生活垃圾填埋场配套渗滤液处理站工程设计

生活垃圾填埋场配套渗滤液处理站工程设计内容摘要：

因此在工艺流程选择上应采用高效、低耗、先进、合理、成熟的工艺，在运行中具有较大的灵活性，并适应水质、水量的变化，运行费用经济。 严格执行国家环保有关规定，确保水处理系统水质稳定，达到中华人民共和国《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB168892020)的现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值标准，并结合现场情况及地理特点，本着投资省，工程造价运行费用低、施工方便、操作运行管理简单的设计原则，因地制宜，选择合适的工艺及处理设施。 因此，充分认识渗滤液的特点，结合当地实际情况，采用先进、稳定、高效 的工艺技术至关重要 [3]。 渗滤液处理方案的对比 渗滤液处理方法一般包括：生物处理法、物理化学方法及土地法 [4]。 生物处理方法 垃圾渗滤液属于高浓度的有机废水，生化处理是较为经济有效的方式。 厌氧处理技术，可节约能耗，降低运行成本；好氧方式，可使有机污染物得到彻底降解。 因此，一般采用厌氧与好氧相结合的方式，又由于渗滤液中氨氮浓度高，还需结合 8 脱氨工艺。 （ 1）厌氧生化处理工艺选择分析 采用厌氧技术处理渗滤液，主要考虑的因素有：进水浓度高，水质不稳定、处理负荷经常变化， 运行要求简易可靠，能节省运行费用。 适合渗滤液处理的厌氧反应器主要如下： ① 上流式厌氧污泥床（ UASB 工艺） UASB 反应器具有结构简单、负荷率高、水力停留时间短、能耗低、不需污泥回流系统、抗冲击负荷能力强、污泥耐长时间饥饿状态能力强等优点，在国外尤其是欧洲应用较多。 存在的缺点主要是操作管理要求高，启动时间长。 与一般厌氧池相比，进水所允许的悬浮物浓度要低，出水悬浮固体含量较高。 在第二代厌氧处理工艺设备中， UASB 反应器在处理悬浮物含量低的高浓度有机废水方面应用最为广泛。 ② 厌氧过滤器（ AF 工艺） AF 系统内可维持高浓度的生物膜量，具有较高的 COD 负荷率与去除率，处理时间短，水力负荷高，污泥停留时间长，产泥量少，不需回流，出水悬浮物低，可适应低温处理，管理简单，但基建投资大于 UASB 反应器。 ③ 上流式厌氧污泥滤床（ UBF 工艺） UBF 反应器在 UASB 反应器中加挂填料，集合 UASB 和 AF 的优点， COD 负荷率与去除率高，抗冲击负荷能力强、综合适应能力强，处理效果好，管理简单，但建设投资大。 （ 2） 好氧生化处理工艺选择分析 好氧处理工艺是降解有机污染物最彻底、最经济的处理方式。 由于受厌氧机理的局 限，单纯的厌氧处理难以将可生化降解的有机物完全处理；物理化学方式由于处理成本较高，仅可作为生化处理的辅助方法。 同时，好氧处理不仅可以有效降解有机污染物，还可通过流程的安排进行硝化和反硝化来达到降解氨氮的目的，尽可能降低处理成本。 且垃圾渗滤液的处理规模一般较小，成分复杂，因而要求处理工 9 艺必须简单、灵活、安全可靠，抗冲击能力强。 目前处理工艺技术成熟、较多应用于渗滤液处理的好氧生化处理工艺有氧化沟、 SBR 工艺、两段活性污泥法等。 氧化沟对初期渗滤液的处理效果较好，抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，适应渗滤液水质的 复杂变化。 由于考虑脱氮，污水停留时间长，活性污泥增殖慢。 甚至由于缺乏碳源，部分细菌呈内源呼吸状态而导致污泥减量，而氧化沟是连续流运行，污泥易流失。 在运行上，对于长期的水质特点变化，运行操作上的调整有限，处理效果欠稳定。 SBR 工艺集进水、反应、沉淀、排水于一池，具有工艺简单、节省费用、泥水分离效果好、耐冲击负荷、活性污泥高、运行费用低、可实现脱氮除磷等优点，因此在渗滤液处理上 SBR 应用较为广泛。 针对渗滤液处理的 SBR 小试结果表明，填埋年限 5 年、进水 COD 为 3500～ 5000 mg/L、 NH3N 为 180～ 300 mg/L时，出水 COD为 160～ 300 mg/L，去除率超过 90%， NH3N 的硝化率达到 95%，反硝化率达到 55%。 两段活性污泥法与接触氧化等工艺基本原理相同，但接触氧化需要增加填料，导致单位构筑物投资加大，同时对水质变化的适应性比 BR 工艺差。 （ 3） 氨氮处理工艺选择分析 氨氮的处理方式有多种，如生物脱氮、吹脱、折点加氯、离子交换等。 生物脱氮是最易接受的方式，和有机物的生化处理结合在一起，一方面去除了有机污染，同时又可降低氨氮，处理效果稳定，成本低。 离子交换与折点加氯作为化学处理方式，可以彻底地处理氨氮，但成本偏高，操作要求严格，且对产生的废液需要进行二次处理。 吹脱是较经济、简单、易于控制的方式，但排出的氨气可能需要吸附回收。 