衛生填埋是垃圾處理的一種方式，因為成本低、衛生程度好在國內被廣泛應用。但垃圾填埋會產生滲濾液，具有高COD、高氨氮、高鹽分等特點，且水質比較復雜，如果未經處理直接排放會對環境造成破壞。江西某垃圾填埋場于2010年開始接收垃圾，滲濾液處理系統于2014年開工建設，設計處理量為300m³/d。隨著垃圾填埋量增加，滲濾液產量越來越多，日產量約500m³/d，其中200m³/d為填埋年限較短的垃圾產生的新鮮滲濾液，300m³/d為填埋年限較長的垃圾產生的可生化性差的滲濾液，且還有14×104m3可生化性較差的庫存滲濾液。滲濾液處理原采用“兩級生化+超濾+納濾”工藝，但生化過程將滲濾液中的氨氮部分轉化為硝態氮或亞硝態氮，導致系統產水總氮不能滿足要求，且生化單元需要投加大量的碳源，運行成本高。面對產生量大于處理量且環保要求降低庫存、產水水質需滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）表2標準（TN<40 mg/L）的現狀，亟需對滲濾液處理系統進行提標改造。
精餾脫氮根據溶液中各組分揮發度的差異，使各組分得以分離。通過氣、液兩相的直接接觸，使滲濾液中易揮發的氨氮由液相向氣相傳遞，并將氣相中的氨氮與二氧化碳反應，得到副產品銨鹽。精餾脫氮技術占地面積小，以處理量500m³/d為例，生化處理系統需要占地面積約1300m2，而精餾脫氮工藝占地約420m2，若采用精餾脫氮技術作為主要的脫氮單元可降低占地面積65%以上。該技術占地面積小且脫氮率高，不需要碳源，沒有污泥產生，運行成本低，因此新增脫氮單元采用精餾脫氮技術。滲濾液處理系統采用“精餾脫氮+生化+超濾+納濾”組合工藝進行提標改造。
1、設計水質
該填埋場庫存滲濾液和填埋年限較長的垃圾產生的滲濾液COD、氨氮、鹽分等濃度高，且可生化性較差。精餾脫氮系統進水及整個系統出水標準見表1。產生的新鮮滲濾液COD為20000~30000mg/L，氨氮為1200~1800mg/L。
2、設計流程
該項目工藝流程和水量平衡見圖1。與原“兩級生化+超濾+納濾”處理工藝相比，新增1套處理量為500m³/d的精餾脫氮系統、1套處理量為250m³/d的生化系統和2套處理量分別為400m³/d的超濾、納濾系統�？缮暂^差的滲濾液氨氮濃度高，經過調節池直接進入精餾脫氮系統去除大部分氨氮及部分堿度、硬度后進入生化系統，由于精餾脫氮系統大大降低了生化系統的負荷，根據水質水量情況，部分新鮮滲濾液可直接進入原有兩級A/O和新增的A/O系統，生化系統進一步去除滲濾液中的氨氮及大部分COD后進入超濾系統。滲濾液經超濾系統截留大分子有機物及幾乎全部懸浮物后進入納濾系統，納濾系統設計回收率為90%，產水達標排放，濃水進入蒸發系統，實現滲濾液的全量處理。經過提標改造后，整個系統的處理能力可達到700m³/d以上，產水水質可穩定達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）的表2標準（TN<40mg/L）。
3、主要處理系統
主要改造單元包括精餾脫氮系統、生化系統和深度處理系統（超濾、納濾）。精餾脫氮系統主要由脫碳塔、脫氮塔和吸收塔組成，生化系統采用鋼結構罐體節約占地面積。超濾、納濾系統在原有廠房空余的位置擴大規模。
3.1 精餾脫氮系統
