垃圾中转站废水工程处理分析

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摘要：结合实际工程案例，介绍了膜生物反应器（MBR）工艺处理垃圾中转站废水的工艺流程、设计参数、工程调试及运行效果，并分析了项目运行成本。实践表明，两级AO型MBR工艺处理垃圾中转站废水稳定性强，出水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、SS等主要水质指标均可稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B标准限值要求，且直接运行费用为1.79元/m3，具有技术适用性及经济可行性。

关键词：垃圾中转站废水；强化预处理；膜生物反应器；两级型

AO垃圾中转站是垃圾收集处置的重要中间环节，其产生的废水主要成分有垃圾渗滤液、冲洗废水及职工的生活污水。渗滤液通过垃圾压缩过程产生，其最大特点是污染物浓度极高且具有恶臭，即便有冲洗废水对其进行稀释，仍具有高污染性。由于垃圾在中转站内停留时间较短，其产生的渗滤液通常有别于垃圾填埋场所收集的渗滤液[1]，往往具有较好的可生化性及适宜的C/N。北京市某乡镇垃圾中转站每日在生产过程中产生大量废水，其各污染物指标均数倍于常规生活污水，须处理达标后排放。本文介绍了该垃圾中转站废水处理的工程设计，分析了MBR工艺在此工程中的技术适用性及经济可行性，为该类型垃圾中转站废水处理提供工程设计、调试及运行提供技术参考。

1设计水量及水质

该垃圾中转站每日产生约50～150m3废水，其中冲洗场地、车辆的水量较大，约占总量的80%～85%，新鲜垃圾渗滤液约占10%～15%，职工生活污水约占5%。经过前期现场踏勘，设计废水处理规模为200m3/d。废水经处理后主要出水指标需满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B标准，本工程设计进出水水质见表1。

2工艺流程

MBR工艺发展至今，以其抗冲击负荷能力强、出水效果优良、占地面积小等诸多优点，在市政污水、工业废水的处理中成为主流工艺之一[2]，在多种难处理废水处理中更是得到广泛应用。膜系统优良的泥水分离效果可以使污泥停留时间（SRT）与水力停留时间（HRT）独立开来，因而生化系统可以具有较高的污泥浓度，实现各污染物较高的去除率。本项目中新鲜垃圾渗滤液虽然被大量冲洗废水稀释，但是其各项污染物浓度依旧较高，为确保出水水质稳定达标，采用两级AO工艺与MBR组合工艺对其进行处理。废水工艺流程如图1所示。本工程原废水中含有大量冲洗车辆、场地所致的泥、渣、砂，因此为确保系统长期稳定运行，在预处理单元上进行了强化。废水自前端管网经粗格栅拦截大颗粒的垃圾等杂物后再经过一体化泥渣砂快速分离设备的处理，实现了废水与泥、渣、砂的高效快速分离。经强化预处理后，原废水中的泥、渣、砂去除率可达90%以上，SS去除率45%左右，极大地削减了后端生化单元的处理负荷。废水经调节池匀质后经由提升泵提升至两级AO生化单元进行生化处理。在缺氧池，反硝化菌利用废水中的有机碳源作为电子供体，将回流液中高浓度的硝态氮转化还原成氮气，完成生物脱氮的过程；而在两级好氧池，通过鼓风机向混合液曝气供氧，利用高活性的异养菌群去除有机物及降解氨氮；在两级AO中间，设置缓冲池，一方面将一级好氧池末端未耗尽的溶解氧将至更低的水平，以达到二级缺氧池的缺氧环境，改善反硝化效果，同时可进行水解酸化反应，将部分一级好氧池难以降解的长链有机物断链成小分子物质，提高可生化性，强化系统总的COD去除率。废水经生化段后自流进入MBR膜池，在自吸泵的抽提作用下通过MBR膜，产生的清液进入清水池定期排放。本工程中MBR膜系统采用浸没式中空纤维超滤膜，其标称截留孔径0.03μm，可以有效截留几乎全部的菌群，保证生化系统的连续性和稳定性；同时，超滤膜还能截留渗滤液废水中难于降解的大分子有机物，使得其在生化系统内的实际停留时间远远大于水力停留时间，极大地增强了系统处理效率。本系统除磷主要采用化学除磷法，通过往好氧池投加PAC形成难溶性磷酸盐将磷从废水中分离。剩余污泥定期排放至储泥池暂存，浓缩后外运处置。

