中國市政工程華北設計研究總院有限公司教授級高工杜昱，從事垃圾滲濾液處理工程設計工作近二十年，作為業(yè)內資深專家在垃圾滲濾液工程設計及現(xiàn)場運行方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗，為分享多年經(jīng)驗，他多有著述，為大家傳經(jīng)送寶，以推動行業(yè)發(fā)展，相信工程師們會受益匪淺。

 

　　作者簡介：杜昱(1964—)，男，遼寧義縣人，大學本科，中國市政工程華北設計研究總院教授級高工，主要從事城市污水處理和垃圾滲濾液處理的研究與設計工作，多次獲得國家及省部級優(yōu)秀勘察設計獎項。

　　垃圾滲濾液MBR處理系統(tǒng)設計要點

　　無論是垃圾填埋場還是垃圾焚燒廠，滲濾液的特點是水量水質受季節(jié)、氣候等因素的影響大，成分復雜、污染物濃度高、可生化性差，滲濾液處理工藝大多采用“預處理+生化+深度處理”工藝，其中生化處理普遍采用MBR工藝，是整個滲濾液處理系統(tǒng)的核心，是出水能否達標排放的重要保障。

　　垃圾滲濾液MBR處理系統(tǒng)設計要點如下：

　　◆MBR生化處理系統(tǒng)的設計應以COD進行計算;

　　◆規(guī)模較小時可以采用一條線，規(guī)模較大時需設置二條線;

　　◆滲濾液處理出水對總氮無要求時采用單級生物脫氮，出水對總氮有要求時采用二級生物脫氮;

　　◆合理選取水溫、泥齡、污泥濃度、剩余污泥產(chǎn)率及單位耗氧量等設計參數(shù)，通過計算確定混合液回流比;

　　◆外加碳源可以采用甲醇、乙酸鈉、葡萄糖等，分別投加在缺氧池和后置反硝化池;

　　◆通過控制生物池內水的流態(tài)、利用空氣管道控制曝氣區(qū)域、控制膜分離和污水冷卻系統(tǒng)回流位置等技術措施，可以取得良好的處理效果。

　　1 用COD進行設計計算

　　大部分的生化處理系計是按BOD進行設計計算的，但對垃圾滲濾液而言，COD濃度遠遠高于BOD濃度，二者的比值COD/BOD>2.2，此種情況下如果仍按BOD進行設計，會存在較大誤差，嚴重影響處理效果，因此垃圾滲濾液MBR生化處理系統(tǒng)應以COD進行設計計算，實際運行結果證明，這種計算方式是符合實際情況的、是合理的。

　　2 一條線和二條線的設定原則設置

　　許多垃圾滲濾液處理工程，生化處理部分往往只設置一條線，檢修、維護時整個系統(tǒng)必須停止運行，對整個滲濾液處理系統(tǒng)影響很大，而且恢復運行難度也很大。因此為保證滲濾液處理系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定運行，同時考慮到滲濾液處理規(guī)模大小不一，原則上規(guī)模較小時可考慮設置一條線，規(guī)模較大時可應采用二條線，使系統(tǒng)的運行更加可靠、靈活和合理，把由于檢修維護的影響降到最低。

　　根據(jù)滲濾液處理工程的特點，工程規(guī)模Q≤200m3/d的滲濾液處理工程可以按一條線進行設計，工程規(guī)模Q<400m3/d的滲濾液處理工程，優(yōu)先考慮采用二條線，如果現(xiàn)場條件不允許也可采用一條線，工程規(guī)模Q≥400m3/d的滲濾液處理工程應采用二條線。

　　3 單級生物脫氮和二級生物脫氮的適用條件

　　所謂單級生物脫氮系統(tǒng)，就是在系統(tǒng)內設置缺氧池和好氧池，利用微生物的硝化和反硝化反應達到去除總氮的目的，對于進水氨氮濃度較低或排放標準對總氮沒有要求的項目，采用單級生物脫氮即可滿足要求。

 

 

　　

　　事實上經(jīng)過單級生物脫氮處理后，出水中仍會含有一定量的硝酸鹽，尤其是進水氨氮濃度高的情況下，出水中硝酸鹽的含量會更高，總氮也相應偏高。在出水對總氮有嚴格要求的地區(qū)，為保證出水總氮達標，在單級生物脫氮后再增設后置反硝化池和后曝氣池，亦即二級生物脫氮系統(tǒng)，通過投加外加碳源，利用微生物的硝化和反硝化反應進一步去除剩余的硝酸鹽，進而達到提高總氮去除率的目的。

 

 

　　

　　垃圾滲濾液原液中氨氮濃度很高，一般介于2000mg/L~3000mg/L之間，也有高達3000mg/L~4000mg/L，一些排放標準要求出水總氮低于40mg/L，總氮去除率高達98%以上，如此高的去除率對MBR系統(tǒng)提出了更高的要求，單級生物脫氮系統(tǒng)很難達標，必須采用二級生物脫氮方能滿足要求。

　　對于垃圾滲濾液而言，排放標準對總氮沒有要求的項目，生化處理系統(tǒng)采用單級生物脫氮，如果排放標準對總氮有嚴格的要求，應采用二級生物脫氮處理系統(tǒng)，通過控制硝化和反硝化反應的完全程度來控制出水中的總氮。

　　4 主要設計參數(shù)

　　4.1主要設計參數(shù)的選取

　　生化處理系統(tǒng)設計參數(shù)取值見表1。

 

