横店垃圾填埋场渗滤液处理工程设计方案

横店垃圾填埋场渗滤液处理工程设计方案内容摘要：

工艺说明 渗滤液由调节池泵入储罐，进行 pH 调节，控制 pH 在 之间。 经 pH调节的渗滤液加压泵入砂滤器，反冲洗水进入浓缩液储存池。 经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器，经过滤后的渗滤液由柱塞泵输入 DTRO（两级碟管反渗透）的第一级 RO（反渗透）系统。 一级 RO 系统和净水回收率为 80%，设计操作压力为 60 Bar。 渗出液进入二级 RO 系统，浓缩液排至浓缩液储存池。 二级 RO 系统的净水回收率为 90%，设计操作压力为 50 Bar。 渗出液进入脱气装置，浓缩液排至砂滤器的进水端。 为避免浓缩液长期回灌所致的氨氮在垃圾填埋场中的积累循环，设置浓缩液脱氮系统，通过化学沉淀法将渗滤液中的 NH4+N 转化为 MgNH3PO46H2O 沉淀，沉淀后形成的结晶性状稳定，可以直接随浓缩液回灌到填埋场，也可以分离出来做肥料。 该工艺的特点 是： （ 1）预处理比较简单，且不需设生物处理单元； （ 2） DTRO 膜组的结垢较少，膜污染减轻，使反渗透膜寿命延长； （ 3）安装、维修简单，操作方便； 图 DTRO 工艺 流程 反冲洗水 填埋 出水 渗滤液 渗滤液 储罐 预过滤 系统 一级 RO 系统 二级 RO 系统 pH 调节 浓缩液 混凝压滤系统 出水 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 18 1 （ 4） DTRO 系统可扩充性强，可根据需要增加一级、二级或高压膜组。 各工段处理效率 DTRO 工艺各工段处理效率见表 24。 表 24 方案四处理效率 项目 进水 二级反渗透 出水 去除率 BOD(mg/L) 12020 5 ％ COD(mg/L) 20200 20 ％ NH4+N(mg/L) 2100 5 ％ SS(mg/L) 2020 2 ％ 5 方案比较 四个渗滤液处理工艺方案比较详见表 25。 表 25 工艺方案比较 项目 方案一 方案二 方案三 方案四 UASB+SBR+CMF+RO EV+RO MBR+UF+NF DTRO 一、工艺比较 基本工艺流程 原水 pH 调节UASBSBR反渗透 生产回用 原水 EV蒸发器 反渗透 生产回用 原水 MBR 生物膜反应器 超滤 纳滤 生产回用 原水 砂滤器 二级反渗透 生产回用 处理原理 生化处理与 反渗透相结合 物理 处理与 反渗透相结合 生化处理与 纳滤相结合 采用单纯 反渗透工艺 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 19 1 进水水质影响 抗冲击负荷能力强，进水水质影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，对 SBR 池的处理冲击较小。 不依赖于生物处理，抗冲击负荷能力强，可通过调节蒸汽压力适应进水负荷变化。 环境因素和进水参数变化对生物系统影响较大，可通过调节回流量适应进水负荷变化。 不依赖于生物处理，抗冲击负荷能力强，可通过调节反渗透压力适 应进水负荷变化。 浓缩液处理 浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。 浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。 浓缩液回灌或化学沉淀形成稳定的结晶而去除，残留物对环境及填埋场运行有一定的影响。 浓缩液回灌或化学沉淀形成稳定的结晶而去除，残留物对环境及填埋场运行有较大的影响。 工艺运行比较 有较多的工程及运行经验，运行管理较为复杂。 有较多的工程及运行经验，运行管理较为方便。 有较多的工程及运行经验，运行管理比较复杂。 有较多的工程及运行经验，运行管理较为简单。 环 境效益 渗滤液在生化阶段会产生一定的有害气体及臭味，对大气环境有一定影响。 渗滤液在蒸发阶段会产生一定有害气体及臭味，对大气环境有一定影响。 渗滤液在生化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。 对大气环境影响较小。 