垃圾渗滤液是一种含有多种有毒有害物质的高浓度有机废水，若未经妥善处理，直接排放至水体，将对水生态环境造成严重的影响^〔1-2〕。由于垃圾渗滤液水质和水量变化幅度大、组分复杂，出水水质要求高，单一的物化、生物或化学处理技术很难实现垃圾渗滤液的达标排放，工程上常用“生化-膜深度处理”组合工艺对渗滤液进行处理^〔3-6〕。膜处理工艺产生约20%~30%的膜浓缩液，相比原渗滤液，膜浓缩液中无机盐和污染物浓度更高。膜浓缩液常采用回灌法进行处理，但是随着时间推移，膜浓缩液回灌会导致垃圾渗滤液含盐量增加，为渗滤液达标治理增加了难度^〔7〕。因此，桂林市山口垃圾填埋场渗滤液升级改造工程采用“均衡池+IC厌氧反应罐+外置式MBR+膜处理系统”组合工艺处理渗滤液，采用“高级氧化+MBR系统+膜处理系统”组合工艺处理膜浓缩液，最终出水水质能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）表2的要求，从而实现垃圾渗滤液全量无害化处理。

桂林市山口垃圾填埋场已停止原生活垃圾填埋处置业务，通过焚烧方式处理生活垃圾，减少生活垃圾直接填埋对周边环境的影响，场区内老龄垃圾渗滤液和垃圾焚烧厂渗滤液汇入渗滤液处理站进行处理。桂林市山口垃圾填埋场现有渗滤液处理站于2014年建成，原设计处理能力为600 m³/d（按进水计），采用“水质调配均衡系统+膜生物反应器+NF/RO”组合工艺对渗滤液进行处理，处理后出水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）表2要求，膜浓缩液回灌至垃圾填埋场。随时间推移膜浓缩液回灌引起垃圾渗滤液含盐量增加、难降解有机物积累，导致膜产水率下降，加上渗滤液处理站设备老化严重，渗滤液实际处理量远低于实际产生量，因此迫切需要对桂林市山口垃圾填埋场渗滤液处理站进行升级改造。

原垃圾渗滤液处理站主要存在以下问题：（1）渗滤液处理站设备老化严重；（2）现有垃圾渗滤液处理设施同时处理老龄垃圾渗滤液和垃圾焚烧厂渗滤液，进水水质远超过原设计值，使得现有垃圾渗滤液处理系统“不堪重负”；（3）现有垃圾渗滤液处理系统处理能力衰减严重，处理水量已远达不到设计规模和渗滤液实际产生量；（4）膜浓缩液回灌引起垃圾渗滤液含盐量增加、难降解有机物积累，使渗滤液处理的难度不断加大。

渗滤液处理设施升级改造主要原则：（1）充分利用已建设施，减少工程建设量；（2）根据“适度超前，留有余地”的原则采用先进的设备和成熟可靠的工艺；（3）工艺力求处理效率高，运行能耗低，安全稳定；（4）系统抗冲击性强，自动化程度高，操作维护简单，管理方便；（5）充分利用自流以减少提升，节约能耗。

升级改造后渗滤液处理能力由600 m³/d提升至800 m³/d，同时新建200 m³/d的膜浓缩液处理设施，升级改造后进出水水质见表 1。

针对渗滤液水质特点，渗滤液处理设施升级改造工程在确保出水水质达标和尽可能利用现有设施的情况下，采用“均衡池+IC厌氧罐+外置式MBR+膜处理系统”组合工艺，膜浓缩液处理工艺采用“高级氧化+MBR+膜处理系统”组合工艺，所有出水水质均满足GB 16889—2008表2排放标准。改造后的工艺流程如图 1所示。

老龄垃圾渗滤液氨氮和总氮含量高，有机物含量低，C/N比例严重失调，可生化性极差。垃圾焚烧厂渗滤液有机物含量高，绝大部分有机物为可溶性有机物，可生化性好。老龄垃圾渗滤液和垃圾焚烧厂渗滤液进入均衡池调配以获得合适的碳氮比，使进水的可生化性稳定在较好水平，有利于生物脱氮，减少外部碳源投加量，从而降低运行成本。

IC厌氧反应罐是新一代高效厌氧反应器，由5个基本部分组成：颗粒污泥膨胀区、布水混合区、精处理区、内循环系统和出水区。从外观上看，IC厌氧反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成，可看成是由2层UASB反应器串联而成，每个厌氧反应器的顶部各设一个三相分离器。均衡池垃圾渗滤液由提升泵配送至IC厌氧反应器内，自下而上流动，绝大部分有机物（BOD₅和COD）在第一反应室被细菌吸附并降解，第二反应室再对剩余有机物进行深度处理，确保最终出水符合处理要求。在第一、二反应室产生的沼气由三相分离器收集，由提升管通过气提作用将沼气和部分反应液送至顶部的分离器，沼气经分离器分离后排出，反应液回流至布水系统实现“内循环”。循环流量为进水流量6倍，内循环的结果使颗粒污泥膨胀区具有较大生物量，可达60 g/L，污泥泥龄延长，并具有很大的升流速度，使该区厌氧颗粒污泥处于流化状态，微生物生化反应速度提高，从而大大提高去除有机物的能力。IC厌氧反应罐进水容积负荷为20 kgCOD/（m³·d）。