精餾脫氮工藝流程見圖2。滲濾液經過預熱后由進水泵送入脫碳塔，由于滲濾液堿度、硬度較高，在高溫條件下堿度易分解為CO32-，與滲濾液中的Ca2+結合生成鈣鹽析出。脫除部分堿度、硬度的滲濾液由脫氮塔進水泵送入脫氮塔，自上而下與自下而上的蒸汽進行逆流接觸傳質傳熱，滲濾液中的氨進入蒸汽，含氨蒸汽進入氨吸收塔，脫除氨氮的滲濾液進入后續處理系統。由于滲濾液硬度、堿度高，塔板易結垢，因此采用雙塔設計負壓運行，脫碳塔用于去除滲濾液中部分硬度、堿度，脫氮塔用于去除滲濾液中的氨氮，此設計將易結垢的脫碳塔和脫氮塔分離。易結垢的脫碳塔采用1用1備，清洗時無需整個系統停機，保證了系統的連續穩定運行。吸收塔利用二氧化碳與含氨蒸汽中的氨反應生成銨鹽結晶體，經后續離心機脫水后作為銨鹽外銷。系統采用填埋氣燃燒產生的蒸汽作為熱源，無需外購蒸汽，不僅降低了運行成本，而且實現了“以廢治廢”。
精餾脫氮系統主要設計參數見表2。
精餾脫氮系統主要設備：脫碳塔2臺；脫氮塔1臺；吸收塔1臺；脫碳塔進水泵2臺，Q=50m³/h，H=300kPa；脫氮塔進水泵2臺，Q=50m³/h，H=300kPa；其他配套設備。
3.2 生化系統及深度處理系統
精餾脫氮產水進入生化系統去除大部分有機物及氨氮后，再進入深度處理系統進一步去除小分子污染物，保證產水水質達標。
3.2.1 生化系統
新增生化系統處理量250m³/d，其中170m³/d來自精餾脫氮產水，80m³/d來自新產生的滲濾液。由于新產生的滲濾液可生化性好，生化系統無需外加碳源，降低了運行成本。
生化系統采用鋼結構罐體，主要設備為反硝化反應罐和硝化反應罐。反硝化反應罐容積750m³，反硝化速率0.05~0.12kgNO3--N/（kgMLSS·d），罐內設置攪拌機。硝化反應罐容積1400m³，硝化速率0.02~0.05kgNH4+-N/（kgMLSS·d），設有射流曝氣器。反硝化反應罐和硝化反應罐的罐體之間設有連通管，精餾脫氮產水首先進入硝化反應罐進行硝化反應，含氮有機物被細菌分解成氨，然后在亞硝化菌的作用下進一步轉化為亞硝酸鹽氮，再經硝化菌作用而轉化為硝酸鹽氮。硝酸鹽氮進入反硝化反應罐后進行反硝化反應，利用或部分利用污水中原有的有機物碳源作為電子供體，以硝酸鹽代替分子氧作電子受體進行“無氧”呼吸，分解有機質，同時將硝酸鹽氮還原成氣態氮。
生化系統主要設備：射流泵2臺，Q=600m3/h，H=150kPa；羅茨風機2臺，Q=38m3/min，H=90kPa；冷水泵1臺，Q=300m3/h，H=150kPa；換熱泵1臺，Q=300m3/h，H=150kPa；配套冷卻塔和換熱器。
3.2.2 深度處理系統
深度處理系統包括超濾和納濾。原深度處理的超濾和納濾系統處理量均為300m³/d，由于生化系統處理量提升至700m³/d，新增的超濾和納濾系統處理量均為400m3/d。
超濾系統采用外置式管式超濾膜，滲濾液經過生化處理后，進入超濾進行泥水分離，產水進入后續納濾系統，分離的泥水返回生化系統。超濾系統回流量與產水量設計值為9∶1，大循環量保證了膜面流速，減緩了膜孔的堵塞速度，延長了膜清洗周期。
超濾系統截留滲濾液中大分子有機物及幾乎全部懸浮物，產水進入納濾系統，進一步截留小分子污染物，使產水達標排放。
新增超濾系統膜進水量20m3/h，膜面積27.2m²，設計膜通量65L/（m2·h），膜數量12支。
新增納濾系統膜進水量20m3/h，膜面積37.2m²，設計膜通量10L/（m2·h），膜數量49支，設計回收率90%。
4、運行效果及分析
4.1 精餾脫氮系統
