二级建造师：浅析广东某生活垃圾填埋场渗滤液处理工程工艺方案设计
一、工程概况
(一)渗滤液水质分析
垃圾渗滤液水质浓度高，变化幅度大，其水质的变化情况与填埋场垃圾成份、垃圾处理规模、降雨量、温度、地形地质情况、填埋年限、垃圾降解状况等多因素密切相关。垃圾进场填埋的动态性和降雨的不均匀性，导致渗滤液水质变化幅度极大，随着填埋年限的延长，污水中污染物的浓度、比例逐渐呈现不可逆转的变化。
(二)渗滤液处理排放要求
本项目的垃圾渗滤液处理后水质需达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)排放浓度限值要求，具体执行下表中的指标。
二、工艺路线的比选
垃圾渗滤液处理的工艺组合有多种选择，目前国内外垃圾渗滤液的主要工艺路线有以下三种：
(1)生化处理工艺为主，结合一定深度处理技术
这是最广泛采用的处理工艺组合。生化处理工艺中，各种厌/好氧和兼氧生化工艺组合可去除绝大多数有机物和氨氮，但由于渗滤液中污染物浓度高以及生化工艺对难降解有机物去除的局限性，生化处理渗滤液不能直接处理达标，必须结合相应的深度处理工艺才能满足较高的排放要求。
根据现行垃圾渗滤液处理排放标准，较可靠的深度处理工艺以膜处理工艺为主。可供比选的膜系统有纳滤膜和反渗透膜。根据应用研究和类似工程经验，只有反渗透膜处理能满足新标准中对污水中所有种类污染物的去除要求。
(2)膜处理技术为主，配以物化预处理技术
膜处理技术是水处理领域中最安全可靠的技术之一。
渗滤液难降解有机物浓度高，膜处理技术经较简单的物化预处理后，往往会导致浓缩液比例过高、膜系统压力高、膜寿命短等问题。
(3)蒸发工艺为主，配以其它相应流程
蒸发是使挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，水从渗滤液中沸出，污染物残留于浓缩液。pH是蒸发的重要影响因素，可能造成蒸发反应器结垢和腐蚀蒸发器金属材料的问题。国内尚无成熟的大规模工程应用实例，也缺乏可靠的工艺设计参数选取和设备选型，而且蒸发工艺设备价格昂贵，采用此工艺可能会导致运营成本高、维护困难等问题。
(4)本项目工艺路线的确定
对于水质成份复杂的渗滤液，不应采用单一处理单元，必须是以一种主体工艺配套相应技术组合。从污染负荷去除的经济角度，综合各工艺路线的优缺点，对本项目工艺流程路线作如下考虑：只有反渗透膜处理能满足对污水中所有种类污染物的去除要求，工艺路线中必须有膜处理工艺。
(a)采用生化处理单元将有机污染物和含氮化合物最大限度去除，降低后续处理单元技术的难度。去除有机物和氨氮，这是第一步，
同时，为发挥后续工艺的处理性能留下空间，此为工艺配置之需。
(b)选择经济可靠的反渗透膜处理技术使绝大部分出水达标排放，降低浓缩液产生总量。经过第一步生化处理，渗滤液中高浓度难降解有机物得以去除，方能发挥膜处理工艺的优势，亦使得膜不易堵塞;另一方面，膜处理工艺弥补了生化处理深度不足的问题，选择经济可靠的反渗透膜处理技术，更能体现处理工艺的性价比。
(c)理论上蒸发技术处理浓缩液是最为彻底的工艺，但国内缺乏较成功的工程实例和运营经验，从投资稳妥的角度考虑，采用浓缩液外运处理可大为降低投资，但长期运行有一定的不确定性。蒸发工艺不宜直接用于处理渗滤液，因投资巨大，维护非常不便且缺少应用实例。
三、工艺流程路线中相应各处理单元的比选
(一) 好氧处理工艺单元选择
随着填埋年限增长，垃圾渗滤液氨氮含量升高，进水可生化性下降，需采用投加碳源等措施，这会使运行成本大增，并且垃圾堆体本身就是厌氧处理室，因此生化处理工艺无需采用厌氧工艺;另一方面，在生化处理工艺中，好氧处理工艺是能使有机污染物降解得最彻底、最经济。垃圾填埋场渗滤液处理规模较小而水质复杂多变，因而要求处理工艺必须简单灵活、安全可靠，污泥量少。
目前处理工艺技术成熟的好氧处理构筑物有SBR系统、氧化沟、二段活性污泥法、接触氧化及MBR工艺等。
1、SBR 工艺
