分解系統(tǒng)1套，N=18kW；液氧貯槽1套，雙壁真空保溫，20m3，1.6MPa。
06 反滲透濃縮液處理系統(tǒng)
本項(xiàng)目反滲透濃縮液產(chǎn)量500m3/d，設(shè)計(jì)規(guī)模按照520m3/d考慮，浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)模260m3/d。采用“DTRO減量化+浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)”組合處理工藝。
浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)設(shè)計(jì)參數(shù)：進(jìn)水TDS為30～40g/L，殘?jiān)?3t/d，含固率不低于40%，蒸汽冷凝液量221m3/d，不凝氣水汽量26m3/d。
主要設(shè)備：DTRO系統(tǒng)2套，Q=260m3/d，N=67kW；浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)系統(tǒng)1套，Q=260m3/d；反滲透集成設(shè)備1套，Q=15m3/h，N=29kW。
07 污泥處理系統(tǒng)
本項(xiàng)目污泥一部分為來(lái)自厭氧和兩級(jí)A/O系統(tǒng)的生化污泥，另一部分為來(lái)自納濾濃縮液處理系統(tǒng)的化學(xué)污泥，由于兩種污泥性質(zhì)不同，故分開(kāi)收集，分開(kāi)處理。生化污泥采用離心脫水機(jī)脫水，化學(xué)污泥采用板框壓濾機(jī)脫水，產(chǎn)生的上清液分別回流至前端混合池和濃縮液預(yù)處理系統(tǒng)，脫水后污泥含水率達(dá)到80%以下，然后外運(yùn)至成都萬(wàn)興環(huán)保發(fā)電廠（二期），干化后焚燒處理。
主要設(shè)備：離心脫水機(jī)3臺(tái)（2用1備），Q=40～50m3/h，N=（110+22）kW；板框脫水機(jī)1臺(tái)，Q=10m3/h，N=24kW；高分子絮凝劑投配裝置2套，Q=10m3，N=6.8kW。實(shí)際運(yùn)行效果本項(xiàng)目建成運(yùn)行至今，實(shí)際出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2021年2月—11月日均處理滲濾液量達(dá)到滿負(fù)荷，各工藝段污染物去除效果見(jiàn)表2。
主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
本項(xiàng)目滲濾液設(shè)計(jì)規(guī)模2000m3/d，其中垃圾填埋場(chǎng)滲濾液1500m3/d，垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液500m3/d。項(xiàng)目占地面積約3.73hm2，工程概算總投資4.14億元，其中一類費(fèi)3.6億元。滲濾液處理運(yùn)行成本101.20元/m3，其中人工費(fèi)4.63元/m3、水費(fèi)0.09元/m3、電費(fèi)39.15元/m3、天然氣費(fèi)27.70元/m3、蒸汽費(fèi)2.40元/m3、藥劑費(fèi)27.23元/m3。
運(yùn)行管理要點(diǎn)
1. 水量調(diào)配。填埋場(chǎng)滲濾液原水實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，水質(zhì)波動(dòng)比較大，無(wú)明顯規(guī)律可循，這和填埋場(chǎng)日常填埋作業(yè)以及降水等因素有關(guān)。在日常運(yùn)行管理中，應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，通過(guò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，適時(shí)調(diào)配焚燒廠滲濾液超越厭氧系統(tǒng)直接進(jìn)入MBR生化系統(tǒng)的水量，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2. 碳源投加。本項(xiàng)目通過(guò)填埋場(chǎng)滲濾液和焚燒廠滲濾液協(xié)同處理，減少碳源投加量，降低運(yùn)行成本，但是新鮮的焚燒廠滲濾液盡量投加在一級(jí)反硝化池前，不宜投加在二級(jí)反硝化池中，主要是由于焚燒廠滲濾液中除含有高濃度有機(jī)物外，還攜帶高濃度的氨氮，而二級(jí)硝化反硝化系統(tǒng)未設(shè)置內(nèi)回流系統(tǒng)，容易造成出水總氮超標(biāo)，因此建議日常運(yùn)行中在二級(jí)反硝化池投加葡萄糖或乙酸鈉等不含“氮”的碳源。
3. 膜系統(tǒng)運(yùn)行。根據(jù)國(guó)內(nèi)其他類似工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，納濾系統(tǒng)出水能達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)要求，但是有時(shí)進(jìn)水水質(zhì)惡劣，波動(dòng)比較大，導(dǎo)致MBR生化系統(tǒng)出水水質(zhì)較差，納濾系統(tǒng)出水可能會(huì)超標(biāo)，因此，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，要根據(jù)納濾系統(tǒng)出水水質(zhì)，適時(shí)調(diào)整反滲透系統(tǒng)開(kāi)啟套數(shù)，減少反滲透濃縮液產(chǎn)生量，從而節(jié)省運(yùn)行成本。
4. 濃縮液處理。膜法產(chǎn)生的濃縮液是滲濾液處理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。納濾濃縮液主要含有大分子有機(jī)物和二價(jià)鹽，處理難度相對(duì)較小，反滲透濃縮液主要含有一價(jià)鹽，目前國(guó)內(nèi)大都采用蒸發(fā)處理工藝。本項(xiàng)目采用浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)工藝，相比常規(guī)蒸發(fā)工藝，結(jié)垢率低，運(yùn)行穩(wěn)定，但是存在投資和運(yùn)行成本高等問(wèn)題。后期運(yùn)行應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如何減少項(xiàng)目運(yùn)行成本。此外，蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的不凝氣和殘?jiān)鼞?yīng)嚴(yán)格按照項(xiàng)目環(huán)評(píng)要求妥善處理和處置。
結(jié) 論
1. 本項(xiàng)目滲濾液設(shè)計(jì)規(guī)模2000m3/d，其中垃圾填埋場(chǎng)滲濾液1500m3/d，垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液500m3/d，采用“厭氧系統(tǒng)+兩級(jí)A/O+外置式超濾+納濾+反滲透”處理工藝，納濾濃縮液采用“物料膜減量化+臭氧氧化”處理工藝，反滲透濃縮液采用“DTRO減量化+浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)”處理工藝，濃縮液不外排，實(shí)現(xiàn)了滲濾液的全量化處理。
2. 本項(xiàng)目概算總投資4.14億元，其中一類費(fèi)3.6億元，運(yùn)行成本101.20元/m3，項(xiàng)目建成運(yùn)行至今，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
本文首發(fā)于《中國(guó)給水排水》，更新后刊登于《CE碳科技》。