　　4.2混合液回流比的計算

　　垃圾滲濾液進水氨氮濃度高，排放標準對氨氮和總氮的要求非常嚴格，混合液回流比對總氮的去除率影響較大，混合液回流比增大，TN去除率也增大，合理確定混合液回流比，才能達到良好的脫氮效果。實際工程設計中，許多工程設計混合液回流比不能滿足脫氮要求，出水總氮超標現(xiàn)象非常普遍。

　　反硝化所需的硝酸鹽由污泥回流和混合液回流提供，反硝化率用回流比控制，它們之間的關系為：

 

 

　　 

　　

　　反硝化率fde按下式計算：

 

　　需硝化的氨氮量按下式計算：

　　(4)Nht=24Q[N-0.05(S0-Se)]×10-3(kg/d)

　　MBR系統(tǒng)采用外置式超濾膜，出水SS接近于零,其含氮量亦按零考慮。

　　反硝化的硝酸鹽量按下式計算：

　　(5) NOt=24QNO×10-3(kg/d)

　　式中需反硝化的硝態(tài)氮濃度NO按下式計算：

　　(6) NO=N-0.05(S0-Se)-Ne

　　5 外部碳源投加系統(tǒng)

　　5.1外部碳源的種類

　　目前普遍使用的外部碳源有甲醇、乙烷、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等，各種碳源各有優(yōu)缺點，合理選擇外部碳源對脫氮效果、運行成本等影響很大。

　　不同碳源類型對系統(tǒng)的脫氮性能影響存在差異，在實際工程應用中應根據(jù)工程的具體情況合理選用外部碳源，綜合分析并參考以往的工程經(jīng)驗，外部碳源宜優(yōu)先考慮采用葡萄糖。

　　5.2外部碳源投加位置

　　滲濾液原液碳源極度缺失的情況下，如果不投加外部碳源，會導致生化處理系統(tǒng)內硝酸鹽過度積累、堿度缺失，輕則抑制微生物的活性，重則導致系統(tǒng)崩潰，此種情況下為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，應在缺氧池和后置反硝化池都投加外部碳源。

　　如果碳源不是很缺乏，硝酸鹽積累現(xiàn)象也不是很嚴重，系統(tǒng)內能維持正常的硝化反硝化反應，此時宜在后置反硝化池內投加外部碳源，可以節(jié)省投加量，從而達到降低運行成本的目的。

　　國內大部分滲濾液處理工程，在后置反硝化池投加新鮮滲濾液，確實可以達到節(jié)省運行成本的目的;但由于滲濾液原液含有高濃度的氨氮，而后曝氣池未設置內回流系統(tǒng)，導致出水總氮增加，因此在后置反硝化池應投加甲醇或乙酸鈉等不含“氮”的外部碳源，而不應投加新鮮滲濾液。

　　5.3外加碳源對生化處理系統(tǒng)的影響

　　如果滲濾液進水C/N比嚴重失調，生化處理系統(tǒng)長期靠投加外部碳源維持運行，這種情況與單純處理垃圾滲濾液有很大不同。無論采用何種碳源，其反應速度均遠遠高于滲濾液原液，水力停留時間也相應很短，因此池容積也較小。

　　如果池容積過大、水力停留時間過長，異養(yǎng)好氧反硝化菌得不到足夠的營養(yǎng)物質.因而利用自身體內的原生物質進行內源呼吸，進而降低活性污泥的活性，影響處理效果。因此在靠投加外部碳源維持運行的滲濾液生化處理系統(tǒng)，其生物反應池容積不能過大，應通過計算合理確定。

　　6 工程設計技術措施

　　6.1水流形態(tài)的控制

　　許多生物池的設計對水的流態(tài)缺少控制，極易發(fā)生短流，減少實際水力停留時間，降低整個系統(tǒng)的處理效果。垃圾滲濾液處理生物池內的混合液懸浮固體濃度一般控制住12g/L~15g/L，實際運行過程中有時高達20g/L~30g/L，如此高的污泥濃度，在水流發(fā)生短流的情況下，極易發(fā)生污泥沉積，從而降低活性污泥的活性，導致處理效率下降。在工程設計中，尤其是大規(guī)模的滲濾液處理工程，應在生物池內采取必要措施，控制生物池內水的流態(tài)，避免污泥沉積并提高處理效率。

　　6.2污水冷卻系統(tǒng)回流管的設置

　　由于高濃度污水在生化反應過程中會釋放出大量的熱能，同時由于部分電能轉化成熱能的緣故，垃圾滲濾液處理生物池內會保持較高的溫度，過高的水溫會抑制微生物的活性，嚴重時會使生化處理系統(tǒng)癱瘓。因此垃圾滲濾液生化處理均設有污水冷卻系統(tǒng)，用污水泵抽取生物池內的混合液進入換熱器，與冷卻水在換熱器內進行熱交換，降溫后混合液再回到生物池內，從而達到降低生物池內水溫的目的。

　　對于設有污水冷卻設施的生化系統(tǒng)，由好氧池末端取水，將冷卻后的污水回流到缺氧池進水端，可以同時起到混合液回流的作用，提高脫氮效果，也可以取代內回流泵節(jié)省能耗，但實際操作中要考慮冷卻系統(tǒng)間歇運行的影響。

 

 

　　

　　6.3膜分離系統(tǒng)回流管的設置

　　在許多垃圾滲濾液處理工程中，MBR系統(tǒng)采用管式膜超濾分離系統(tǒng)，超濾進水泵由好氧池末端取水，進入管式膜濃縮又回流到生物池內。將含有硝酸鹽的超濾回流管接至缺氧池進水端，同樣可以起到混合液內回流的作用，提高脫氮效率、節(jié)省能耗。