二级AO型MBR+NF+RO工艺在垃圾渗滤液处理项目中的应用

嘉园环保有限公司　吴将金

二级AO型MBR+NF+RO工艺在垃圾渗滤液处理项目中的应用

嘉园环保有限公司吴将金

该文着重阐述二级AO型MBR+NF+RO工艺在合肥市龙泉山生活垃圾处理场渗滤液处理厂工程中的应用情况，包括工艺流程、工艺原理、工艺设计及运行情况等，一年多的运行情况表明，该工艺运行稳定，出水能稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的出水指标。

二级AO型MBR+NF+RO工艺垃圾渗滤液工艺设计

1　工程简介

合肥市龙泉山生活垃圾处理场位于合肥市肥东县桥头集镇，距市区约35.5公里，是合肥市目前唯一的生活垃圾处理设施。合肥市龙泉山生活垃圾处理场渗滤液处理厂工程于2011年底开始建设，2013年6月投入运营，主要处理来自一期、二期填埋场产生的垃圾渗滤液，渗滤液规模为日处理渗滤液1400m3。渗滤液处理出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的出水指标。

2　工程背景资料

2.1地理概况

合肥是安徽省省会，位于中国中部（北纬32°、东经117°），长江淮河之间、巢湖之滨，通过南淝河通江达海，具有承东启西、接连中原、贯通南北的重要区位优势。全市行政辖区总面积为7047.01平方公里，其中巢湖水面面积233.4平方公里；市区总面积838.52平方公里，新增南岗镇面积91.95平方公里，新增烟墩乡面积106.78平方公里，市区建成区面积为224平方公里。

2.2气象条件

合肥属亚热带湿润性季风气候。全年气候特点是：四季分明，气候温和，雨量适中，春温多变，秋高气爽，梅雨显著，夏雨集中。年平均气温15.7℃，极端最高气温41.0℃，极端最低气温-20.6℃，日照2100h。十分钟平均最大风速20.0m/s（WSW），最大积雪深度44.0cm。降雨量近1000mm，一日最大降水量238.4mm，一小时最大降水量72.1mm，十分钟最大降水量37.8mm，最大连续降水量288.4mm，二十年平均月降雨量如表1所示。

表　120年平均月降雨量

3　渗滤液处理厂工程设计

3.1渗滤液水量、水质及设计标准

3.1.1渗滤液水量

合肥市龙泉山生活垃圾处理场渗滤液处理项目的设计规模为1400m3/d。

3.1.2渗滤液进水水质

本设计的渗滤液进水水质具体指标见表2。

表2　设计渗滤液处理厂进水水质　（单位：mg/L，pH除外）

3.1.3渗滤液设计出水水质

渗滤液处理后出水水质应达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中表2排放限值，见表3。

表3　渗滤液处理后出水水质

续表3

3.2处理工艺简介

3.2.1渗滤液处理工艺简介

3.2.1.1渗滤液处理工艺流程图

渗滤液处理工艺流程如图1所示。

图1　系统工艺流程图

3.2.1.2渗滤液处理工艺流程简述

渗滤液处理工艺流程：垃圾填埋区产生的垃圾渗滤液经专用的收集管道汇入调节池，渗滤液在调节池中停留一定时间，得到匀质匀量的同时，调节了渗滤液中的B/C比，为后续的生化处理创造了有利条件。出水经提升泵提升进入配水池，与管式超滤膜产生的浓缩污泥、脱水机产生的滤液混合后，自流进入水解酸化池进行水解酸化，提高废水的可生化性，水解酸化池出水自流进入A/O2反应池系统，首先进入A池（一级反硝化池），在A池内，控制硝化液回流量等运行方式下，为反硝化菌群提供合适的生长条件。在反硝化菌群的作用下，渗滤液与后续回流的硝化液混合进行反硝化脱氮，反硝化池出水进入碳氧化池，在碳氧化池内，去除渗滤液中的CODcr等有机物，以利于后续硝化过程的进行，碳氧化池出水进入一级硝化池，进行生物硝化作用去除氨氮；A/O2反应池出水进入二级A/O系统，进行进一步脱氮及脱碳作用，以保证出水对总氮及CODcr的要求，A/O系统出水用泵抽入管式超滤膜系统，进行泥水分离，截留下来的浓缩污泥回流至配水池，透过液则进入反渗透系统继续处理。由于管式超滤膜具有很高的截留能力，一方面能够截留有机物，另一方面能够截留活性污泥，使生化反应池中的污泥浓度达到10～30g/L，因此生化具有较高的有机物去除能力和脱氮能力。透析液经超滤处理后通过高压泵送入纳滤系统及反渗透系统进行深度处理，进一步去除不可生化物质及色度等，最后出水通过规范化排放口达标排放。

