衛(wèi)生填埋是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的城市垃圾處置方式，填埋垃圾中有機(jī)物質(zhì)分解產(chǎn)生的水和垃圾中的游離水、降水以及滲入的地下水，通過淋溶作用形成的垃圾滲濾液〔1〕，是一種含高濃度氨氮和難降解有機(jī)物、成分十分復(fù)雜、危害性大的廢水〔2〕，廢水中還含有重金屬和有毒污染物，如不妥善處理會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及地下水造成嚴(yán)重污染。

　　山西某固廢處置中心主要負(fù)責(zé)城市生活垃圾處理工程，填埋庫容為320萬m3，處理量為400 t/d。初建時(shí)，該固廢處置中心的滲濾液未設(shè)置廢水處理裝置，主要通過導(dǎo)排管收集排入調(diào)節(jié)池，后回噴至填埋場(chǎng)。隨著垃圾滲濾液的逐年增加，回灌工藝已無法對(duì)滲濾液進(jìn)行有效處理，生活垃圾填埋場(chǎng)需增設(shè)廢水處理裝置，以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)排放要求。

　　1 水質(zhì)與水量

　　根據(jù)建設(shè)方提供資料、現(xiàn)場(chǎng)考察和處理后的有關(guān)要求〔3〕，經(jīng)建設(shè)方確認(rèn)后，設(shè)計(jì)水質(zhì)和排放要求如表 1所示。滲濾液處理站的設(shè)計(jì)規(guī)模確定為100 m3/d，運(yùn)行時(shí)間為24 h。

　　2 工藝流程及特點(diǎn)

　　垃圾滲濾液廢水成分復(fù)雜，其水質(zhì)水量因填埋垃圾組成、規(guī)模大小、填埋方式、埋齡以及季節(jié)的不同會(huì)出現(xiàn)很大的差異，一直是工業(yè)廢水處理的難點(diǎn)。滲濾液的處理技術(shù)主要有物化法、生化法以及土地處理。目前，滲濾液的處理以生物法為主，處理效果較好的生物法主要有好氧處理、厭氧處理及好氧-厭氧結(jié)合的方法。研究表明，厭氧-好氧組合工藝處理垃圾滲濾液是一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法〔4〕，既能充分發(fā)揮厭氧生物法的優(yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到很好的生物脫氮效果。生化處理后廢水中的COD多為難降解有機(jī)物，反滲透技術(shù)可進(jìn)行有效的深度處理〔5〕，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。結(jié)合工程實(shí)際情況綜合評(píng)估后，確定采用物化—生化—反滲透工藝處理該工程產(chǎn)生的垃圾滲濾液，設(shè)計(jì)主要工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 廢水處理工藝流程

　　垃圾滲濾液中SS較高，通過絮凝沉淀可對(duì)SS進(jìn)行有效去除。選用聚合氯化鋁(PAC)作為絮凝劑，為去除滲濾液中含有的重金屬，同時(shí)投加石灰乳。廢水由提升泵泵入管道混合器使藥劑和滲濾液充分混合，之后流入沉淀池進(jìn)行泥水分離。

　　沉淀池上清液由管道泵泵入升流式厭氧反應(yīng)器(UASB)，內(nèi)設(shè)氣、固、液三相分離器。待處理的廢水從反應(yīng)器底部進(jìn)入配水系統(tǒng)，與污泥床中的污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解廢水中的有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為沼氣，經(jīng)三相分離器將沼氣收集并分離出反應(yīng)器，污泥沉淀后返回污泥床，出水經(jīng)溢流堰排除。UASB可大幅度去除廢水中的有機(jī)物，減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，減少工程投資。

　　厭氧出水經(jīng)收集系統(tǒng)自流入好氧生化系統(tǒng)：SBR反應(yīng)池+外置式膜生化反應(yīng)器(MBR)。

　　SBR生化池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。MBR是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)截留住，使得系統(tǒng)內(nèi)維持較高的微生物濃度，從而提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效果，去除滲濾液中難降解的有機(jī)物和氨氮;并且該反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)分別控制，運(yùn)行操作更加靈活。

　　MBR分為內(nèi)置式和外置式兩種。外置式MBR采用錯(cuò)流式管式超濾膜，每條超濾環(huán)路設(shè)有循環(huán)泵，可使活性污泥在膜管中形成紊流狀態(tài)，從而避免了污泥在膜管中的堵塞，因此選用外置式MBR。

