微电解/芬顿氧化+AO塔+两级DTRO工艺处理生活垃圾渗滤液工程实例

罗 超，范引娣，周文婷

（1.武汉光谷环保科技股份有限公司；2.武汉千瑞泰科技有限公司，武汉 430070）

十堰市某区生活垃圾填埋场渗滤液采用微电解/芬顿氧化+AO 塔生化预处理+两级DTRO 处理工艺，处理后达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-2008）表3直排标准。

1 主要设计参数

1.1 微电解/芬顿氧化塔

微电解是一种处理高浓度难降解有机废水的有效物化法，以铁屑和炭构成原电池，通过氧化还原、电富集、吸附和絮凝等多种物理化学作用，可以去除难降解有机物，能够改变毒性物质的形态和结构，提高废水的可生化性。芬顿氧化是利用Fe2+催化H2O2分解产生强氧化性的·OH 来降解废水中的各种有机化合物。微电解/芬顿氧化联合工艺，正好利用微电解产生的大量Fe2+作为芬顿氧化的催化剂，在微电解后直接投加H2O2，无需另加酸调节，既节约加酸成本，又降低设备投资。因此，微电解/芬顿氧化联合工艺是一种处理类似高有机物浓度、高氨氮以及重金属离子的废水的行之有效方法之一。

设备设计参数如下：微电解停留时间为2.5 h；设备规格为Φ1.5 m×2.5 m，1 套；Fe/C 比为1:1；H2O2投加量为10 ～20 mg/L。

1.2 AO 塔

AO 塔工艺是一种高效污水处理新技术，其工艺原理通过提高反应器的充氧能力和污泥活性来满足短时快速降解有机物的要求，从而实现提高生化反应效率的目的。AO 塔工艺集射流曝气、强化传递、紊流剪切、深井曝气、流化床、三相分离等于一体，具有氧传递速率高、高容积负荷、停留时间短、占地面积小、剩余污泥少等特点。AO 塔融入三相分离技术，实现“气-液-固”三相分离的同时，污泥自回流，并且与沉淀区合为一体，省去另设沉淀装置，节省投资和占地；引入射流曝气装置，通过回流泵高压回流，同时兼具“引风”功能，在射流曝气器进风口形成负压，空气被快速卷裹进入，实现曝气生化功能。同时，在塔体底部设置剩余污泥排放管和放空管，以便剩余污泥及时排放和设备检修等。

主要设计参数如下：停留时间HRT 为24 h，回流比为500%～1 000%；沉淀区负荷q=0.75 ～1.50 m3/（m2·h）；内筒直径D1=800 mm，外筒直径D2= 2 500 mm；AO 塔深H=8.0 m，有效水深7.5 m；沉淀区外环直径D3=3.0 m，内环直径D4=2.5 m；回流泵Q=12.5 m3/h，H=25 m，N=4.0 kW，2 台，一用一备。

1.3 两级DTRO

1.3.1 预处理单元

渗滤液的预处理主要包括pH 值调节以防止难溶无机盐在膜表面结垢，石英砂过滤滤去渗滤液中悬浮物及大颗粒杂质，芯式过滤器能去除易结垢离子和硅酸盐等。为防止硅垢和硫酸盐垢，芯式过滤器前加入一定的阻垢剂。

1.3.2 两级DTRO

第一级反渗透从芯式过滤器后进水，经过芯式过滤器的渗沥液直接进入一级反渗透高压柱塞泵。第二级反渗透处理第一级透过水。一级反渗透系统为两组，采用串联连接方式，第一组反渗透的浓液进入串联后置的第二组。二级反渗透设一组。第一级反渗透的减震器出水进入第一个膜组，第一组由高压泵直接供水，第二组膜柱配一台在线循环泵以产生足够的流量和流速来克服膜污染；第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导率比较低，回收率比较高，仅使用高压泵就可以满足要求。

膜柱组出水分为两部分。第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池。第二级反渗透的透过液进入净水储存池，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步的处理。两级反渗透的浓缩液端各有一个压力调节阀，用于控制膜组内的压力，以便调节系统产水率。

由于渗沥液中含有溶解性气体，而反渗透膜不能脱除溶解性的气体，因此反渗透膜产水pH 值会稍低于排放要求。经脱气塔脱除溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH 值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH 值至排放要求。

膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。冲洗的主要目的是防止渗沥液中的污染物在膜片表面沉积。冲洗分为两种，一种是用渗沥液冲洗，一种是净水冲洗。化学清洗是为了保持膜片的性能，定期对膜组件进行化学清洗。清洗剂分酸性清洗剂和碱性清洗剂两种，碱性清洗剂的主要作用是清除有机物的污染，酸性清洗剂的主要作用是清除无机物污染。

