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28km,于2003年6月1日投入运行,填埋场占地面积1 478亩(1亩≈667m²),总库容量为1.34×10⁷m³,2015年实际处理垃圾达2 700t/d,产生的渗滤液量也随之增加;同时渗滤液处理站的处理能力达不到渗滤液产生量,导致填埋区和调节池内大量积存渗滤液需要及时处理;同时考虑规划的餐厨垃圾厂废水约250m³/d,以上垃圾渗滤液集中处理,渗滤液设计总规模1 100m³/d。

　　 根据垃圾渗滤液的来源,并根据填埋场多年实测水质,确定本工程设计进水水质。设计出水需同时达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)中表2及辽宁省地方标准《污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)的控制出水水质要求,主要水质参数控制指标详见表2。

　　 根据本工程渗滤液水量、水质特点和处理要求,渗滤液及浓缩液处理工艺分别为:

　　 (1)渗滤液处理工艺:均化池+膜生化反应器(MBR)+纳滤(NF)+反渗透(RO)。

　　 (2)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。

　　 渗滤液经现有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系统处理,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。

　　 作为渗滤液处理系统的入口,填埋场渗滤液、餐厨垃圾处理废水、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1 150m³;主要设备:预曝气系统1套;MBR进水泵,Q=25m³/h,H=20m,P=7.5kW,4台(2用2备);袋式过滤器2套,Q=30m³/h,过滤精度800~1 000μm。

　　 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2座,单座尺寸12.2 m×9.8m×9.5m,每座有效容积950m³,一级硝化反应器2座,单座尺寸17.6m×12.1m×9.5m,有效容积3 400m³,设计温度25℃,设计污泥浓度15g/L,设计反硝化速率0.10kgNO₃^--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17.35d,污泥负荷0.02kgCOD/(kgMLSS·d),硝化速率0.03kgNH₃-N/(kgMLSS·d),设计生化COD去除率95%。

　　 二级反硝化2座,为8.25m×6.55m×9.5m,有效容积430m³;二级硝化两座,为8.25m×5.2m×9.5m,有效容积340m³;设计温度25℃,设计污泥浓度15g/L,设计反硝化速率0.05kgNO₃-N/(kgMLSS·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1 100 m³/d,膜过滤通量65L/(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2.5kW,4台1.5kW;一级射流泵8台,Q=640m³/h,H=13m,P=37kW;二级射流泵2台,Q=200 m³/h,H=13m,P=15kW;

　　 硝酸盐回流泵2台,Q=250m³/h,H=13m,P=15kW;鼓风机6台(4用2备)Q=4 600m³/h,H=8m,P=160kW;超滤进水泵4台(2用2备),Q=250m³/h,H=16m,P=18.5kW;双环路超滤集成设备2套,Q=400 m³/h,P=110kW;单环路超滤集成设备(带清洗系统)2套,Q=150 m³/h,P=55kW。

　　 纳滤处理规模1 100 m³/d,纳滤产水率80%,膜过滤通量17L/(h·m²),单位膜元件面积32.5m²,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=25m³/h,H=40m,P=5.5kW;纳滤集成设备2套,Q=550m³/h,P=42kW。

　　 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1 029m³/d,能够达到排放要求。设计反渗透处理规模1 110m³/d,反渗透为中压反渗透,平均工作压力为40~50bar(1bar=0.1 MPa),膜过滤通量14L/(h·m²),设计总膜面积2 700m²,单位膜元件面积30m²,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=370m³/h,P=53kW。

　　 生化剩余污泥产量约为210m³/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,半地上钢混结构,尺寸10m×7m×5m,有效容积280m³;设计脱水清液池,半地上钢混结构,尺寸10m×7m×5m,有效容积280m³。

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

　　 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殖酸和二价盐。

　　 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殖酸后,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220m³/d。按照水量平衡出水率要求,满足提取腐殖酸浓度不低于3%,本项目纳滤浓缩液减量系统流程见图2。

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

　　 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。

　　 深度处理系统浓缩液为反渗透系统浓缩液220m³/d。所以MVR蒸发系统处理规模为:220m³/d。浓缩液设计水质见表2,MVR蒸发系统出水符合本项目出水指标。

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

　　 本项目总投资概算为1.14亿元,厂区占地面积12 798.92m²,总装机容量约为3 275kW,工作容量为2 725kW。处理每m³渗滤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,单位处理成本约为75元/m³。

　　 本工程于2016年1月完工并投入运行,经过了3个季度的运行,工程稳定运行,处理效果的监测数据见表3,处理出水达到设计的排放浓度限值。

　　 我国渗滤液处理难度大,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滤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滤液项目的“零排放”。