保定某生活垃圾填埋場于2001年建成并投入使用，預計使用年限15 a。該垃圾填埋場設計總庫容372萬m3，日處理垃圾1 000余m3，局部垃圾填埋厚度已達20多m。在垃圾填埋處理過程中，場區(qū)產(chǎn)生了大量垃圾滲濾液，其中不但含有多種有毒有害污染物，還含有大量難降解有機物，若處理不當會給周圍環(huán)境造成很大的危害。為了避免垃圾填埋產(chǎn)生二次污染，同時減少垃圾填埋降塵噴淋時的優(yōu)質(zhì)水取用量，采用中溫厭氧/生物脫氮/MBR/NF/RO組合工藝對垃圾滲濾液進行處理，并將處理出水回用于場區(qū)降塵等雜用用途，為場區(qū)污染零排放奠定了基礎。
1、進水水質(zhì)和排放標準
該垃圾填埋場采用厭氧填埋工藝，滲濾液水質(zhì)波動幅度大、濃度高且可生化性較差，根據(jù)建設方提供的水質(zhì)數(shù)據(jù)，并結(jié)合其他相似工程的進水水質(zhì)狀況，對滲濾液處理站進水水質(zhì)采取保守設計;同時，要求處理后的出水水質(zhì)達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889—2008)相應標準，其主要指標的進水水質(zhì)及出水標準見表 1。
2、工藝流程
目前國內(nèi)外見諸報道的以膜工藝為核心的滲濾液處理技術(shù)，取得了較好的處理效果。結(jié)合該垃圾處理項目滲濾液產(chǎn)量及水質(zhì)實際情況，采用中溫厭氧/兩級生物脫氮/MBR/NF/RO組合工藝對垃圾滲濾液進行處理，該滲濾液處理工藝流程見圖 1。
來自垃圾填埋場的滲濾液自流進入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中均化水量水質(zhì);之后，由潛污泵提升進入中溫厭氧反應器，可分解滲濾液中的大部分有機物，CODCr、BOD5得到初步降解，并提高滲濾液的可生化性;出水自流進入兩級脫氮系統(tǒng)，經(jīng)過反硝化—硝化—再反硝化—再硝化的系列反應，將水中高濃度的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮最后轉(zhuǎn)化為氮氣排除，同時有機物也得到大幅降解(為提高脫氮效果，設置硝化液回流系統(tǒng));完成脫氮的滲濾液自流進入浸沒式MBR系統(tǒng)，通過MBR系統(tǒng)中生物降解和膜過濾的綜合作用，進一步去除滲濾液中難降解有機物及大部分懸浮物，以滿足NF系統(tǒng)的進水要求;MBR出水經(jīng)自吸泵輸入NF系統(tǒng)，將大部分CODCr、BOD5、二價離子及色度截留;NF系統(tǒng)后設置反滲透系統(tǒng)，濾除納濾系統(tǒng)無法截留的一價鹽離子以及剩余的氨氮、CODCr、BOD5等污染物，同時將滲濾液色度進行脫除。出水水質(zhì)優(yōu)于《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB 16889—2008)，可將其回用于場區(qū)除塵等雜用用途。
厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣輸送至場區(qū)沼氣發(fā)電站。MBR系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液回流至調(diào)節(jié)池再處理。滲濾液處理系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)濃縮脫水后輸送至垃圾填埋場進行衛(wèi)生填埋處理。
3、 工程設計
3.1 調(diào)節(jié)池
根據(jù)建設方實測水量數(shù)據(jù)，并考慮未來垃圾填埋量，該垃圾滲濾液處理規(guī)模按150 m3/d算。
由于垃圾滲濾液水量水質(zhì)不均勻，綜合考慮經(jīng)濟、地形條件，設計調(diào)節(jié)池有效容積150 m3，有效水深4.5 m，停留時間為24 h，以保障后續(xù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行。為避免調(diào)節(jié)池內(nèi)部產(chǎn)生死角以及固體顆粒沉淀，在調(diào)節(jié)池對角設置推進式潛水攪拌器2臺，功率為5.5 kW;調(diào)節(jié)池末端設置滲濾液提升泵(Q=7.5 m3/h，N=2.2 kW)，1用1備。調(diào)節(jié)池設置池蓋以避免雨水混入并防止臭氣擴散。
3.2 中溫厭氧系統(tǒng)
