垃圾滲濾液處理擴建工程工藝方案比選
廣州市興豐垃圾衛生填埋場位于廣州市中心東北方向約38km的丘陵山地中，占地面積84公頃，填埋庫容達2000萬m3。是我國第一座在技術和管理上全面與國際接軌的垃圾填埋場，它采用了高標準的建設，并將其營運承包給知名的境外專業公司。該場于2000年11月開始建設，于2002年8月一期工程建成并投入營運，運行一年多來，取得了良好的環境效益和社會效益。
興豐場原設計的進場垃圾接納量平均為3000T/d，垃圾滲濾液處理能力為565m3/d，主要工藝設計參數如表1所示。由于廣州市規劃中的其它垃圾處理設施不能如期建成，在相當長的一段時間內興豐場將承擔6000T/d的處理任務，因此滲濾液處理設施的擴建勢在必行。擴建后滲濾液總處理能力必須達到1200m3/d，場區自北向南流水經谷口排入金坑河，再流至興豐填埋場東南方向大約900m的總庫容達1850萬m3的金坑水庫。由于下游金坑水庫功能環境較為敏感，因此興豐場滲濾液處理出水必須達到回用水標準。
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*注：實際處理后水質均達到回用水標準。
1擴建工程滲濾液水量水質標準
1.1滲濾液水量
根據興豐場運行1年多來滲濾液產生量、廣州降雨量和垃圾填埋方式等綜合考慮確定垃圾量增加至6000t以上時，滲濾液處理水量將增加650m3/d。
1.2滲濾液進水水質和出水水質
滲濾液進水水質和出水水質采用采用表1中的參數。
2擴建工程處理方案選擇原則
（1）擴建工程工藝必須達到現有滲濾液處理廠的處理能力和處理效果，保持最終出水穩定地達到回用水水質標準；
（2）選擇工藝盡可能簡單、技術可靠、管理方便、運行高效低耗的處理流程，并盡可能降低工程投資。
（3）由于滲濾液水質變化幅度大，選取的工藝必須有較強的適應性和操作上的靈活性，具有一定的抗沖擊負荷能力，并且能夠容易進行改造，以適應水質的變化。
3擴建工程處理工藝方案介紹
3.1方案一：UASB SBR CMF RO處理工藝
3.1.1工藝流程
現滲濾液處理采用的工藝方案為UASB SBR CMF RO，見圖1。
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3.1.2工藝說明
滲濾液由調節池泵入均衡池，進行水質水量的均衡和pH調節，均衡池出水進入UASB反應池中，在反應池中COD負荷為 10~15kgCOD/m3d，BOD降解可達75，COD降解可達70。經厭氧后滲濾液進入SBR池，在此利用生物反應進行BOD5、COD以及 NH3-N的去除，停留時間為10.5d，反硝率：4.51gNO3/kgVSS.h(20°C)。
SBR反應期的操作以好氧，缺氧交替運作，在好氧情況下，微生物會產生硝化作用；在缺氧情況下，微生物會進行反硝化作用以去除氨氮[3]。
為了防止高氨氮濃度對生化系統可能產生的抑制，SBR系統采用了高污泥齡設計(30d)，這較生活污水處理廠的設計為長，可保證反應器中數量足夠且性能隱定的硝化和反硝化菌，使微生物在反應器中的停留時間大于硝化和反硝化菌的最小世代期。高污泥齡設計還可去除較難生化的有機物。
經生化處理后的滲濾液進入連續微濾（CMF）系統，此系統作為反滲透系統的前處理，采用0.2μm中空纖維膜，隔除滲濾液中大于0.2μm的固體、細菌和不溶性的有機物。經生化和微濾處理的滲濾液進入RO反滲透系統，RO系統采用寬幅螺旋卷式復合膜，設計最大工作壓力：35Bar，最大回收率為80，清洗周期為1~2星期，預期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進行回用，濃縮液經化學沉淀后形成穩定的絮凝體再運至填埋場進行填埋處理。
該工藝的技術特點是：
（1）UASB能耗低效率高，與SBR相結合的工藝是既經濟又靈活去除有機物及氨氮的有效方式；
