卫生填埋是目前国内外应用最广泛的城市垃圾处置方式，填埋垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及渗入的地下水，通过淋溶作用形成的垃圾渗滤液〔1〕，是一种含高浓度氨氮和难降解有机物、成分十分复杂、危害性大的废水〔2〕，废水中还含有重金属和有毒污染物，如不妥善处理会对周围环境及地下水造成严重污染。
山西某固废处置中心主要负责城市生活垃圾处理工程，填埋库容为320万m3，处理量为400 t/d。初建时，该固废处置中心的渗滤液未设置废水处理装置，主要通过导排管收集排入调节池，后回喷至填埋场。随着垃圾渗滤液的逐年增加，回灌工艺已无法对渗滤液进行有效处理，生活垃圾填埋场需增设废水处理装置，以达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)排放要求。
1 水质与水量
根据建设方提供资料、现场考察和处理后的有关要求〔3〕，经建设方确认后，设计水质和排放要求如表 1所示。渗滤液处理站的设计规模确定为100 m3/d，运行时间为24 h。
2 工艺流程及特点
垃圾渗滤液废水成分复杂，其水质水量因填埋垃圾组成、规模大小、填埋方式、埋龄以及季节的不同会出现很大的差异，一直是工业废水处理的难点。渗滤液的处理技术主要有物化法、生化法以及土地处理。目前，渗滤液的处理以生物法为主，处理效果较好的生物法主要有好氧处理、厌氧处理及好氧-厌氧结合的方法。研究表明，厌氧-好氧组合工艺处理垃圾渗滤液是一种经济、有效的方法〔4〕，既能充分发挥厌氧生物法的优点，又能达到很好的生物脱氮效果。生化处理后废水中的COD多为难降解有机物，反渗透技术可进行有效的深度处理〔5〕，确保出水水质稳定达标。结合工程实际情况综合评估后，确定采用物化—生化—反渗透工艺处理该工程产生的垃圾渗滤液，设计主要工艺流程如图 1所示。
图1 废水处理工艺流程
垃圾渗滤液中SS较高，通过絮凝沉淀可对SS进行有效去除。选用聚合氯化铝(PAC)作为絮凝剂，为去除渗滤液中含有的重金属，同时投加石灰乳。废水由提升泵泵入管道混合器使药剂和渗滤液充分混合，之后流入沉淀池进行泥水分离。
沉淀池上清液由管道泵泵入升流式厌氧反应器(UASB)，内设气、固、液三相分离器。待处理的废水从反应器底部进入配水系统，与污泥床中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解废水中的有机物，转化为沼气，经三相分离器将沼气收集并分离出反应器，污泥沉淀后返回污泥床，出水经溢流堰排除。UASB可大幅度去除废水中的有机物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，减少工程投资。
厌氧出水经收集系统自流入好氧生化系统：SBR反应池+外置式膜生化反应器(MBR)。
SBR生化池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。MBR是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，使得系统内维持较高的微生物浓度，从而提高了反应装置对污染物的整体去除效果，去除渗滤液中难降解的有机物和氨氮;并且该反应器可实现水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)分别控制，运行操作更加灵活。
MBR分为内置式和外置式两种。外置式MBR采用错流式管式超滤膜，每条超滤环路设有循环泵，可使活性污泥在膜管中形成紊流状态，从而避免了污泥在膜管中的堵塞，因此选用外置式MBR。
为使出水能稳定达标，强化排水安全防护，方案最后设置了反渗透(RO)系统，其在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开，是有效的深度处理方式。反渗透装置会产生20%~25%的浓缩液，浓缩液具有不可降解污染物浓度高、难处理等特点，处置不当会产生二次污染，考虑到本地区蒸发量大于降雨量的特点，可将浓缩液通过现有回喷系统回喷至垃圾堆体，不外排。
2.1 预处理工艺
调节池：渗滤液经导排管收集输送到调节池，进行水质水量的调节。调节池利用填埋场现有构筑物，为有效地阻止臭气自由挥发给大气造成污染，减少雨水流进池内，减少污水的处理量，在渗滤液调节池上安装浮盖膜，浮盖采用2.0 mm厚的HDPE膜，通过焊接成为覆盖膜整体。调节池为钢筋混凝土结构，共2座，尺寸为30 m×15 m×6 m，有效容积为4 750 m3，配备50GW10-10-0.75型号提升泵2台(1用1备)，同时调节池内沿池壁四周设置闭路气体收集管系统，用于收集污水产生的气体，然后高空排放。
混凝反应装置：均质后的渗滤液经提升泵流经管道混合器，与药剂混合均匀后流入竖流沉淀池进行固液分离，在废水流经管道混合器前通过加药装置分别计量投加PAC和石灰。配备DN 50管道混合器1台;80 L的加药装置2台，D 1.4 m×1.0 m加药罐2个，ACS602型号加药泵2台，分别用于投加PAC和石灰。
