某生活垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝設計

王 瑞 張云霞 賴參森

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

0 引言

垃圾焚燒過程中會產生各種“二次污染”，包括滲濾液，垃圾滲濾液需經過處理達標后才能排放。焚燒法處理垃圾須將新鮮垃圾在垃圾儲坑3 d～5 d進行發酵熟化，以達到瀝出水分、提高熱值等目的。焚燒廠垃圾滲濾液屬原生滲濾液，與大多數垃圾填埋場滲濾液有所差別［1］，滲濾液處理工藝經過多年研究和發展，形成了由多種工藝相結合的處理方法［2］。

某垃圾焚燒廠日焚燒處理生活垃圾900 t，年焚燒垃圾36萬t，利用余熱發電，余熱鍋爐和汽輪發電機組配置為中溫中壓，余熱鍋爐2臺(單臺蒸發量43.4 t/h)，汽輪發電機組為2臺10 MW凝汽式汽輪發電機組。垃圾焚燒廠的滲濾液處理規模按300 m3/d設計，采用“厭氧預處理+立環循環氧化溝+臭氧催化氧化”的處理工藝。

1 進出水水質

垃圾滲濾液中氨氮含量高，可生化性較差，常給生化處理帶來一定的難度。由于垃圾焚燒廠已運行1年，且對滲濾液進行了長時間監測，進水水質如表1所示，出水水質達到CJ 3082-1999污水排入城市下水道水質標準。

表1 垃圾滲濾液處理站進水、出水水質

2 工藝流程

垃圾滲濾液經過細格柵后，除去滲濾液中的懸浮物及漂浮物，進入調節池，由于進水SS含量很高，利用混凝沉淀和氣浮法去除SS，經泵提升至UASB上流式厭氧反應器進行厭氧發酵，產生的沼氣接至垃圾焚燒爐助燃，污泥脫水后填埋或焚燒，出水進入立環氧化溝、臭氧催化氧化和CONTRAFAST工藝，最后排放，如圖1所示。

圖1 垃圾滲濾液處理工藝流程圖

3 主要工藝單元設計

3.1 細格柵

格柵設置于格柵池內，柵后調節池的設置與格柵間共壁，格柵池的設計考慮池內固形物的沉淀堆積渣斗排放，排渣閥選擇恰當，開閘通道流暢，無阻塞，能定期排入渣池內，與柵渣一起運至垃圾倉內作為垃圾焚燒。設計平均流量300 m3/d，總變化系數1.2，柵槽寬度600 mm，柵條間隙3 mm。

3.2 調節池

調節池的設計總有效容積保證足夠的水力停留時間和水質水量均化能力，以減輕對后續處理段的沖擊負荷。同時考慮池底沉泥不能太多，避免影響有效池容，在池中設置刮泥機和吸泥泵，定期排泥。調節池尺寸21 m×16 m×7 m，有效水深6.25 m，有效容積2 100 m3，2格，水力停留時間7 d。

3.3 混凝沉淀池

影響后續生化反應主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要采用混凝沉淀法，用鋁鹽做混凝劑，PAM做絮凝劑。

混合反應池:水量360 t/d，1座(2個格)，單座池型尺寸2.4 m ×1.2 m × 2.8 m，有效容積 7.2 m3，設攪拌器(2 臺，N=1.5 kW)。

混凝沉淀池:水量360 t/d，1座，單座池型尺寸4 m×2.4 m×4.7 m，有效容積24 m3，內設排泥設備、斜管填料等。

3.4 組合氣浮

污水進入組合氣浮裝置，可有效的去除水中的浮渣。設計水量360 t/d，1套，外形尺寸6 m ×4.5 m×2.5 m，設置排泥設備、排渣設備。

3.5 厭氧處理系統

1)調節預酸化池。

廢水經前端預處理后流入有效容積為150 m3的調節預酸化池，水力停留時間約為12 h。其作用是起到預酸化的作用，廢水中的有機污染物被酸化菌部分酸化為揮發性脂肪酸(VFA)。調節預酸化池配備連續運轉的潛水攪拌機以防止固形物沉淀和優化pH控制。

一個測量循環泵用于精確測量調節預酸化池的pH和溫度。pH通過投加NaOH或HCl來自動調節。池內設置蒸汽噴射器，根據溫度變化自動開啟蒸汽管道閥門向池內噴蒸汽以調節水溫，使水溫達到適合溫度范圍。

假設冬季進水溫度10℃，加熱廢水到35℃，核算需壓力4 bar的蒸汽0.555 t/h;本工程現場可提供蒸汽源，只考慮增設蒸汽支管，通過蒸汽噴射器給水解酸化池內混合液升溫。

調節預酸化池內裝有液位計以連續監測其液位。

2)UASB-Plus厭氧反應器。

廢水自調節預酸化池通過UASB-Plus供料泵被泵入UASBPlus反應器內，反應器的容積為1 890 m3，直徑10.2 m，高24 m，水力停留時間5.25 d，容積負荷7.8 kg/(m3·d)。在UASB-Plus厭氧反應器內高濃度廢水中大量的COD被生物降解并轉化為沼氣。

UASB-Plus反應器的供料流量由電磁流量計連續監測和記錄，進水流量由該電磁流量計和控制閥來自動控制。UASB-Plus反應器出水的pH值和溫度被連續監測。

3)保溫設計。

厭氧系統采用中溫厭氧工藝，利用廠區內現有蒸汽源對預水解酸化池的混合液進行加熱到35℃，然后提升進入厭氧反應系統。厭氧反應器殼體外圍用50 mm厚的聚氨酯泡沫噴涂用于罐體內混合液的保溫。泡沫的外側用彩鋼板包裹。