外置式MBR系统包括两级A/O生化单元和外置超滤单元。两级A/O生化单元主要用于去除渗滤液中的氨氮和有机物等污染物。IC厌氧反应器对NH₃-N去除效果差，需要后续工艺具有良好的生物脱氮效率，故将反硝化罐前置。IC厌氧反应器出水进入一级反硝化罐，在缺氧状态下反硝化细菌通过反硝化作用，以硝态氮为电子受体，有机物为电子供体进行厌氧呼吸，将硝态氮还原为氮气，同时降解有机污染物。一级反硝化罐出水进入一级硝化罐，硝化罐采用射流曝气，在好氧状态下微生物通过硝化作用将氨氮氧化为硝酸盐，同时对有机物进行吸附和氧化分解，大幅度降低COD。而后，生化出水经过二级A/O处理单元和管式超滤系统，进一步去除有机物和氨氮等污染物。二级硝化池消化液回流到一级反硝化池，利用渗滤液中溶解性有机物进行反硝化，从而达到生物脱氮和除碳双重目的。二级硝化罐出水由超滤进水泵分配至超滤环路实现泥水分离，清液进入膜深度处理系统，污泥回流至一级反硝化池。通过外置超滤膜的截留作用，生化系统中活性污泥质量浓度达到8 g/L以上。剩余污泥经板框压滤机脱水后运至库区卫生填埋。

膜处理系统采用纳滤（NF）+反渗透（RO），膜处理技术可以弥补生物法对污染物去除的不足，确保系统高效稳定运行。NF系统的作用是将超滤出水中的黄腐殖酸和富里酸等难生化降解的有机物截留进浓缩液，出水水质满足RO系统的进水要求。纳滤出水进入RO膜内，废液中没有被完全去除的COD、可溶性金属盐、TN和NH₃-N等污染物被RO截留进入浓缩液，RO出水达标排放。纳滤浓缩液和反渗透浓缩液进入浓缩液处理系统进行处理。

膜浓缩液采用“高级氧化+MBR+膜处理系统”组合工艺，出水水质达到GB 16889—2008中表2的要求。膜浓缩液经泵提升进入一级接触氧化塔，O₃和Fenton试剂联合处理浓缩液，充分发挥二者高级氧化协同作用，深度氧化黄腐殖酸、富里酸等难生化降解的有机物，有效提高浓缩液可生化性，BOD₅/COD由0.1提升至0.4，进而在生化系统中继续处理。高级氧化出水进入A/O+MBR反应罐，利用微生物的生物化学作用降解高级氧化出水残留的小分子有机物、氨氮等污染物。A/O+MBR反应出水依次经过二级接触氧化塔和三级接触氧化塔，进一步去除难降解有机物。接触氧化塔和A/O+MBR反应罐剩余污泥经板框压滤机脱水后送至库区卫生填埋。三级接触氧化塔出水进入纳滤系统，去除悬浮物和有机物，清液达标排放。纳滤系统产生的浓水再经超高压反渗透系统处理。经过水量衡算，膜浓缩液处理工艺清液产水率可达到96%以上，少量二次浓缩液运至焚烧炉焚烧处理，实现渗滤液全量无害化处理。

均衡池：1座（利旧），尺寸9 m×8.5 m×4.5 m，地下式钢砼结构，有效水深4 m，有效容积300 m³，HRT=18 h；1座（新建），尺寸D 10.0 m×5.5 m，地下式钢砼结构，有效水深5 m，有效容积390 m³，HRT=23 h；提升泵2台，流量16 m³/h，扬程12 m，功率2 kW。

IC厌氧反应罐：1座（新建），尺寸为D 10.5 m×24 m，有效容积2 000 m³，HRT=5 d，COD去除总量为27 000 kg/d，COD负荷20 kg/（m³·d）。

一级反硝化罐：1座（利旧），尺寸为D 10.6 m×9.5 m，地上式、加盖封闭钢结构，有效水深9 m，有效容积800 m³，总容积840 m³，HRT=32 h，混合液回流比100%。

一级硝化罐：1座（利旧），尺寸为D 13.8 m×9.5 m，地上式、加盖封闭钢结构，采用环氧煤沥青防腐，有效水深9 m，有效容积1 300 m³，HRT=39 h；射流泵1台，流量367 m³/h，扬程13 m，功率22 kW。