二、 经济 比较 工程投资 （总价） 4800 万元 4400 万元 4700 万元 4200 万元 工程投资 万元 /m3 万元 /m3 万元 /m3 万元 /m3 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 20 1 （单价） 运行费用 元 /m3 元 / m3 元 / m3 元 / m3 综合比较各方案的工艺特点、对水质波动的适应性、总投资以及单位运行成本等因素，认为方案一为优选方案。 其理由如下： （ 1）渗滤液先进行生物处理，具有较强的适应性和灵活性，可以适应不同时期的处理需要，经生物处理后的渗滤液进入微滤及反渗滤 系统进行深度处理，出水达到回用水标准。 （ 2）采用 UASB+SBR 工艺，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，进水水质影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，对 SBR 池冲击较小，充氧设备能耗较小。 （ 3）采用生物处理与反渗透相结合，处理后出水可以达到回用水水质标准，在填埋场内作生产性回用，具有良好的环境效益，可节省生产用水费用，降低填埋场运行成本。 （ 4）该方案虽投资较高，但运行稳定，出水有保证，且有较丰富的工程、运行、管理经验。 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 21 1 第三章 工程 设计 我国于二十世纪八十年代中后期，开始建设卫生填埋场，已有多座卫生填 埋场建成并投入使用。 随着填埋场的建设，对垃圾渗滤液的处理也进行了有益的探索，对垃圾渗滤液的水质、水量及处理特性有了比较全面、系统、客观的认识。 但由于垃圾渗滤液的水质水量变化大、氨氮含量高、有机污染物含量高和难于生物降解的有机物含量高等问题，致使我国大部分垃圾填埋场的渗滤液处理设施出水达不到排放要求。 垃圾渗滤液处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。 因此， 根据技术规范 和实践经验 ， 设计出 适合我国国情的 生活垃圾填埋场渗滤液处理工程至关重要。 1 推荐处理工艺 处理工艺流程 横店 垃圾渗滤液处理站出水 排 入城市下水道， 水质执行东阳市城市污水纳管标准 ，垃圾渗滤液出水水质达到： COD 500 mg/L、 NH4+N 35 mg/L、 SS 400 mg/L。 根据对横店垃圾填埋场渗滤液的测定，该垃圾渗滤液 BOD5/COD 为 ，属于易生物降解的有机废水，但 COD 典型值高达 10000 mg/L，要使处理后出水COD 低于 500 mg/L， COD 去除率必须高于 %。 根据上节对各处理工艺的比较，可以 “UASB+SBR+CMF+RO工艺 ”为基础来选用本工程的处理工艺。 横店垃圾填埋场渗滤液氨氮高 达 2400 mg/L，要使处理后出水 NH4+N 低于 35 mg/L，必须进行脱氮处理。 有鉴于 NH4+N 对生物处理的抑制作用以及渗滤液 C/N 比不适直接生物脱氮，在 SBR 池前设碱化 鼓风吹脱，将垃圾渗滤液加碱至 pH ，使氨离子转化为游离氨 (NH3)，然后送入吹脱塔以喷淋和鼓风的方式去除游离氨，并为后续 SBR 工艺调整 C/N 比，实现废水 COD 和 NH4+N 的去除。 为了确保处理出水 COD 500 mg/L，可在二沉池中辅以同步化学沉淀。 综上考虑，本工程横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 22 1 采用如下工艺： 渗滤液 → 碱化吹脱塔 → 高效厌氧反应器 → SBR 池 → 混凝沉淀二沉池 → 城市下水道。 其工艺流程如图 所示。 调节池 渗滤液调节池的容积确定根据垃圾填埋场渗滤液的贮存容量综合考虑，按照多年降雨量产生的渗滤液处理的规模经平衡计算后确定，并应考虑应急情况下渗滤液的贮存。 根据国内外填埋场运行和设计经验，渗滤液产生量计算公式为： Q=CIA/1000 式中： Q 为渗滤液产生量（ m3/月）； I 为月平均降雨强度（ mm/月）； C 为渗入系数，一般为 ~； A 为汇水面积（ m2）。 