2 水量平衡分析

本工程采用两级DTRO 系统，通过水量平衡分析可知（见图1），第一级DTRO 净产水率为80%左右；第二级DTRO 净产水率90%，系统总的产水率为78.25%。

图1 两级DTRO 水量平衡

3 主要设备配置

3.1 预处理单元

砂滤器：φ800 mm×2 000 mm，1 台；芯式过滤器：过滤精度5 µm，1 只；砂滤增压泵：Q=2 m3/h，H=30 m，N=0.55 kW，2 台（一用一备）；反洗水泵：Q=5 m3/h，H=30 m，N=0.75 kW，1 台；反洗风机：Q=0.19 m3/min，H=53.6 kPa，N=0.37 kW，1 台；水箱：V=2.5 m3，不锈钢，1 只。

3.2 一级DTRO

高压柱塞泵：Q=2.3 m3/h，H=700 m，N=7.5 kW，1 台；在线增压泵：Q=18 m3/h，H=80 m，N=7.5kW，1 台；膜柱：膜面积9.4 m2，直径210 mm，17 只；药洗系统：药剂罐V=350 L，1 台，水泵：Q=2 m3/h，H=23 m，N=0.37 kW，1 台；加热器：N=1.1 kW。

3.3 二级DTRO

高压柱塞泵：Q=1.8 m3/h，H=500 m，N=5.5 kW，1 台；膜柱：膜面积9.4 m2，直径210 mm，5 只。

3.4 储罐及清洗系统

脱气塔：V=3.0 m3。加酸（硫酸）系统：酸储罐：V=5.0 m3，PE，1 只；酸加药罐：V=0.5 m3，PE，1 只；酸计量泵：Q=20 L/h，H=30 m，N=0.02 kW，1 台。加碱（NaOH）系统：碱加药罐：V=0.5 m3，PE，1 只；酸计量泵：Q=10 L/h，H=70 m，N=0.05 kW，1 台。清洗剂系统：清洗剂罐V=0.5 m3，PE，1 只；计量泵Q=3 m3/h，H=8 m，N=0.55 kW，1 台。阻垢剂系统：阻垢剂罐V=0.5 m3，PE，1 只；计量泵Q=10 L/h，H=70 m，N=0.05 kW，1 台。

3.5 浓液池及其他

本工程浓缩液排放量为8.7 m3/d，浓缩液池主要用于储存浓缩液，设计停留时间10 d。浓缩液在池内储存并定期经泵回灌至填埋场指定区域。浓缩池规格：5.0 m×5.0 m×4.0 m；潜污泵规格：Q=10 m3/h，H=35 m，N=2.2 kW，1 台。

3.6 消毒出水单元

巴氏计量槽1 座，规格尺寸：3.00 m×1.08 m× 1.00 m，有效水深0.6 m，配不锈钢巴氏计量槽，喉宽b=0.45 m，长L=1.0 m。

4 主要运行效果

4.1 渗滤液进出水水质及去除率分析

该工程于2018年2月开始调试，渗滤液原水通过微电解/芬顿氧化+AO 塔+两级DTRO 处理后，对进出水进行采样和水质检测，COD 进水在 8 056 ～10 258 mg/L，出水在15 ～35 mg/L；NH3-N进水在1 528 ～2 158 mg/L，出水在8 ～20 mg/L，COD 和NH3-N 去除率均在99%以上，该工艺能够使渗滤液达标排放。

4.2 渗滤液主要运行成本分析

直接运行成本主要包括电耗、各种药耗、人员工资、日常维护费等。本项目日耗电量为998 kW·h，即日耗电848.3元，平均吨水电耗21.21元/m3；柠檬酸、硫酸、次氯酸钠、氢氧化钠、阻垢剂、PAC 等平均吨水药耗为25.43 元/m3；定员4 人，当地平均工资为 3 000 元/月，则人工费10 元/m3；设备维修费按设备费的5%记取，设备维护费5.85 万/年，则吨水设备维护费4 元/m3。

综上所述，直接运行成本共计21.21+25.43+ 10+4=60.61 元/m3，比常规渗滤液处理工艺运行成本低10%～30%。因此，项目从运行成本上考虑，也有一定的优势。

5 结论

十堰某区生活垃圾填埋场渗滤液采用微电解/芬顿氧化+AO 塔+两级DTRO 处理工艺，能够稳定达标排放。该工艺具有出水稳定达标、运行成本较低、占地面积小、投资较省等优点，是一种行之有效的生活垃圾渗滤液综合处理技术，其他类似渗滤液可借鉴和参考。该项目运行成本为60.61 元/m3，较其他常规工艺节约10%～30%。项目从运行成本上考虑，也有一定的优势。AO 塔中存在异氧硝化菌的好氧反硝化作用，脱氮机理为亚硝酸盐型同步硝化反硝化。