設鋼制外保溫中溫厭氧反應器1座，尺寸為D 8.6 m×10 m，有效容積為300 m3，停留時間為48 h，內(nèi)置纖維填料層。進水通過在厭氧反應器底部的環(huán)形開孔布水管布水，布水管面向池底開孔，每10 cm開1個直徑為8 mm的孔洞，每相鄰兩個孔洞之間呈45°角。配置厭氧循環(huán)管道泵(Q=108 m3/h，N=7.5 kW)，1用1備。配套換熱裝置(熱源為垃圾填埋場區(qū)集中供熱系統(tǒng))，以保障中溫厭氧系統(tǒng)在寒冷季節(jié)的生化反應效率。
3.3 脫氮系統(tǒng)
考慮滲濾液高氨氮的水質(zhì)特點，設計反硝化前置的兩級硝化反硝化脫氮系統(tǒng)，滲濾液重力自流依次通過由一級反硝化池、一級硝化池、二級反硝化池、二級硝化池串聯(lián)組成的脫氮系統(tǒng)，各池參數(shù)及配套主要設備見表 2。
脫氮系統(tǒng)的內(nèi)回流系統(tǒng)將二級硝化池消化液回流到一級反硝化池，一方面稀釋脫氮系統(tǒng)的進水，另一方面利用滲濾液中溶解性碳源進行反硝化，從而實現(xiàn)生物脫氮和除碳的雙重目的。反硝化池內(nèi)設潛水式攪拌器進行混合攪拌，使?jié)B濾液和活性污泥充分接觸和混合，同時保證池內(nèi)溶解氧低于1.5 mg/L，維持良好的脫氮環(huán)境。
3.4 MBR系統(tǒng)
浸沒式MBR裝置置于室內(nèi)的膜處理車間，處理水量按7.5 m3/h設計，另外，配套鼓風機(Q=2m3/min，N=5.5 kW)為膜組件供氣。該MBR系統(tǒng)設計及運行參數(shù)見表 3。
膜分離液通過抽吸泵(Q=7.5 m3/h，N=0.75 kW，1用1備)排出，濃液通過回流泵(Q=37 m3/h，N=2.2 kW)排入污泥濃縮系統(tǒng)。
3.5 NF系統(tǒng)
NF系統(tǒng)與MBR系統(tǒng)統(tǒng)一置于室內(nèi)的膜處理車間，NF裝置2套，其型號為JL-NF-09，處理水量為7.5 m3/h，配套循環(huán)泵(Q=7.5 m3/h，N=1.5 kW)1用1備，增壓泵(Q=4.0 m3/h，N=4.0 kW)1臺，化學清洗系統(tǒng)(Q=17.5 m3/h，V=1 m3)1套，加藥系統(tǒng)(Q=9.6 L/h，N=0.55 kW)2套。
3.6 RO系統(tǒng)
RO系統(tǒng)置于室內(nèi)的膜處理車間，RO裝置2套，其型號為JL-RO-09，處理水量為7.5 m3/h，配套供水泵(Q=7.5 m3/h，N=0.75 kW)1用1備，增壓泵(Q=7.5 m3/h，N=18.5 kW)1臺，清洗系統(tǒng)(Q=18 m3/h，V=1 m3)1套，加藥系統(tǒng)(Q=4 L/h，N=0.02 kW)3套。
3.7 出水池
出水池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要用于儲存RO裝置出水，對已達到國家排放標準的出水，可直接達標排放也可以回用于填埋場區(qū)，有效容積75 m3。
3.8 輔助構(gòu)筑物
輔助構(gòu)筑物主要包括污泥脫水系統(tǒng)、膜系統(tǒng)清洗池、中控室和化驗室等。
污泥脫水系統(tǒng)包括地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)污泥濃縮池(3.0 m×3.0 m×6.8 m)1座，污泥提升泵(Q=15m3/h，N=2.2 kW)1用1備，污泥脫水系統(tǒng)(Q=4 t/h)1套，污泥脫水加藥系統(tǒng)(流量可調(diào)0~1 m3/h)1套。
膜處理車間、中控室、化驗室、藥庫等合建為綜合處理工房，外形尺寸為26.7 m×8.1 m×5.4 m，框架結(jié)構(gòu)，地上一層。
4 運行效果
本滲濾液處理工程于2013年4月正式投產(chǎn)以來主要指標的運行監(jiān)測數(shù)據(jù)見表 4，出水水質(zhì)均達到了設計標準。
5、 經(jīng)濟分析
本滲濾液處理工程總投資約1 209萬元，其中設備購置費968萬元，土建工程費用141萬元，安裝及調(diào)試費用58萬元，其他費用42萬元。本項目耗電量0.8 kW•h/m3，耗水量0.04 m3/m3。按年運行365 d、人均工資4萬元/a計，滲濾液處理費用為23.24元/m3，主要費用情況見表 5。
6、結(jié)論
采用中溫厭氧/兩級生物脫氮/MBR/NF/RO系統(tǒng)組合工藝處理滲濾液，各系統(tǒng)分工明確，能夠大幅削減碳排放;同時，具有抗沖擊負荷能力高、污泥齡長、容積負荷高、污泥產(chǎn)量低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。目前垃圾滲濾液處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)能夠達到《生活垃圾填埋場污染物控制標準》(GB 16889—2008)，可以回用于場區(qū)雜用，是場區(qū)實現(xiàn)污染零排放的關(guān)鍵措施。