沈阳市老虎冲生活垃圾卫生填埋场渗沥液全量处理工艺设计

沈阳市老虎冲生活垃圾卫生填埋场渗沥液处理工程采用了“均化池+膜生化反应器（MBR）+纳滤（NF）+反渗透（RO）”主工艺，纳滤浓缩液和反渗透浓缩液分别采用减量化处理和 MVR蒸发处理系统处理。设计该工艺处理出水水质能够稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）表2及辽宁省地方标准《污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）的控制出水水质要求，通过优化设计工艺，实现了浓缩液全量处理和渗沥液项目的全量处理。

01工程概况

沈阳市老虎冲生活垃圾卫生填埋场位于沈阳市苏家屯区奉集堡老虎冲村，距市区28公里，于2003年6月1日投入运行，填埋场占地面积1478亩，总库容量为1.34×107m3，随着城镇化进程的加快，生活垃圾量也在不断增多，2015年实际日处理垃圾达2700吨，产生的渗沥液量也随之增加。同时渗沥液处理站的处理能力达不到渗沥液产生量，导致填埋区和调节池内大量积存渗沥液需要及时处理；同时考虑规划的餐厨垃圾厂污水约250 m3/d，以上垃圾渗沥液集中处理，渗沥液设计总规模为1100 m3/d。

02设计进、出水水质

根据垃圾渗沥液的来源及填埋场多年实测水质，确定本工程设计进水水质如表1。

表1 垃圾渗沥液处理站设计进水水质情况表 单位mg/L

设计出水需同时达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）表2及辽宁省地方标准《污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）的控制出水水质要求。主要水质参数控制指标详见表2。

表2 垃圾渗沥液污水处理站设计出水水质情况表

注：水温≤12℃时NH3-N 出水指标≤10 mg/L。

03工艺流程

根据本工程渗沥液水量、水质特点和处理要求，渗沥液及浓缩液处理工艺分别如下：

渗沥液处理工艺：均化池+膜生化反应器（MBR）+纳滤（NF）+反渗透（RO）；

浓缩液处理工艺：纳滤浓缩液采用减量化处理，反渗透浓缩液采用预处理+MVR蒸发处理系统处理。

渗沥液经现状调节池收集后进入均化池，在均化池进水水质调整后即可进入MBR系统进行污染物质的去除，经纳滤、反渗透系统处理后，清水达标排放。

纳滤浓缩液进入减量系统提取腐植酸后清液同纳滤产水一起进反渗透处理，反渗透浓缩液进入MVR蒸发工艺处理，处理后清水达标排放。本项目清水回收率约为91.3%，工艺流程见图1。

图1 工艺流程及水量平衡图

04工艺设计参数

1. 均质池

作为渗沥液处理系统的入口，填埋场渗沥液、餐厨垃圾处理污水、污泥处理系统的上清液等进入均质池混合。均质池设计有效容积设计为1150m3；主要设备：预曝气系统1套；MBR进水泵，Q=25 m3/h，H=20 m Pn=7.5 KW，4台（2用2备）；袋式过滤器2套，Q=30m3/h，过滤精度800-1000um。

2. MBR系统

MBR系统设计为两条线独立运行，生化系统（两级A/O）部分全部为钢筋混凝土结构，半地上式，与均化池合并建设。

一级反硝化反应器两座，单座尺寸12.2m×9.80m×9.5m，每座有效容积950 m3，一级硝化反应器两座，单座尺寸17.6 m×12.1m×9.5m，有效容积3400 m3，设计温度25°C，设计污泥浓度15 g/L，设计反硝化速率0.10kg NO3-N/（kgMLSS•d），设计反硝化率99%，设计总回流比21:1，设计硝化污泥龄17.35天，污泥负荷0.02kgCOD/（kgMLSS•d），硝化速率0.03kgNH4+-N/（kgMLSS•d），设计生化COD去除率95%。

二级反硝化两座，为8.25m×6.55 m×9.5m，有效容积430m3；二级硝化两座，为8.25m×5.2 m×9.5m，有效容积340m3；设计温度25°C，设计污泥浓度15 g/L，设计反硝化速率0.05 kg NO3-N/（kgMLVSS•d）。

二级硝化出水经过UF进水泵分配至UF环路。设计超滤处理规模1100 m3/d，膜过滤通量65 l/h•m2，超滤单位膜管面积27.20 m2，膜管28支。超滤系统设计6条环路，每个环路有5（4）支管式超滤膜。

主要设备：反硝化搅拌器6台2.5 kW，4台1.5 Kw；一级射流泵8台，Q=640 m3/h，H=13 m，P=37 kW；二级射流泵2台，Q=200 m3/h，H=13 m，P=15 kW；

硝酸盐回流泵2台，Q=250 m3/h，H=13 m，P=15 kW；鼓风机6台（4用2备）Q=4600 m3/h，H=8 m，P=160kW；超滤进水泵4台（2用2备），Q=250 m3/h，H=16 m，P=18.5 kW；双环路超滤集成设备2套，Q=400 m3/h，P=110 kW；单环路超滤集成设备（带清洗系统）2套，Q=150 m3/h，P=55 kW。