3主要设计参数

3.1强化预处理单元。采用粗格栅及一体化泥渣砂快速分离设备。粗格栅的栅条间隙为10mm，主要用于去除大颗粒杂质及垃圾；一体化泥渣砂快速分离设备的主要原理为滤带式精密过滤，过滤精度为300μm，可拦截绝大部分的泥、渣、砂，尤其对毛发等严重威胁膜系统使用寿命的杂质具有极高的截留率，可有效确保生化系统和膜系统的稳定运行。3.2生化单元。生化单元主要由两级AO池及缓冲池构成，其中一级缺氧池HRT为4h，二级缺氧池HRT为3h，分别设置2台搅拌机进行搅拌，使回流硝化液与污泥充分混合，满足反硝化所需的水力条件；一级好氧池HRT为12h，二级好氧池HRT为10h，均采用微孔曝气方式，总曝气量为2.26m3/min；缓冲池水力停留时间为3h，并设置搅拌器进行搅拌以防止污泥沉淀。在一级AO段中设置硝化液内回流，回流比为100%。整个生化段污泥质量浓度控制在8000～10000mg/L，泥龄控制在20～25d。3.3MBR膜池。膜组件采用PVDF材质的中空纤维超滤膜，膜丝内外径分别为0.7、1.3mm，标称截留孔径为0.03μm，单组膜面积20m2；设计膜产水通量为10～20L/(m2•h)，反洗通量为10～30L/(m2•h)，最大跨膜压差不超过80kPa。为延缓膜表面的污堵，在膜组件底部设置穿孔曝气进行气擦洗，供风量为1.1m3/(m2•h)。此外，膜池内设置两路混合液回流，一路回流至一级缺氧池前端，另一路回流至二级缺氧池前端，回流比均为100%。

4工程调试与运行

4.1污泥接种。在正式进入调试阶段后，重点是培养和驯化活性污泥。本工程中生化系统采用接种法，菌种来源于附近已稳定运行的生活污水处理厂的脱水污泥。根据有效池容计算所需脱水污泥（含水率80%），配置成3000～4000mg/L混合液。开启好氧池鼓风机及膜池鼓风机进行闷曝，将好氧池溶解氧质量浓度控制在2～4mg/L左右；开启3台混合液回流泵及3台搅拌机，使污泥混合液在系统内循环起来；当活性污泥的颜色恢复至黄褐色时，开启进水提升泵，进水总量控制在设计规模的20%，同时开启膜系统产水泵，初始膜通量不超过10L/(m2•h)。运行5～7d后，SV30上升至45%；每隔两天逐步上调进水量至设计规模后继续运行10d左右，SV30上升至82%，污泥质量浓度达到9000mg/L，污泥接种完成。4.2膜系统维护。作为本工程的核心单元之一的超滤膜系统，在处理垃圾中转站废水中存在较大的膜污染风险。为确保膜系统稳定运行，延长膜使用寿命，需制定完善的膜清洗维护程序。首先，为防止膜系统因连续产水导致污染物在膜表面结成致密的污染层，故设置产水周期，即产水泵运行8min，停歇2min，在达到150～300个产水周期后，系统自动进行清水反洗。每15～30d用质量浓度300mg/L的次氯酸钠对膜组件进行在线化学反洗，反洗流量为2L/(m2•h)，反洗时间30min。本工程在运行至6个月时，跨膜压差达到65kPa，即对膜组件进行离线化学清洗。先后用质量分数0.1%的氢氧化钠和0.3%的次氯酸钠进行浸泡，持续时间为2h，浸泡后开30min鼓风机对膜丝进行擦洗，最后用清水冲洗膜池，恢复系统运行。

5运行效果

系统在运行2个月后接种的活性污泥已完全适应废水水质，污泥质量浓度维持在9000～10000mg/L，镜检显示菌群生态结构稳定，出现原生及后生动物，出水感官清澈透明，膜系统产水COD为52.6mg/L，BOD5为16.1mg/L，NH3-N、TN、SS质量浓度分别为4.2、16.8、8.6mg/L，均满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B标准的要求。

6成本分析

在直接运行成本方面，主要支出项为动力费、药剂费，合计为1.79元/m3。1）动力费。本工程中的动力费用主要为电费。系统装机功率14.75kW，运行功率为11.55kW，电价为1.0元/kWh，则电费为1.39元/m3；2）药剂费。本工程中所消耗的药剂主要由PAC除磷药剂和膜系统清洗药剂构成，其中除磷药剂费用为0.24元/m3，化学在线及离线清洗药剂费用为0.16元/m3。

7结论

采用两级AO型MBR工艺处理垃圾转运站废水，处理效果稳定，出水能够满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B要求，直接运行成本为1.79元/m3。本工程的应用证明了两级AO型MBR工艺在处理垃圾转运站废水上的技术适用性及经济可行性，为同类型的废水处理提供工程设计经验。

参考文献：

[1]刘德明,陈琳琳,鄢斌等.以MBR为核心的垃圾渗滤液处理工艺研究进展[J].工业用水与废水,2017,48(5):7-10.

[2]高原.AAO-MBR工艺提标改造小型城市污水处理厂[J].水处理技术,2018,44(8):126-128.

作者:罗涛 齐鲁 徐相龙 赵媛 单位:1.中国人民大学环境学院 2.北京市通州区水务局