沉淀池：选用竖流式沉淀池，中心进水管进水，由周边出水，靠空气压力进行排泥。沉淀池是预处理的重要组成部分，主要去除废水中细小的悬浮物、胶体污染物质和重金属。双面搪瓷结构，共1 座。尺寸为3.82 m×4.2 m，有效容积为34 m3，HRT 为5 h，配备50GW10-10-0.75型号污泥泵1台，50GW10-10-0.75型号管道泵2台(1用1备)。
2.2 生化处理工艺
UASB反应器：沉淀池出水泵入升流式厌氧反应器UASB，厌氧将原污水中非溶解性有机物转变为溶解性有机物，将难降解的有机物转化为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性。地上式，双面搪瓷结构，共1座。设计处理流量5 m3/h，容积负荷2.29 kg/(m3˙d)，平面尺寸D 6.11 m×8.4 m，HRT 55 h，配备50GW10-10-0.75型号内循环泵1台，用于污泥循环。
SBR反应池：厌氧处理后渗滤液自流入SBR生化池。由鼓风曝气机间歇式曝气，曝气4 h，停曝2 h，循环进行。双面搪瓷结构，共1座。尺寸为D 4.58 m×4.2 m，HRT 为 14 h，配备SBR曝气装置1套，50GW10-10-0.75型号回流泵1台，将MBR反应器的污泥回流至SBR反应池。
外置式MBR反应器：MBR采用膜组件进一步去除废水中的有机物，强化生物反应。膜组件采用单排式膜架，尺寸为1.73 m×0.875 m×2.3 m，反应器采用中空纤维超滤膜，底部设有孔管，孔径为3 mm，用以冲洗膜和曝气。玻璃钢结构，共1座。尺寸为3 m×3 m×3 m，容积为22 m3，HRT为4.5 h，配备膜组件1组，膜面积共计125 m2。
2.3 污泥处理工艺
污泥浓缩池可有效降低污泥含水率，从而大大降低污泥的体积，降低后续处理的负荷，但浓缩的污泥含水率仍然较高，需进行污泥脱水。沉淀池、厌氧池、MBR产生的污泥经管道收集排入污泥池，浓缩处理后的污泥经板框压滤机脱水后外运到填埋场填埋，压滤液、浓缩池上清液回流至调节池再处理。玻璃钢结构，共1座。污泥处理量为1 m3/h，尺寸为3 m×3 m×3 m，浓缩时间为10 h，配备50GW10-10-0.75型号污泥泵2台(1用1备)。
2.4 深度处理工艺
RO系统：生化处理后的废水进入RO系统，进一步纯化废水。设计采用RO-40型反渗透装置1套，包括：提升泵、保安过滤器、高压泵、反渗透组件、配套仪表、阀门、管件及本体组架以及加药、清洗设备等。配备80 L的加药装置1台，D 1.4 m×1.0 m加药罐1个，ACS602型号加药泵1台，用于投加盐酸。
清水池：MBR出水由自吸泵提升至清水池。清水池内设置1台反冲洗水泵，用于MBR和反渗透装置的冲洗以及加药罐的用水。玻璃钢结构，共1座。平面尺寸为 3 m×3 m×3 m，配备CDL4-30型号反冲洗泵2台(1用1备)，CDL4-4型号自吸泵2台(1用1备)。
2.5 控制系统
2.5.1 PLC自控系统
整个系统采用“集中监测、分散控制”的方式。工业控制计算机作为中央操作工作站，用1台工控机和DCS组态软件组态。根据工艺要求，控制系统的控制范围是：废水生化处理系统(加药系统、各类水箱、各类水泵及故障监控等)。
2.5.2 控制间
控制间内设置PLC自控系统、配电柜、水质监测仪、反渗透出水监测仪，控制和监测水质的变化情况。轻钢结构，共1间。平面尺寸为2.7 m×10 m×3.0 m。
3 运行效果
工程调试及运行结果表明，系统运行稳定，出水水质达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)排放标准。处理达标后的中水，部分送至废物厂综合利用，剩余部分回用于垃圾填埋场生产用水(包括填埋区抑尘洒水、道路洒水、洗车用水)和厂区绿化用水。工艺各单元COD和NH3-N处理效果如表 2所示。
4 成本分析
工程总投资799.99万元，其中土建工程118.35万元，设备和材料费用537.08万元，其他114.56万元。运行成本为：人工 8元/t，电费5元/t，药剂费0.615 4元/t，膜更换费用0.783 8元/t，合计吨水运行费用14.40 元。
5 结论
生化法辅助絮凝沉淀预处理和反渗透深度处理可有效去除垃圾渗滤液中的污染物，可达到回用相关标准，并具有适应性强、效果明显、运行稳定的优势。该工程运行后，大大减轻了该项目对周边环境的影响，具有显著的环境效益、社会效益和较好的经济效益。
低能耗、高负荷的UASB与SBR相结合的处理工艺是有效去除垃圾渗滤液中有机物及氨氮的方式，是该系统工艺的主体处理工艺。
渗滤液废水在生化蒸发阶段会产生一定的有害气体及臭味，对大气环境有一定的影响。
该系统采用PLC自控系统，自动化程度高，操作简单，管理方便，可实现自动远程控制，该工艺灵活性好，占地面积小，易于在土地面积有限的厂区推行。
