福州市红庙岭垃圾综合处理场渗滤液处理厂工程设计
福州市红庙岭垃圾综合处理场渗滤液处理厂工程设计
魏忠庆
(福州城建设计研究院有限公司，福建福州350001)
福州市红庙岭垃圾综合处理场渗滤液处理厂设计处理规模为1 500 m3/d，是目前按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）建成的国内处理规模最大和工艺最齐全的渗滤液处理厂之一，目前已稳定运行两年多，出水水质达标。该工程以水质均衡池为预处理工艺，以两级生物脱氮+超滤（UF）的膜生化反应器（MBR）为生化主体处理工艺，以纳滤（NF）/反渗透（RO）为深度处理工艺；NF浓缩液采用混凝气浮+臭氧氧化工艺处理，RO浓缩液采用蒸发工艺处理。
1进、出水水质
工程进水包括老填埋场、新填埋场和垃圾焚烧发电厂的渗滤液。老填埋场渗滤液水质特点为总体污染物浓度偏低，其中有机污染物浓度低，氨氮浓度相对较高；新填埋场渗滤液水质特点为有机污染物浓度较高，氨氮浓度相对较低；垃圾焚烧发电厂渗滤液呈酸性，有机污染物浓度高、氨氮浓度相对较低，其水质较为稳定。根据本工程环境影响评价及批复的要求，本工程处理后出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值的排放标准。具体设计进、出水水质见表１。
表1设计进、出水水质 mg/L
2工艺流程
渗滤液经调节池进入水质均衡池，水质均衡池用于调节填埋场和垃圾焚烧发电厂的渗滤液以获得合适的碳氮比。水质均衡池内的渗滤液经提升进入膜生化反应器（MBR），MBR由两级生物脱氮工艺和UF工艺组成。经过MBR处理的UF出水采用NF进行深度处理，去除难生化降解的有机物。在进水碳氮比较好的情况（正常工况）下，NF清液可达标直接排放；在进水碳氮比不佳，生化系统生物脱氮不彻底的情况（不利工况）下， NF清液进入RO系统，以保障出水达标排放(见图1)。
图1渗滤液处理工艺流程
NF浓缩液经过混凝气浮处理，气浮渣进行脱水处理，剩余浓缩液经臭氧氧化处理后，出水回到均衡池。RO浓缩液进入蒸发系统。生化系统剩余污泥进行离心脱水和石灰固化污泥含水率<60%后进入库区填埋。
3主要工艺设计
①MBR工艺
MBR工艺由生化反应池和UF工艺组成，其中UF用于截留微生物，使生化反应池内微生物浓度由传统活性污泥工艺的3~5 g/L提高到10~30 g/L。针对严格的总氮达标排放标准，生化反应池设计采用两级生物脱氮工艺，即两级硝化反硝化工艺。当一级反硝化和一级硝化脱氮不完全时，一级反硝化、硝化过程中残留的氨氮、硝态氮和亚硝态氮在二级反硝化和二级硝化反应器中通过进行深度脱氮反应，保障生化脱氮的完全性和稳定性。UF工艺采用外置管式超滤膜工艺，与内置式膜工艺相比，虽然能耗较高，但具有膜通量大、反应器污泥浓度更高、错流过滤防结垢、膜清洗方便、使用寿命长等优点，综合比较更经济，运行更稳定。
设计UF工艺采用外置管式超滤膜，工程采用Berghof的PVDF膜，超滤最大压力为600 kPa，膜直径为8 mm，膜分离孔径为20 nm。
②深度处理工艺
a.纳滤工艺
MBR超滤出水后再经卷式纳滤膜工艺处理，工程采用DOW的NF270-400膜，具有高程度的钙镁透过率，设计NF清液得率为85%。NF操作压力为300~1 000 kPa。NF系统设有3套纳滤集成装置并辅以配套设备。
b.反渗透工艺
不利工况下，部分NF的清液再经卷式反渗透膜工艺处理，工程采用RO膜，设计RO清液得率为80%。RO操作压力为3~6 MPa。RO系统设有2套反渗透集成装置并辅以配套设备。单套处理量为660 m3/d，P=71.5 kW，设计过滤通量为16 L/(h·m2)。
③浓缩液处理工艺
浓缩液回灌技术成本较低，是最常见的浓缩液处理方法，但是浓缩液回灌将会导致渗滤液进水电导率和盐浓度不断升高，随着含盐量不断上升，超过生化系统微生物的耐受能力，将会导致生化系统崩溃，因此本工程设计以下工艺对浓缩液进行处理。
a.NF浓缩液处理工艺
NF浓缩液含有部分大分子有机物、较高浓度的二价盐，但氨氮和总氮浓度很低。针对NF浓缩液的特性，设计采用混凝气浮+臭氧氧化工艺去除浓缩液中影响渗滤液处理系统稳定运行的有毒有害物质后，回流至渗滤液处理系统。
混凝气浮工艺段对NF浓缩液中的COD去除率在20%以上，每吨浓缩液产生20%的污泥，污泥排入污泥储池进行脱水处理。经过混凝气浮处理后的浓缩液中COD约为4 000 mg/L，其中大部分为难生化降解的大分子有机物，设计采用臭氧进行深度氧化处理，经过臭氧氧化后出水中的COD浓度在2 000 mg/L以下，同时可生化性显著提高（B/C由0.01升至0.35~0.45），氧化后出水回流至均衡池。
系统设计NF浓缩液池1座，容积为500 m3；混凝气浮成套设备1套，规模为250 m3/d；臭氧发生器1套，臭氧产生量为7 kg/h；臭氧接触池1座，容积为81 m3；配套液氧站1座，液氧储罐储量为15 t。
b.RO浓缩液处理工艺
RO浓缩液富集了渗滤液中几乎所有的一价盐，盐含量很高，难生化降解或不可生化降解的有机物较少，因此RO浓缩液的处理对象主要是一价盐，而要将一价盐从浓缩液中分离出来，只能采用进一步富集浓缩的方法，即反渗透和蒸发技术。由于本工程反渗透浓缩液电导率高，若对浓缩液再进行反渗透，不但清液得率低，而且膜的更换周期将大幅缩短，因此设计采用蒸发工艺对盐分进一步浓缩。
由于RO为保障工艺，仅在纳滤清液无法达标的情况下启动，因此RO浓缩液产量少，本工程设计处理规模为100 m3d 。考虑运行成本和技术先进性，设计采用MVR低能耗蒸发装置及配套系统1套。蒸发残液经过结晶分离后，产生的盐泥进行石灰固化后填埋，蒸发的冷凝液回到渗滤液调节池。
4运行情况
红庙岭垃圾综合处理场渗滤液处理厂于2012年3月31日建成通水至今，工艺运行稳定，出水各项指标均达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）的要求。工程实际处理量为1 194~1 631 m3/d，冬季渗滤液量少，夏季渗滤液量多。实际进、出水水质见表2。
表2实际运行进、出水水质 mg/L
5结语
①渗滤液来源复杂，水质变化较大，应实时对水质进行检测分析，保持合理的碳氮比，确保出水达标，并控制处理成本。
②如果MBR系统泥龄过长，会造成活性污泥微生物代谢产物和分泌物增加，污泥粘度增加，导致UF膜污堵速度和膜污染风险加大，因此为保证MBR工艺正常运行，应及时排除剩余污泥，控制活性污泥浓度和泥龄。
③对处理系统中的盐分应进行定期检测，特别是钙镁离子浓度，控制生化系统中的pH值，及时调整运行工况，防止系统设备结垢，影响设备检修和使用寿命。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2014年第22期“设计经验”栏目）
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