填埋场垃圾渗滤液，前期碳源比较充足，可以利用生化系统对氨氮进行硝化，后期进水水质恶化，氨氮浓度提高，原水碱度及碳源不足以维持硝化与反硝化运行条件，需要增加氨氮处理设施，一般采用吹脱方式进行辅助处理 [4]。 物理化学方法 包括密度分离、化学混凝沉淀、湿式氧化、吸附法、电解氧化 /膜分离、活性炭吸附、蒸干法等多种方法。 与生物处理法相比，物化法不受水 质水量的影响，出水 10 水质比较稳定，尤其对 BOD/COD 比值较低（ ～ ）难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果；但其成本高，不宜 用 于大量渗滤液的处理，相对应用较广的是蒸发与焚烧。 在德国、荷兰、瑞士的一些垃圾填埋场以及广州的兴丰垃圾填埋场，则将膜法应用到渗滤液处理 [4]。 土地法 包括慢速渗滤液系统、快速渗滤液系统、表面满流、湿地系统、地下渗滤土地处理系统以及人工快速渗滤处理系统等多种土地处理系统。 土地法主要通过土壤颗粒的过滤、离子交换吸附和沉淀等作用去除滤液中悬浮固体和溶 解成分；通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液的量。 目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌法和人工湿地法 [4]。 处理工艺的确定 前面分别讨论的渗滤液处理技术（生物法、物化法及土地法）均有各自的特点，但也存在不足之处：生物法虽然运行成本较低，工程投资也可以接受，但系统管理相对复杂，且对渗滤液中难降解有机物无能为力，所以一般用作高浓度渗滤液的预处理；物化法则能有效去除难降解有机物，但有的工艺工程投资极高（如膜分离的反渗透工艺），有的工艺处理成本高（如化学氧化法），因此 常用作生物预处理后的渗滤液后处理；土地法具有投资省，运行管理简单，处理成本低等诸多优点，但因为 最终出水难以达标，仍需与其他工艺组合后应用。 所以新建填埋场渗滤液处理一般采用组合工艺形式。 根据本工程水质特点，本设计采用吹脱塔 +UASB+反渗透组合工艺。 基本工艺流程 具体处理工艺流程如图 21： 11 图 21 垃圾渗滤液处理工艺 工艺流程简述 ：垃圾填埋区产生的垃圾渗滤液经专用的收集管道汇入明渠，经格栅后流入调节池，渗滤液在调节池中得到均质均量，并 去除一部分的 COD、 BOD5和 NH4+N。 从调节池中加入石灰调节水质 pH 至 10～ 11 使之流出的垃圾渗滤液能够高效率地实现氨吹脱，流至静态混合器加入盐酸中和将水质 PH 调至 7 左右，自流至 UASB 厌氧反应器。 垃圾渗滤液经 UASB 厌氧反应器厌氧处理后，进入反渗透系统，处理达放标后排放。 ：吹脱塔出来的气体通至氨吸收塔； UASB 厌氧反应器分离出来的气体通至甲烷燃烧系统。 ： UASB 厌氧反应器产生的剩余污泥进入贮泥池，经污泥提升泵将污泥送至污泥脱水间脱水后运至填埋场填埋。 贮泥池及污泥脱 水间 上清液使用排泥泵泵回 UASB 池。 主要构筑物的选择 渗滤液处理构筑物 （ 1）格栅 格栅是一组或数组平行的金属栅条与框架组成 ,倾斜安装在进水的渠道 ,或进水泵站集水井的进口处 ,用以拦截污水中较大的悬浮物及杂质 ,以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。 在污水预处理阶段，通常都会用到格栅设备，进行工程设计时，格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度，其确定又与污水性质、处理规模以及后续处理设备（如泵）的选择有关，设计时一般要遵循不堵塞水泵以及其他处理设备，保证污水处理系统正常运行的原则，当格栅设置在提 升泵前时，栅条间隙宽度要根据水泵的要求而定。 按格栅栅条净间隙大小的不同 ,可分为粗格栅、中格栅和细格栅 3 种类型；按格栅形状可分为平面和曲面两种；按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。 在处理污水过程中，当拦截的栅渣量大于 ，采用机械清渣方式；栅 12 渣量小于 ，采用人工清渣方式 [56]。 (2)调节池 调节池的主要作用是对渗滤液进行水质和水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理系统提供恒定的水量，同时可对渗滤液水质起到预处理的作用。 依据填埋库区所在地的地址情况 （当采用渗滤液重力自流入调节池时，还需考虑渗滤液穿坝管的标高影响），调节池通常采用地下式或半地下式，调节池的池底和内壁通常采用 HDPE 膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护 [7]。 (3)吹脱塔 吹脱法是利用废水中所含氨氮的实际浓度和平衡浓度之间存在差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮不断地由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。 