　　為使出水能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，強(qiáng)化排水安全防護(hù)，方案最后設(shè)置了反滲透(RO)系統(tǒng)，其在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開，是有效的深度處理方式。反滲透裝置會(huì)產(chǎn)生20%~25%的濃縮液，濃縮液具有不可降解污染物濃度高、難處理等特點(diǎn)，處置不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生二次污染，考慮到本地區(qū)蒸發(fā)量大于降雨量的特點(diǎn)，可將濃縮液通過現(xiàn)有回噴系統(tǒng)回噴至垃圾堆體，不外排。

　　2.1 預(yù)處理工藝

　　調(diào)節(jié)池：滲濾液經(jīng)導(dǎo)排管收集輸送到調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池利用填埋場(chǎng)現(xiàn)有構(gòu)筑物，為有效地阻止臭氣自由揮發(fā)給大氣造成污染，減少雨水流進(jìn)池內(nèi)，減少污水的處理量，在滲濾液調(diào)節(jié)池上安裝浮蓋膜，浮蓋采用2.0 mm厚的HDPE膜，通過焊接成為覆蓋膜整體。調(diào)節(jié)池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共2座，尺寸為30 m×15 m×6 m，有效容積為4 750 m3，配備50GW10-10-0.75型號(hào)提升泵2臺(tái)(1用1備)，同時(shí)調(diào)節(jié)池內(nèi)沿池壁四周設(shè)置閉路氣體收集管系統(tǒng)，用于收集污水產(chǎn)生的氣體，然后高空排放。

　　混凝反應(yīng)裝置：均質(zhì)后的滲濾液經(jīng)提升泵流經(jīng)管道混合器，與藥劑混合均勻后流入豎流沉淀池進(jìn)行固液分離，在廢水流經(jīng)管道混合器前通過加藥裝置分別計(jì)量投加PAC和石灰。配備DN 50管道混合器1臺(tái);80 L的加藥裝置2臺(tái)，D 1.4 m×1.0 m加藥罐2個(gè)，ACS602型號(hào)加藥泵2臺(tái)，分別用于投加PAC和石灰。

　　沉淀池：選用豎流式沉淀池，中心進(jìn)水管進(jìn)水，由周邊出水，靠空氣壓力進(jìn)行排泥。沉淀池是預(yù)處理的重要組成部分，主要去除廢水中細(xì)小的懸浮物、膠體污染物質(zhì)和重金屬。雙面搪瓷結(jié)構(gòu)，共1 座。尺寸為3.82 m×4.2 m，有效容積為34 m3，HRT 為5 h，配備50GW10-10-0.75型號(hào)污泥泵1臺(tái)，50GW10-10-0.75型號(hào)管道泵2臺(tái)(1用1備)。

　　2.2 生化處理工藝

　　UASB反應(yīng)器：沉淀池出水泵入升流式厭氧反應(yīng)器UASB，厭氧將原污水中非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，將難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解的有機(jī)物，提高廢水的可生化性。地上式，雙面搪瓷結(jié)構(gòu)，共1座。設(shè)計(jì)處理流量5 m3/h，容積負(fù)荷2.29 kg/(m3·d)，平面尺寸D 6.11 m×8.4 m，HRT 55 h，配備50GW10-10-0.75型號(hào)內(nèi)循環(huán)泵1臺(tái)，用于污泥循環(huán)。

　　SBR反應(yīng)池：厭氧處理后滲濾液自流入SBR生化池。由鼓風(fēng)曝氣機(jī)間歇式曝氣，曝氣4 h，停曝2 h，循環(huán)進(jìn)行。雙面搪瓷結(jié)構(gòu)，共1座。尺寸為D 4.58 m×4.2 m，HRT 為 14 h，配備SBR曝氣裝置1套，50GW10-10-0.75型號(hào)回流泵1臺(tái)，將MBR反應(yīng)器的污泥回流至SBR反應(yīng)池。

　　外置式MBR反應(yīng)器：MBR采用膜組件進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物，強(qiáng)化生物反應(yīng)。膜組件采用單排式膜架，尺寸為1.73 m×0.875 m×2.3 m，反應(yīng)器采用中空纖維超濾膜，底部設(shè)有孔管，孔徑為3 mm，用以沖洗膜和曝氣。玻璃鋼結(jié)構(gòu)，共1座。尺寸為3 m×3 m×3 m，容積為22 m3，HRT為4.5 h，配備膜組件1組，膜面積共計(jì)125 m2。