表 31 47 年来 6 月份的降水量情况 项目 平均 6 月 max 6 月 second 47 年来 6 月份（ mm） 503 调节池容积设计按 47 年最大月降雨量核算， 47 年来的最大月降雨量503mm、 6 月份的渗出系数 ； 图 厌氧 +SBR+混凝 工艺流程 渗滤液 pH 调节 pH 调节 调节池 碱化 吹脱塔 中和 反应沉淀池 混凝 反应池 干污泥填埋 高效厌氧反应 器 SBR 系统 沉淀池 污水达标排放 污泥脱水机 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 23 1 Q=503（ 30000 +3000 ） 103/30=320m3 V=（ 320120） 30=6000m3 按 47 年来最大月降雨量计算， 6000m3的调节池能容纳一个月的水量。 碱化吹脱塔 垃圾渗滤液 氨氮含量高达 2400 mg/L，且 COD/NH4+N 比值小于 ，若直接进入 生化处理装置 ， 不 仅会对微生物起到抑制作用，而且 很难实现生物脱氮，因此 首先 利用鼓风吹脱塔进行部分脱氮，以提高 COD/NH4+N 比值和降低氨氮浓度。 工程拟采用圆筒形吹脱塔， 直径 m，高 m， 其中装填一定高度的球形塑料填料。 原水 用泵送至吹脱塔顶部进行喷淋布水，在吹脱塔后部安装 2 台鼓风机，强制气流自上而下流经填料，与水滴逆流接触。 控制氨氮吹脱效率的关键因素是水温、气液比和 pH 值。 控制 水温为 25℃左右的条件下，固定气液比 3000： 1， pH 值在 9～ 10 之间，随着 pH 值的升高，氨氮去除的效率急剧升高。 当 pH 值达到 10 以上 时，氨吹脱的效率升高变缓。 继续提高渗滤液的 pH 值，氨氮的去除效率几乎不变 ，但这时塔内因空气中的碳酸气溶解而生成 CaCO3，导致产生水垢问题。 因水垢在塔内附着，设计提高的气液比接触效率与之相抵消，并易使处理过程产生故障。 故 pH值控制在 左右为宜， 氨吹脱效率达到 90%左右。 控制 在 pH 值为 ，水温 25℃左右的条件下，当气液比达到 3000 以上时，氨吹脱效率达到 90%以上。 气液比继续增加时，氨去除效率增加很少。 综合考虑各种因素，气液比最好控制在 3000～ 3800 之间。 控制废水 pH 值为 ，气液比为 3500， 当水温为 25℃时，氨去除率为 90%以上，当水温为 20℃时，氨去除率为 76%～ 85%，当水温为 16℃时，氨去除率为65%～ 73%。 综合考虑各种因素，氨吹脱控制条件 pH 值为 、 水温 25℃ 、 吹脱时间为5 h、气水比为 3000： 1，氨去除率 达到 80%以上。 横店垃圾填埋场渗滤液 处理工程设计方案 24 1 吹脱后， COD 也得到了部分去除，其去除率为 %，吹脱后出水的 COD/ NH4+N 为 ，有利于后续 SBR 池脱氮。 （ 1） 蒸汽消耗量 在冬季温度较低时，为了保证氨氮脱除效率，宜通过蒸汽加热升温至 25℃左右。 根据水的比热容可知： 1 kg 水升高 1℃需要 kJ 热量。 渗滤液总量 120 t/d，若 渗滤液最低温度 按 10℃计，升 温 至 25℃，需要热量 106 kJ， 1 t 蒸汽产生 106 kJ。 将 120 t 水由 10℃升 温 到 25℃，需要 t 蒸汽。 若每年蒸汽使用时间为 3 个月，则年蒸汽费为 万元。 （ 2） 硫酸铵回收 垃圾渗滤液碱化吹脱过程中有含氨废气产生，如不加以处理排放，势必造成二次环境污染。 本方案采用含硫酸的硫铵溶液吸收废气中的氨，使之生成副产硫酸铵，该副产硫酸铵可以作为复合肥的生产原料，做到资源的综合利用，并降低环保 处理费用。 经处理后的废气达到《恶嗅污染物排放标准》（ GB 145541993）三级标准。 酸性硫酸铵母液（ PH～ 4）由母液循环泵输送到填料吸收塔上部，含氨废气从吸收塔下部进入吸收液槽的溶液下，先进行鼓泡吸收，经鼓泡吸收过的气体再沿着填料吸收塔上升与上部喷淋下来的循环母液逆流接触，使废气中的残余的氨被进一步吸收，从而使气体中的氨含量降低至排放标准（≤ ）以下，最后经除沫装置由排风机将气体排入大气。 吸收液槽中的硫酸铵溶液经过不断的循环吸收，浓度达到饱和后就析出硫酸铵结晶，晶浆通过循环泵送到养晶槽 进一步冷却结晶，并通过下部的放料阀将晶浆送入离心机脱除母液后得到副产固体硫酸铵。 而滤出的母液返回到吸收液循环槽，继续循环吸收，在此过程中吸收液循环槽内需不断添加浓硫酸，以补充被氨中和的酸度，维持其 PH~4。 同时由于在吸收过程中酸和氨的反应是放热反应，过程中会蒸发部分水分，使吸收液提浓成过饱和溶液，从而析出结晶。