适宜于渗滤液的流程应包括厌氧、好氧过程，对反应周期、时间段设置、曝气量、进水配水等均有特殊的要求，必须注意防止NH3-N积累。
2、氧化沟
氧化沟对初期渗滤液的处理有效，只要系统设计合理，管理得当，有机物浓度可控制在渗滤液二～三级标准内。其抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，能适应渗滤液水质的复杂变化。在运行上，尽管对短期的冲击负荷适应性强，但对于长期水质变化，操作上调整有限，处理效率不够稳定。从渗滤液处理的长期性考虑，采用氧化沟非最佳选择。
3、二段活性污泥法、接触氧化等
二段活性污泥法、接触氧化等工艺基本原理相同，但后者需增加填料，使得投资加大，同时，对于水质变化的适应性不如SBR工艺。
4、外置式膜生化反应器(MBR)工艺
膜生化反应器(MBR)是80年代末开发的废水处理系统专利技术，在欧洲已有许多同类的渗滤液处理业绩，其应用实例多，工艺成熟，优点突出。
在好氧单元中，MBR 处理系统独具优势，其污泥负荷高，占地面积小;而膜技术实现水利停留时间和污泥龄的完全分离使得脱氮效率得到很大提高，故作为本项目的推荐工艺。
(二)深度处理单元选择
本项目出水水质要求高，必须在生化处理后加入深度处理工艺。
渗滤液的深度处理工艺有混凝沉淀、化学氧化、蒸发、膜处理等技术。《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中规定2008年7月1日起生活垃圾填埋场渗滤液(常规污水处理设施排放口)COD 排放值须小于100mg/L。技术上看，填埋场垃圾渗滤液处理要达到此要求，目前唯一可靠的深度处理只有膜处理技术。
膜处理分为反渗透、超滤、纳滤以及微滤等。微滤及超滤膜分离属于压力推动的精密过滤，其能很好的分离固体物质，但对COD的去除率无法满足深度处理要求;纳滤和反渗透膜属于致密膜范畴，分离机理相近，但纳滤膜对有机物及氨氮的截流能力低，作为深度处理工艺难以满足本项目出水要求，因此，本项目深度处理应选择反渗透膜工艺。这样，当生化系统运行不稳定时，仍能通过反渗透单元保证最终出水全部达标。
目前在国内填埋场运用较多的反渗透膜组件主要有卷式和碟管式，广州兴丰填埋场采用的是卷式膜组件，碟管式膜组件在重庆、上海等地多有运用，北京则两者均有。目前，卷式膜组件价格低于碟管式膜组件，从运行成本来看，碟管式膜组件系统运行压力和运行成本均大于卷式膜。
本设计方案优先选用常压卷式膜组件运用于深度处理单元。
(三)浓缩液回灌布置
反渗透工艺产生20-25%的浓缩液，主要为难降解和大分子有机物，基本无可生化性。目前的处理方法有回灌和蒸发，本项目拟采用回灌填埋场的方式进行处理。
通过浓缩液回灌可有效均衡渗滤液水量及水质，加速垃圾堆体稳定化及填埋气的产生速率。
四、工艺流程分析
根据以上工艺路线与处理单元选择分析，综合考虑到此渗滤液处理规模亦并不太大，本项目采用以下处理工艺流程：
工艺流程图描述：
渗滤液由收集系统汇入调节库，用潜水泵打入水质均衡系统。均衡池渗滤液经生化进水泵提升，经过滤后进入膜生化反应器MBR系统。
在膜生化反应器MBR系统中，反硝化池、硝化池、后续反硝化池、末端氧化池组成一个完整的好氧生化反应系统。污水进入系统，以内回流方式在反硝化、硝化池之间循环，去除大部分有机污染物和总氮。硝化池出水进入后续反硝化池，外加碳源维持系统内微生物活性，最终完成剩余系统总氮去除，反应系统末端设末端氧化池，通过潜水曝气保证出水中各类污染物能满足后续深度处理的要求。
生化池泥水混合液进入外置式超滤系统，通过膜的过滤作用实现泥水分离，污泥回流到生化池以提高池中污泥浓度，部分剩余污泥排入污泥浓缩池。透过液排入超滤清水储罐，进入下一处理流程。
MBR处理后出水进入反渗透系统处理后出水可满足排放标准。
浓缩液回灌至填埋堆体，产生的剩余污泥经浓缩后进入脱水车间，经离心脱水机脱水后，污泥运往填埋场填埋。
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