　　2.3 污泥處理工藝

　　污泥濃縮池可有效降低污泥含水率，從而大大降低污泥的體積，降低后續(xù)處理的負(fù)荷，但濃縮的污泥含水率仍然較高，需進(jìn)行污泥脫水。沉淀池、厭氧池、MBR產(chǎn)生的污泥經(jīng)管道收集排入污泥池，濃縮處理后的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)到填埋場(chǎng)填埋，壓濾液、濃縮池上清液回流至調(diào)節(jié)池再處理。玻璃鋼結(jié)構(gòu)，共1座。污泥處理量為1 m3/h，尺寸為3 m×3 m×3 m，濃縮時(shí)間為10 h，配備50GW10-10-0.75型號(hào)污泥泵2臺(tái)(1用1備)。

　　2.4 深度處理工藝

　　RO系統(tǒng)：生化處理后的廢水進(jìn)入RO系統(tǒng)，進(jìn)一步純化廢水。設(shè)計(jì)采用RO-40型反滲透裝置1套，包括：提升泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透組件、配套儀表、閥門、管件及本體組架以及加藥、清洗設(shè)備等。配備80 L的加藥裝置1臺(tái)，D 1.4 m×1.0 m加藥罐1個(gè)，ACS602型號(hào)加藥泵1臺(tái)，用于投加鹽酸。

　　清水池：MBR出水由自吸泵提升至清水池。清水池內(nèi)設(shè)置1臺(tái)反沖洗水泵，用于MBR和反滲透裝置的沖洗以及加藥罐的用水。玻璃鋼結(jié)構(gòu)，共1座。平面尺寸為 3 m×3 m×3 m，配備CDL4-30型號(hào)反沖洗泵2臺(tái)(1用1備)，CDL4-4型號(hào)自吸泵2臺(tái)(1用1備)。

　　2.5 控制系統(tǒng)

　　2.5.1 PLC自控系統(tǒng)

　　整個(gè)系統(tǒng)采用“集中監(jiān)測(cè)、分散控制”的方式。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為中央操作工作站，用1臺(tái)工控機(jī)和DCS組態(tài)軟件組態(tài)。根據(jù)工藝要求，控制系統(tǒng)的控制范圍是：廢水生化處理系統(tǒng)(加藥系統(tǒng)、各類水箱、各類水泵及故障監(jiān)控等)。

　　2.5.2 控制間

　　控制間內(nèi)設(shè)置PLC自控系統(tǒng)、配電柜、水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、反滲透出水監(jiān)測(cè)儀，控制和監(jiān)測(cè)水質(zhì)的變化情況。輕鋼結(jié)構(gòu)，共1間。平面尺寸為2.7 m×10 m×3.0 m。

　　3 運(yùn)行效果

　　工程調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到了《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889—2008)排放標(biāo)準(zhǔn)。處理達(dá)標(biāo)后的中水，部分送至廢物廠綜合利用，剩余部分回用于垃圾填埋場(chǎng)生產(chǎn)用水(包括填埋區(qū)抑塵灑水、道路灑水、洗車用水)和廠區(qū)綠化用水。工藝各單元COD和NH3-N處理效果如表 2所示。

　　4 成本分析

　　工程總投資799.99萬元，其中土建工程118.35萬元，設(shè)備和材料費(fèi)用537.08萬元，其他114.56萬元。運(yùn)行成本為：人工 8元/t，電費(fèi)5元/t，藥劑費(fèi)0.615 4元/t，膜更換費(fèi)用0.783 8元/t，合計(jì)噸水運(yùn)行費(fèi)用14.40 元。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 結(jié) 論

　　生化法輔助絮凝沉淀預(yù)處理和反滲透深度處理可有效去除垃圾滲濾液中的污染物，可達(dá)到回用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并具有適應(yīng)性強(qiáng)、效果明顯、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。該工程運(yùn)行后，大大減輕了該項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境的影響，具有顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　低能耗、高負(fù)荷的UASB與SBR相結(jié)合的處理工藝是有效去除垃圾滲濾液中有機(jī)物及氨氮的方式，是該系統(tǒng)工藝的主體處理工藝。

　　滲濾液廢水在生化蒸發(fā)階段會(huì)產(chǎn)生一定的有害氣體及臭味，對(duì)大氣環(huán)境有一定的影響。

　　該系統(tǒng)采用PLC自控系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，管理方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程控制，該工藝靈活性好，占地面積小，易于在土地面積有限的廠區(qū)推行。