（2）高效的SBR處理體系是生物脫氮的關鍵，它將各種形態的氮最終轉化為N2，徹底解決了滲濾液中的氮污染問題；
（3）CMF＋RO深度處理系統可確保出水水質穩定達標；
（4）剩余污泥量小。
3.1.3各階段的出水水質
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3.2方案二：蒸發 RO處理工藝
3.2.1工藝流程
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3.2.2工藝說明
滲濾液由調節池泵入預處理池，通過投加臭氧對氨氮與低分子有機物進行預處理，出水經沉淀后進入熱交換器。預處理后滲濾液用泵送入兩個熱交換器進行預熱，交換器同時作為蒸發器濃縮液和冷凝水的冷卻器。預熱后的滲濾液進入進水池，然后提升進入蒸發器。在蒸發器內，滲濾液通過噴頭噴灑在高溫的管束外表面而蒸發成蒸氣，蒸氣經收集后通過離心壓縮機壓縮進入管束，從而產生持續的蒸發循環。同時滲濾液噴灑到管束外表面對管束中的蒸氣起到降溫作用而使管道內蒸氣冷凝。管道中形成的冷凝水收集后進入脫氣器中，減少易揮發有機成分，冷凝液用泵從脫氣器經過冷凝液冷卻器進入暫存池。
經蒸發處理的滲濾液進入RO反滲透系統，RO系統采用寬幅螺旋卷式復合膜，設計最大工作壓力為35Bar，最大回收率為80，清洗周期為1~2星期，預期膜的工作壽命為1~2年。RO出水可直接進行回用。
蒸發器底部所收集的濃縮液及RO濃縮液用循環泵輸送入濃縮液冷卻器對進水進行預熱，冷卻后的濃縮液進入焚燒爐焚燒。
該工藝的技術特點是：
（1）全部采用物化工藝處理，進水水質波動對處理效果基本無影響；
（2）剩余污泥量小；
（3）濃縮液可以得到徹底的處置，無須回灌。
3.2.3各階段的出水水質和處理效率
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3.3方案三：MBR UF NF處理工藝方案
3.3.1工藝流程
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3.3.2工藝說明
滲濾液由調節池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，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，并使氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環境中還原成氮氣排出，達到脫氮的目的。MBR反應器通過超濾膜分離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反應器中的污泥濃度達到20g/l，經過不斷馴化形成的微生物菌群，對滲濾液中難生物降解的有機物逐步降解。MBR生化系統COD設計去除率90，NH3-N設計去除率 99。
采用特殊設計的高效內循環射流曝氣系統，氧利用率可高達25。MBR的剩余污泥量小，每天排泥量按不同運行期(前，中，后)為110～50m3/d左右。MBR出水無菌體和懸浮物，進入納濾系統進一步深化處理，出水穩定達標排放，濃縮液則回灌至填埋場。
納濾系統采用特殊納濾膜和工藝設計，可使鹽隨凈化水排出，不會出現鹽富積現象，納濾凈化水回收率可達到85。納濾濃縮液量3.7m3/h，為節省投資及運行費用可將濃縮液回灌至填埋場處置。
采用該工藝處理滲濾液，適應性強，能確保不同季節不同水質條件下，出水穩定達標。在國外大量工程實例中發現，即使對于BOD/COD小于0.2的老填埋場滲濾液，經過MBR與納濾后也能使COD、BOD和NH4-N達標排放。
該工藝主要特點：
（1）反應器體系中生物濃度高，達到20g/L，對難生物降解的有機物及氨氮的去除效率高；
（2）污泥穩定性強，粘度低，易脫水，不易腐敗變質。
（3）出水不存在致病菌污染問題。
3.3.3各階段的出水水質和處理效率