3.2.1.3主要处理单元工艺原理简述

（1）调节池。调节池相当于一个天然的大的厌氧池，有相当好的水解酸化效果，甚至起到厌氧的作用，故调节池对提高BOD5/CODcr比、降低高分子有机物均有一定作用。

（2）水解酸化工艺。水解酸化是厌氧处理过程的前阶段，水解酸化工艺即是通过控制停留时间，使生物反应停留在水解酸化阶段，利用水解酸化菌群，将渗滤液中的难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续处理工艺的处理。

（3）A/O2工艺。A/O2工艺通过控制曝气量，使整个系统分为反硝化缺氧段、碳氧化好氧段和硝化好氧段，在反硝化缺氧段内，利用反硝化菌群进行反硝化脱氮，碳氧化好氧段则主要针对渗滤液中的有机物等进行去除，以保证CODcr的处理效果，并降低C/N比，为后端硝化段创造有利条件，硝化好氧段则主要进行硝化反应，控制溶解氧在较高的水平以适应硝化菌群的生长，达到较高的硝化反应效率。

（4）A/O工艺。A/O工艺位于A/O2工艺之后，主要用于进一步去除渗滤液中的CODcr及总氮，保证出水效果。在缺氧段（A段），主要进行内源反硝化作用进一步脱氮，为了满足反硝化菌群的生长需要，可在A池进水口补充碳源，在碳氮比达到3～4：1时，可以稳定地保证脱氮需要，过量的碳源则在后续好氧段（O段）好氧去除。

（5）管式超滤膜。本项目超滤处理工艺采用膜孔径30nm的管式PVDF超滤膜，错流过滤方式，其内外表面为致密层，层面密布微孔，中间是多孔支撑层。通过超滤膜分离净化水和菌体，超滤的浓缩液带着活性污泥直接返回生化系统，由于其中的难降解有机物在生化处理系统中的相对停留时间延长，微生物得到有效驯化，难降解有机物也能部分转化为可生物降解成份。剩余污泥引回污泥池。

（6）深度处理系统。由于垃圾渗滤液污染物成份的复杂性，采用高强度好氧生化处理后，渗滤液中仍有少量残余的溶解性污染物，当执行较高的排放标准时，必须设置膜处理工段，进一步去除少量残余的溶解性污染物。

对于经高强度好氧生化处理后的垃圾渗滤液，可以利用纳滤+反渗透处理系统。其处理原理为：利用半透膜的选择透过性，在反压差作用下，将污水中的水同污染物分离，在膜的一侧产生清水，而另一侧则产生浓缩污水。

3.3处理构筑物设计

3.3.1渗滤液处理构筑物设计

3.3.1.1调节池

项目调节池设计为1座，一期工程已建调节池容积约5.0万m3；二期工程新建调节池总容积5.83万m3，有效容积为5.3万m3。一、二期工程总计调节池有效容积为10.3万m3，渗滤液理论停留时间74d。

3.3.1.2配水池

配水池设计为1座，池体尺寸大小为5.0m×2.5m×2.5m，地上式，钢砼结构，与水解酸化池合建，总深度为2.5m，总容积为31.25m3，池顶加盖。

3.3.1.3水解酸化池

水解酸化池设计为2座，单座池体尺寸大小为13.5m× 5.0m×9.3m，半地埋式，钢砼结构，地下部分的高度为4.0m，地上部分的高度为5.3m，总深度为9.3m，总容积为1255.5m3，有效深度为8.0m，有效容积为1080.0 m3，与A/O2反应池合建，池顶加盖。

3.3.1.4MBR系统

MBR系统由一级A/O2反应池、二级A/O反应池、外置式管式超滤膜系统和超滤产水池组成。

（1）一级A/O2反应池

一级A/O2反应池设计为2座，每座分别由一级反硝化池、一级碳氧化池和一级硝化池组成，一级反硝化池尺寸大小为13.5m×12.0m×9.3m，一级碳氧化池尺寸大小为13.5m×17.0m× 9.3m，一级硝化池尺寸大小为13.5m×17.0m×9.3m，半地埋式，钢砼结构，地下部分的高度为4.0m，地上部分的高度为5.3m，总深度为9.3m，有效深度为8.0m，一级反硝化池总容积为3013.2m3，有效容积为2592.0 m3，一级碳氧化池总容积为4268.7m3，有效容积为 3672m3，一级硝化池总容积为4268.7m3，有效容积为3672m3，与二级A/O反应池合建，池顶加盖。