3. 纳滤（NF）

纳滤处理规模1100 m3/d，纳滤产水率80%，膜过滤通量17l/h•m2，单位膜元件面积32.5 m2，设计膜原件72支。纳滤系统设计2套装置，每套装置有3条环路，每个环路并联2根膜壳，每根膜壳装有6支膜元件。

主要设备：纳滤进水泵2台，Q=25 m3/h，H=40 m，P=5.5 kW；纳滤集成设备2套，Q=575 m3/h，P=42kW。

4. 反渗透（RO）

纳滤出水864m3/d和经过处理后的纳滤浓水滤出清液165m³/d经过反渗透处理，反渗透处理规模1029m3/d，能够达到排放要求。设计反渗透处理规模1110m3/d，反渗透为中压反渗透，平均工作压力为40-50bar，膜过滤通量14 l/h•m2，设计总膜面积2700 m2，单位膜元件面积30 m2，膜原件90支。

主要设备：反渗透进水泵3台，Q=25 m3/h，H=30 m，P=4kW；反渗透集成设备3套，Q=370 m3/h，P=53kW。

5. 污泥处理系统

生化剩余污泥产量约为210 m3/d，纳滤浓缩液减量系统产生的化学污泥，经过污泥浓缩池进行浓缩后，采用叠螺脱水机进行脱水，脱水产生的干泥去垃圾填埋场填埋，叠螺脱水机上清液回入均化池。

设计污泥池一座，贮存生化和混凝沉淀产生的污泥，半地上钢砼结构构，尺寸10 m×7 m×5 m，有效容积280 m3；设计脱水清液池，半地上钢砼结构，尺寸10 m×7 m×5 m，有效容积280 m3。

主要设备：污泥进料泵1台，Q=20 m3/h，H=15 m，P=5.5kW；叠螺脱水机1套，Q=450kg-DS/h，P=4.4kW；絮凝剂制备系统1套，P=3 kW。

6. 纳滤浓缩液处理系统

生化出水经过纳滤膜浓缩分离后，其浓水中主要含有大分子腐植酸和二价盐。

本项目为了减少浓缩液的产生量和处理量对纳滤的浓缩液进行减量化处理。纳滤浓缩液先经过一级物料膜提取腐植酸后，水中的大分子有机物含量降低，可以再进入二级物料膜系统进一步回收水资源。二级物料膜出水可进入反渗透系统，二级物料膜浓水进入污泥脱水系统加药脱水后回流均质池。

本工程设计纳滤浓缩液减量化处理系统处理规模220t/d。按照水量平衡图出水率要求，满足提取腐殖酸浓度不低于3%，纳滤浓缩液产水率不低于75%，本项目纳滤浓缩液减量系统流程见图2。

图2 纳滤浓缩液减量系统流程图

主要设备：物料调理系统1套，Q=15 m3/h；一级物料膜系统1套，Q=220 m3/h， Pn=30kW；二级物料膜系统1套，Q=214.5 m3/h， Pn=14kW；清洗系统1套，Pn=6kW。

7. 反渗透浓缩液处理系统

浓缩液处理系统的处理对象为RO产生的浓缩液，其水中主要含有一价盐离子、二价盐离子、氨氮和难降解有机物等物质。考虑到此类浓缩液的成分复杂，应用一般的生化、物化工艺很难处理达标。本项目设计采用预处理+MVR蒸发处理浓缩液，处理后产物为：符合填埋要求的干化污泥、符合排放要求的产水和可回收利用的有机钠盐及铵盐。处理工艺流程见图3。

图3 反渗透浓缩液蒸发系统工艺流程图

8. 主要设计参数

深度处理系统浓缩液为反渗透系统浓缩液220 m3/d。所以MVR蒸发系统处理规模为：220m3/d。浓缩液设计水质见表3。

表3 浓缩液水质表单位mg/L pH除外

MVR蒸发系统出水符合本项目出水指标，见表2。

主要设备：加药系统1套，处理量220 m3/d，P=23 kW；预处理系统1套，Q=220 m3/h， Pn=63kW。MVR蒸发系统1套，Q=220 m3/h， Pn=440kW；干化系统1套，Pn=160kW。

05主要技术经济指标

本项目总投资概算为1.14亿元，厂区占地面积12798.92 m2，总装机容量约为3275 kW，工作容量为2725 kW。处理每吨渗沥液的成本包括人工费、动力费、消耗药剂材料费、维护维修费、运行管理费等，经过计算，单位处理成本约75~105元/m3（随着水质情况波动）。

06运行效果

本工程于2016年1月完工并投入运行，历经5年的运行 ，处理效果的监测数据见表4，处理出水达到设计的排放浓度限值。

表4 垃圾渗沥液处理站进出水水质情况表 单位mg/L pH除外

07结语

我国渗沥液处理难度大，处理设施设计和运行要求高。本项目处理规模较大，出水水质严格，该工程的成功实施对国内大型渗沥液项目具有指导意义。

纳滤浓缩液减量化工艺可以使纳滤系统整体回收率达到95%，起到减少纳滤浓缩液、增加系统总产水率的作用。

针对反渗透浓缩液，采用MVR蒸发系统工艺，实现最终干化处理，通过此工艺可以使系统整体回收率达到91.3%，实现浓缩液全量处理和渗沥液项目的全量处理。