二级反硝化罐：1座（利旧），尺寸为D 10 m×9.5 m，地上式、加盖封闭钢结构，采用环氧煤沥青防腐，有效水深9 m，有效容积700 m³，总容积750 m³，HRT=21 h。

二级硝化罐：1座（利旧），尺寸为D 13.8 m×9.5 m，地上式、加盖封闭钢结构，采用环氧煤沥青防腐，有效水深9 m，有效容积1 300 m³，HRT=39 h；射流泵1台，流量367 m³/h，扬程13 m，功率22 kW；硝化液回流泵1台，流量150 m³/h，扬程12 m，功率11 kW。

外置式超滤膜：管式UF膜18支（利旧），PVDF材质，单支膜面积27.2 m²，总膜面积489.6 m²，设计膜通量750 L/（h·m²），运行压强600 kPa，最大压强800 kPa。

纳滤膜：纳滤膜36支（利旧），有机复合材质，单支膜面积37 m²，总膜面积1 332 m²，设计膜通量17 L/（h·m²），运行压强0.8 MPa，最大压强4.13 MPa。

反渗透膜：RO膜18支（利旧），有机复合材质，单支膜面积37 m²，总膜面积666 m²，设计膜通量12.5 L/（h·m²），运行压强3.3 MPa，最大压强4.1 MPa。

污泥浓缩池：1座，D 6 m×5 m，半埋地钢砼，有效水深4.5 m，有效容积127 m³，总容积140 m³，水力停留时间6 h。

浓缩液处理系统：接触氧化塔3座，单池有效容积22 m³，单池外形尺寸D 2 m×7.5 m，加盖封闭钢结构，单池HRT=2.64 h；臭氧发生器3台，臭氧产量25 kg/h，外形尺寸3 450 mm×2 000 mm×1 550 mm；射流泵3台，流量60 m³/h，扬程76 m，功率15 kW；提升泵1台，流量12 m³/h，扬程9.5 m，功率0.75 kW；提升泵1台，流量16 m³/h，扬程34 m，功率3 kW；射流泵3台，流量60 m³/h，扬程76 m，功率15 kW。A/O+MBR反应罐1座，尺寸为D 7 m×6 m，地上式、加盖封闭钢结构，采用环氧煤沥青防腐，有效水深5.5 m，有效容积210 m³，HRT=25.2 h，提升泵1台，流量12 m³/h，扬程9.5 m，功率0.75 kW；罗茨鼓风机1台，风量8 m³/min，功率11 kW。纳滤膜16支，有机复合材质，单支膜面积37 m²，总膜面积592 m²，设计膜通量20 L/（h·m²），运行压强0.9 MPa；高压反渗透RO膜16支，有机复合材质，单支膜面积37 m²，总膜面积592 m²，设计膜通量14 L/（h·m²），运行压强6 MPa。

桂林市山口垃圾填埋场渗滤液处理升级改造工程完成后调试运行，出水水质见表 2。

结果表明，采用“均衡池+IC厌氧反应罐+外置式MBR+膜处理系统”组合工艺处理渗滤液，抗冲击负荷能力强，出水水质稳定并满足GB 16889—2008表2排放标准。升级改造后的垃圾渗滤液处理系统清液产水率为75%。膜浓缩液采用“高级氧化+MBR+膜处理系统”组合工艺，出水水质满足GB 16889—2008表2排放标准。膜浓缩液处理系统清液产水率达96%以上，少量二次浓缩液运至焚烧炉焚烧处理，实现垃圾渗滤液全量无害化处理。

本工程总投资为2 600万元，其中构筑物和设备等建设费用为2 500万元，设计费、调试费等费用为100万元。工程改造处理水量按800 m³/d计算，垃圾渗滤液处理成本为45元/m³。其中单位废水的材料、药品耗费为25元/m³；日电耗12 000 kW·h，电价为1元/（kW·h），折合电费为15元/m³；人工费及其他费用为5元/m³。膜浓缩液处理工程处理水量按200 m³/d计算，膜浓缩液处理成本为120元/m³。其中单位废水的材料、药品耗费为35元/m³；日电耗16 000 kW·h，电价为1元/（kW·h），折合电费为80元/m³；人工费及其他费用为5元/m³。

桂林市山口垃圾填埋场渗滤液处理站经过优化改造后，垃圾渗滤液处理采用“均衡池+IC厌氧反应罐+外置式MBR+膜处理系统”组合工艺，膜浓缩液处理采用“高级氧化+MBR+膜处理系统”组合工艺，实现渗滤液全量无害化处理。工程实践证明，桂林市山口垃圾填埋场渗滤液处理工艺和膜浓缩液处理工艺，运行稳定，处理效果好，出水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）表2要求，可为我国其他城市的生活垃圾渗滤液处理设施升级改造提供借鉴。