（2）二级A/O反应池

二级A/O反应池设计为2座，每座分别由二级反硝化池和二级硝化池组成，二级反硝化池尺寸大小为13.5m× 5.0m×9.3m，二级硝化池尺寸大小为13.5m×5.0m×9.3m，半地埋式，钢砼结构，地下部分的高度为4.0m，地上部分的高度为5.3m，总深度为9.3m，有效深度为8.0m，二级反硝化池总容积为1255.5m3，有效容积为1080.0m3，一级硝化池总容积为1255.5m3，有效容积为1080.0m3，与一级A/O2反应池合建，池顶加盖。

（3）管式超滤膜系统

设计处理水量1400 m3/d，超滤设置6组，每组的产水量为234m3/d，超滤膜布置在膜处理车间内。处理车间位于综合用房内，与办公室、中控室等合建。处理车间平面尺寸为28.4m×13.5m。超滤系统与反渗透系统共用处理车间。

（4）超滤产水池

超滤产水池设计为1座，池体尺寸大小为7.0m×6.0m× 5.5m，半地埋式，钢砼结构，地下部分的高度为2.0m，地上部分的高度为3.5m，总深度为5.5m，有效深度为5.0m，总容积为231m3，有效容积210m3，与反渗透产水池、浓缩液储池合建，池顶加盖。

3.3.1.5深度处理系统

深度处理系统为纳滤+反渗透，纳滤（NF）系统处理规模为1400m3/d，设计回收率85%；反渗透（RO）系统处理规模为1190m3/d，设计回收率90%。

3.3.1.6浓缩液储池

浓缩液储池设计为1座，池体尺寸大小为7.0m×3.0m× 5.5m，半地埋式，钢砼结构，地下部分的高度为2.0m，地上部分的高度为3.5m，总深度为5.5m，有效深度为5.0m，总容积为115.5m3，有效容积为105m3，与超滤产水池、反渗透产水池合建，池顶加盖。

3.3.1.7规范化排放口

浓缩液储池设计为1座，池体尺寸大小为3.0m×0.8m× 1.0m，地上式，钢砼结构，内贴白瓷砖，与超滤产水池、反渗透产水池、浓缩液储池合建。

3.3.2辅助建筑物

3.3.2.1综合用房

综合用房尺寸为66.1m×13.5m，二层，层高3.3m，框架结构，车间内设置有超滤系统、纳滤系统、反渗透系统、膜处理控制间、办公室、中控室、储藏间，食堂、餐厅、休息室及洗手间等。

3.3.2.2鼓风机房及污泥脱水间

鼓风机房及污泥脱水间尺寸为24.5m×23.1m，二层，层高5.0m，框架结构，设置有隔膜压滤机及配套的加药系统、污泥储仓、储药罐、污泥反应池和空压机、鼓风机等；鼓风机房内设鼓风机。

4　工程运行情况

本渗滤液处理工程已连续运行一年多，本工程2014年来连续运行参数见表4。由于2014年初主要处理的是一期填埋场调节池的渗滤液，为老垃圾填埋场的渗滤液，故CODcr相对较低，但是NH3-N相对较高。从2014年5月开始，二期填埋场调节池的渗滤液（即新填埋场的渗滤液）与一期填埋场调节池的渗滤液混合进入渗滤液处理系统进行处理，该阶段渗滤液的CODcr相对有所提高，但是NH3-N相对有所降低。从最后的出水数据来看，CODcr和NH3-N都远远低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的排放限值。

表4　2014年本项目连续运行情况

5　工程设计特点

（1）注重生化系统的处理性能，减轻后续膜系统的运行负荷，使处理设施能够稳定、持久地运行。

（2）渗滤液处理水池采用适当的散热及保温处理，保证夏季、冬季处理设施稳定运行。

（3）采用免维护的德国射流曝气器，保证了好氧生化的稳定性。

6　结论及建议

（1）二级AO型MBR+NF+RO工艺在合肥市龙泉山生活垃圾处理场渗滤液处理厂工程中，能稳定达标排放。

（2）填埋场渗滤液的处理要充分发挥生化技术稳定、可靠、低廉和根本的处理特性，最大限度地提高生化系统的处理性能，在生化处理达到较好处理效果和消除主要污染指标的前提下，辅以膜处理系统，以物理方法消除难降解物质、稳定出水效果。

［1］罗宇，杨宏毅.MBR工艺应用于垃圾渗滤液处理的研究［J］.环境工程，2004，22（2）：69-71.

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