3.6 立環氧化溝

主要設計參數:水量360 t/d，1座，分3個廊道，尺寸33 m×7.5 m ×6.5 m(有效水深)，停留時間 13.4 d，鋼筋混凝土結構。

MLSS:4 000 mg/L，污泥齡15 d，污泥回流比100%，容積負荷0.43 kg/(m3·d)，污泥負荷 0.108 kg/(kg MLSS·d)，剩余污泥量:1 288 kg干泥/d。

主要設備:轉碟曝氣機、鼓風機、曝氣管、回流泵等。

3.7 沉淀池

與立環配套的沉淀池選用斜管沉淀池，主要設計參數:水量360 t/d，1座，單池尺寸6 m×6 m ×4.5 m，主要設備有斜管填料(φ80 ×1 m，36 m2)、污泥回流泵(1 臺，15 m3/h，H=10 m)、排泥泵(1 臺，20 m3/h，H=12 m)。

3.8 催化氧化池

水量360 t/d，1座，尺寸8 m×3 m×3 m，停留時間4 h。

主要設備:臭氧制備系統(空氣源，臭氧產氣量500 g/h)、回流泵、填料等。

3.9 CONTRAFAST

CONTRAFAST高效澄清池是一種高效的污泥接觸、澄清和濃縮系統，實現固液的有效分離。利用內外部污泥循環及斜管沉淀，此工藝最大表面負荷能達到14.67 m3/(m2·h)或者更高。而且CONTRAFAST澄清池產生的污泥含固量高，不需再設置污泥濃縮池，減少了占地和投資成本。

設計水量360 t/d，1套。

混合池0.6 m ×0.6 m ×2.4 m，反應池0.9 m ×0.9 m ×4.3 m，沉淀池1.5 m ×1.2 m ×6.4 m，斜管區面積:0.74 m2，沉淀池斜管區表面負荷:20.27 m3/(m2·h)。

3.10 儲泥池

調節池、混凝沉淀池、氣浮裝置、立環生化反應器及CONTRAFAST高效澄清池產生的剩余污泥收集于儲泥池中，用污泥輸送泵定時抽取進行脫水處理。

池型尺寸6 m×6 m×4.5 m，1座，主要設備:攪拌器(1臺，1.5 kW)、污泥輸送泵(1 臺，10 m3/h，H=20 m)。

3.11 污泥濃縮脫水機

帶式污泥脫水機對儲泥池的污泥進行脫水處理，最終產生含水率不大于80%的干泥，送往電廠焚燒。帶寬1 000 mm，不銹鋼304機架，1套。

3.12 投藥系統

用于混凝沉淀、高效澄清、調節酸堿度和生化系統所需各種藥劑的投加。物化處理需要投加的藥劑主要有 PAC，PAM，NaOH，生化工藝的調整藥劑主要是營養鹽。

本項目共需要4套藥劑投加系統:

1)聚合氯化鋁(PAC)加藥裝置。投加點:2個(一處是混凝沉淀池的混合池進水端，另一處是CONTRAFAST高效澄清池進水端);混凝沉淀池:干粉投加量1 000 mg/L，配置濃度10%，PAC溶液使用量180 L/h。CONTRAFAST高效澄清池:干粉投加量100 mg/L，配置濃度10%，PAC溶液使用量20 L/h。

2)聚丙烯酰胺(PAM)加藥裝置。投加點:2個(一處是混凝沉淀池的混合池進水端，另一處是CONTRAFAST高效澄清池進水端);混凝沉淀池:干粉投加量50 mg/L，配置濃度0.5%，PAM溶液使用量160 L/h。CONTRAFAST高效澄清池:干粉投加量5 mg/L，配置濃度0.5%，PAM溶液使用量20 L/h。

3)氫氧化鈉(NaOH)加藥裝置。本工程的垃圾滲濾液呈微酸性，為了滿足后續的物化和生化處理工藝的要求，需要調節其pH，投加一定量的堿液至反應系統前端，滿足物化和生化工藝所需的pH。

投加點:2個(一處是混凝沉淀池的混合池進水端，另一處是預水解酸化池內);混凝沉淀池:配置濃度20%，溶液使用量4 L/h。預水解酸化池:配置濃度20%，溶液使用量:1 L/h。

4)營養鹽投加系統。調整生化工藝系統的營養配比，保證生化池中的微生物能夠良好生長，完成污染物降解的使命。

投加點:1個(預水解酸化池內)，投加濃度85%，溶液使用量10 L/h。

4 結語

本工程鑒于垃圾焚燒廠滲濾液進水水質的特殊性，采用“厭氧預處理+立環循環氧化溝+臭氧催化氧化”的方法進行處理，并對各處理階段提出了工藝設計參數。

［1］劉 晉，蔣嵐嵐.垃圾焚燒廠滲瀝液處理技術的研究［J］.環境衛生，2010，28(sup):106-108.

［2］蔡 輝，熊向陽.探討我國垃圾滲瀝液處理技術發展歷程［J］.環境衛生工程，2010，18(4):10-12.

［3］夏世斌，劉俊新.立體循環一體化氧化溝處理城市污水研究［J］.中國給水排水，2002，18(6):1-4.

［4］鄧少林.城市規劃與城市環境保護［J］.山西建筑，2010，36(20):352-354.