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3.4方案四：DT-RO處理工藝
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3.4.1工藝流程
3.4.2工藝說明
滲濾液由調節池泵入儲罐中進行pH調節，控制pH在6~6.5之間。經pH調節的滲濾液加壓泵入砂濾器，砂濾器可根據壓差自動進行反沖洗，反沖洗水進入濃縮液儲存池。經過砂濾的滲濾液泵入筒式過濾器，經過濾后的滲濾液由柱塞泵輸入第一級反滲透（RO）系統。一級RO系統膜通量為12L/m2·h，凈水回收率為80，設計操作壓力為60bar。滲出液進入二級RO裝置，濃縮液排至濃縮液儲存池。二級RO系統回收率為90，膜通量為34.6L/m2·h，設計操作壓力為50bar。滲出液進入脫氣裝置，濃縮液則排至砂濾器的進水端。膜組的反沖洗在每次系統關閉時進行，清洗由系統自動控制，清洗后的液體排入濃縮液儲存池中。
為避免濃縮液回灌時長期將高濃度的氨氮在垃圾填埋場不斷積累循環，在濃縮液儲存池設置脫氮系統，通過化學沉淀法將滲濾液中的NH3-N轉化為MgNH3PO4.6H2O沉淀，沉淀后形成的結晶性狀穩定，可以直接隨濃縮液回灌到填埋場，也可以分離出來做肥料。
該工藝的技術特點是：
（1）預處理比較簡單，且不需設生化處理單元；
（2）DT-RO膜組的結垢較少，膜污染減輕，使反滲透膜的壽命延長；
（3）安裝、維修簡單，操作方便，自動化程度高；
（4）DT-RO系統可擴充性強，可根據需要增加一級、二級或高壓膜組。
3.4.3各階段的出水水質和處理效率
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4擴建工程處理工藝方案選擇
4.1方案比較
以上四個滲濾液擴建工程處理工藝方案匯總比較詳見表6。
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表6 工藝方案比較
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4.2推薦方案
從各方案的工藝特點、對水質波動的適應性、總投資以及單位運行成本等方面進行分析，并考慮各方案的環境效益、經濟效益等綜合因素，經過綜合比選后認為方案一為優選推薦方案。其理由如下：
（1）滲濾液先進行生化處理，該工藝具有較強的適應性和操作上的靈活性，可以適應不同時期的處理需要，經生化處理后的滲濾液進入微濾及反滲濾系統進行深度處理，出水達到回用水標準后可在填埋場內作生產性回用水。
（2）采用UASB SBR工藝，有機負荷高，抗沖擊負荷能力強，進水水質對其影響較小，厭氧后出水有機物濃度大幅降低，對SBR池的處理沖擊較小，充氧設備的能耗較小。
（3）采用生化處理與反滲透相結合，處理后出水可以達到回用水水質標準，在填埋場內作生產性回用，具有良好的環境效益，節省了生產用水的費用，降低了填埋場的直接運行成本。
（4）此工藝已有豐富的工程及運行經驗，運行管理、設備配件供應及人員調配都可與現有工程配套進行。
（5）該方案雖然投資較高，但運行穩定，出水有保證，且可根據現有工程的經驗通過一定的措施降低造價，此外本方案運行成本較低，在經濟指標上具有較大的優越性。
5結論
（1）從廣州市興豐填埋場的滲濾液處理要求以及環境敏感性、經濟技術綜合效益等方面進行綜合評估，認為方案一即pH調節 UASB SBR CMF RO工藝技術先進、可操作性強，完全符合擴建工程項目提出的要求，為優選推薦方案。
（2）填埋場建設單位及營運商對本工藝方案有豐富的建設及運行經驗，可以提供充足的技術與管理支持。
參考文獻
1沈東升生活垃圾填埋生物處理技術.北京:化學工業出版社,2003
2城市生活垃圾衛生填埋技術與管理手冊.北京:化學工業出版社,2000
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