废水中的氨氮，大多以氨离子 (NH4+)和游离氨 (NH3)形式存在，并在水中保持如下平衡关系： 423 OHNHOHNH   这一关系受 pH 影响，当 pH 值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当 pH 值为 11 左右时，游离氨大致占 (氨态氮 )90％。 故应在吹脱之前将水质调至 11 左右 [8]。 吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气 —液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。 常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。 废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。 一般气液比为 2020～ 3000。 氨气吹脱塔对氨氮的去除效率在在 60%～ 95%之间。 对 COD 去除率约为 25%， BOD 去除率约为 30%， SS 去除率约 50%。 吹脱法用于处理高浓度氨氮废水具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，实用性较强。 在吹脱塔旁同时设置吸收塔，将吹脱后的氨气吸收，用工业硫酸吸收并得到利用。 13 (4)静态混合器 静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备， 它 工作原理是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流。 层流时是“分割 位置移动 重新汇合 ”，湍流时，流体除上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，最终混合形成所需要的乳状液。 之所以称之为 “静态 ”混合器，是指管道内没有运动部件，只有静止元件。 主要用于加入盐酸调节从吹脱塔出来的水质， 使出水水质 pH 值适合后续工艺要求。 (5)UASB 厌氧反应器 上流式厌氧污泥床反应器 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket， UASB)，是一种处理污水的厌氧生物方法。 UASB 反应器的反应区一般高 ～ 4m，其中充满的高浓度和高生物活性的厌氧污泥 是其高效工作的基础。 反应区内厌氧微生物分别以游离污泥、絮状污泥和颗粒污泥三种形式存在。 废水由下向上通过反应器，废水中大部分有机污染物在反应区经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳 [7]。 反应器上部设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。 消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。 UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。 运行良好的 UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和 pH 变化。 垃圾渗滤液经 UASB 厌氧反应 器处理后，可去除 COD60%～ 90%,垃圾渗滤液中的非氨态氮被转化为氨态氮，同时有部分 NNH4 被去除。 产生的沼气经脱硫除臭后放空或回收利用。 出水进入反渗透系统，剩余污泥通过活性污泥管，进入污泥贮泥池，产生的甲烷等气体进入 甲烷燃烧系统。 (6)反渗透系统 与自然界的渗透一样，反渗透是一种压力驱动的膜处理过程，其分离原理主要 14 是，水溶液能够顺利通过膜，而其他化合物则或多或少甚至完全被膜截留。 这样进水经过膜后就被分成两部分：处理后的渗滤液（出水） 和截留液（浓缩液）。 反渗透膜具有合成的半透膜的特性，分离能力很强，能从水溶液中分离除去低分子量的物质，如无机离子也能被去除。 反渗透的操作压力一般为 ～ ，截留组分为（ 1～ 10） 1010m 小分子溶质。 除此之外，还可以从液体混合物中去除全部悬浮物、溶解物和胶体，例如从水溶液中将水分离出来，以达到分离、纯化等目的。 当反渗透处理垃圾渗滤液或工业废水时，水可以优先透过反渗透膜，而那些无机物和有机物则被安全的截留下来。 因此，对垃圾渗滤液处理厂及污水处理厂来说，采用反渗透装置有如下一些优点： ① 几 乎与进水的种类和浓度无关； ② 在发生故障时，启动和关闭是间短； ③ 自动化程度高； ④ 场地利用率高； ⑤ 由于采用膜组件结构，容易改建和扩建。 为了保证。