精餾脫氮系統處理量可達到設計值500m³/d，產水氨氮平均值低于設計值（150mg/L），整體運行良好。但在調試運行過程中偶爾出現產水氨氮波動較大的情況，經分析發現可能有兩種原因：一是進水水質波動；二是填埋場滲濾液中含有表面活性劑，在精餾過程中易起泡，導致脫碳塔和脫氮塔的塔內壓力波動，當壓力降低時，通過視窗可看到塔內有大量氣泡產生。起泡嚴重會影響氣液之間的傳質傳熱效率，導致脫氮效率下降，出水氨氮波動較大（見圖3）。此種情況可通過添加消泡劑解決。
精餾脫氮系統將氨氮資源化為碳酸氫銨產品，經檢測，該產品滿足《農用碳酸氫銨》（GB/T3559—2001）要求，可作為農用肥料進行外銷。碳酸氫銨產量約5t/d，單價為310元/t，收益約1600元/d，進一步降低了運行成本。碳酸氫銨的檢測結果見表3。
4.2 生化系統
精餾脫氮系統產水氨氮平均值<150mg/L，大大降低了生化系統的負荷，使原有生化系統的處理量由300m³/d增至450m³/d，提高到原來的1.5倍，且無需額外投加碳源。由于精餾脫氮系統沒有污泥產生，大大減少了生化系統的污泥產生量，進一步降低了運行成本。
4.3 深度處理系統
由于精餾脫氮系統去除了滲濾液中部分硬度，延緩了膜的結垢速度，延長了膜的清洗周期。納濾膜清洗周期由原來的2個月延長至兩個半月，增加了膜系統的運行穩定性�？刂萍{濾系統進水pH由原來約5.6增至約6.5，減少了鹽酸的投加量，降低了加藥成本。
5、各處理單元污染物去除效果
該項目自2019年7月開始調試，2020年5月驗收，設備穩定運行。穩定運行期間收集了5月—12月的數據并進行分析。表4為各處理單元污染物去除效果。
精餾脫氮作為主要脫氮單元，氨氮由進水的3156mg/L降至127mg/L，去除率為96%�？偟蛇M水的3481mg/L降至158mg/L，去除率可達95%。該單元脫氮效率高為系統最終產水總氮達標提供了保障。硬度由815mg/L降至448mg/L，去除率約45%，減緩了后續膜系統的結垢傾向，延長了膜系統清洗周期。系統最終產水水質滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）的表2標準。
6、經濟效益分析
精餾脫氮與生物脫氮的技術經濟對比分析見表5。一方面，精餾脫氮相對于生物脫氮節約電耗66%，主要是因為生物脫氮需要風機和射流泵等高電耗的設備。另一方面，精餾脫氮技術不需要添加碳源，而對于可生化性差的填埋場滲濾液需要投加大量碳源，增加了運行成本。此外，精餾脫氮可將氨氮資源化為銨鹽外銷，進一步降低了運行成本。
相對于生物脫氮，精餾脫氮運行成本低于10元/m3（所用蒸汽為燃燒填埋氣產生，不計入費用），較傳統生物脫氮運行成本降低約80%，投資成本可降低約32%，具有很好的經濟效益和環境效益。
7、結論
江西某垃圾填埋場將精餾脫氮技術用于垃圾滲濾液脫氮處理，脫氮效率高，出水水質穩定，氨氮去除率可達96%，總氮去除率可達95%，大幅降低了后續生物脫氮負荷，提高了生化系統處理能力，解決了處理量不足和運行成本高的問題，最終產水水質達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）的表2標準（TN<40mg/L）。精餾脫氮工藝使滲濾液中的氨氮轉化為銨鹽外銷，且使用由填埋氣經鍋爐產生的蒸汽作為熱源，大大降低了運行成本，實現了精餾脫氮技術與垃圾填埋場物質、能量的高效協同，具有良好的經濟效益和環境效益。（來源：光大環境科技<中國>有限公司）
