預(yù)處理+UASB+MBR+NF+RO處理焚燒廠垃圾滲濾液的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

【摘要】：介紹了預(yù)處理+UASB+MBR+NF+RO工藝處理垃圾焚燒廠滲濾液的工藝流程、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行情況。運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該工藝對(duì)垃圾滲濾液的具有較高的去除率且有較高的穩(wěn)定性。處理后出水達(dá)《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)要求》（GB/T 19923-2005）

【關(guān)鍵詞】：垃圾滲濾液;上流式厭氧污泥床;超濾;納濾;反滲透

引言

中國(guó)的原生生活垃圾的典型特點(diǎn)是廚余物含量高、含水率高、有機(jī)物含量高，混合收集，相對(duì)熱值較低。因此，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒廠設(shè)計(jì)中，垃圾坑的儲(chǔ)存容量為3-7天的垃圾處理量;即垃圾在垃圾坑中儲(chǔ)存經(jīng)過(guò)3-7天的發(fā)酵熟化，以達(dá)到將垃圾中的水份瀝出，提高垃圾燃燒熱值的目的，從而減少輔助燃料投加，增加發(fā)電量，提高垃圾焚燒發(fā)電廠的效率。但同時(shí)也產(chǎn)生了滲濾液廢水的問(wèn)題。因此垃圾焚燒廠滲濾液具有以下特點(diǎn)[1-2]

1）污染物成份復(fù)雜多變、水質(zhì)變化大。由于焚燒廠滲濾液屬于原生滲濾液，未經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵、水解、酸化過(guò)程，通過(guò)質(zhì)譜分析，垃圾瀝濾液中有機(jī)物種類高達(dá)百余種，其中所含有機(jī)物大多為腐殖類高分子碳水化合物和中等分子量的灰黃霉酸類物質(zhì)，且內(nèi)含如苯、萘、菲等雜環(huán)芳烴化合物、多環(huán)芳烴、酚、醇類化合物、苯胺類化合物等難降解有機(jī)物，因而其水質(zhì)是相當(dāng)復(fù)雜的，污染物種類多，而且濃度存在短期波動(dòng)性和長(zhǎng)期變化的復(fù)雜性。

2）有機(jī)污染物濃度高（COD濃度高）。垃圾焚燒廠的滲濾液COD濃度較高一般在40000-80000mg/l左右，但可生化性較好，一般B/C大于0.4，單一采用傳統(tǒng)的生化處理工藝，很難將其處理到要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3）氨氮濃度高，垃圾焚燒廠的滲濾液氨氮濃度較高一般在1000-2000mg/l左右，如此高的氨氮濃度也為焚燒廠滲濾液處理帶來(lái)了難度，要求處理工藝具備較高的脫氮能力。

4）可生化性較好。其B/C不超過(guò)0.5，VFA含量在5g/L以上，易被微生物降解。

5）重金屬離子與鹽份含量高。由于垃圾中含有較多的重金屬離子與鹽份，滲濾液滲濾過(guò)程中將重金屬離子與鹽份帶入滲濾液中，造成滲濾液中的重金屬離子與鹽份含量較高，該點(diǎn)從滲濾液的電導(dǎo)率高達(dá)30000-40000us/cm可以看出。

6）焚燒廠滲濾液水量波動(dòng)較大。受垃圾收集、氣候、季節(jié)變化等因素影響，垃圾焚燒廠滲濾液水量波動(dòng)較大，特別是季節(jié)變化對(duì)滲濾液水量變化影響較大，一般夏天滲濾液產(chǎn)量較大，而冬天相對(duì)較少。

這里以某垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液為處理對(duì)象，介紹預(yù)處理+UASB+MBR+NF+RO的組合工藝的設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況。

1、工程概況

本滲濾液處理系統(tǒng)主要處理：生活垃圾滲濾液及垃圾卸料平臺(tái)沖洗水;考慮到垃圾運(yùn)來(lái)前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)壓縮，含水率按30%計(jì)算;垃圾卸料平臺(tái)按每天沖洗一次計(jì)算，確定本項(xiàng)工程規(guī)模為200m3/d。

水質(zhì)參照焚燒廠滲濾液典型水質(zhì)參數(shù)及本地區(qū)垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液水樣檢測(cè)數(shù)據(jù)確定本項(xiàng)目主要水質(zhì)參數(shù)，見(jiàn)下表;出水水質(zhì)達(dá)《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)要求》（GB/T 19923-2005）

表 滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)水質(zhì)

項(xiàng)目 PH COD

（mg/L） NH3-N

（mg/L） SS

（mg/L） TP

（mg/L）

進(jìn)水 5～8 50000 2500 2000 15

出水 6～9 60 15 — 1

2、處理工藝流程

滲濾液首先從垃圾焚燒廠集水池通過(guò)水泵打入預(yù)處理系統(tǒng)（格柵間），經(jīng)過(guò)格柵的過(guò)濾去除纖維物及大顆粒的雜質(zhì)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi);調(diào)節(jié)池進(jìn)入U(xiǎn)ASB罐體前需檢查UASB罐中溫度及原水溫度，若有必要?jiǎng)t可通過(guò)管道蒸汽加熱系統(tǒng)將調(diào)節(jié)池出水加熱至UASB運(yùn)行所需溫度后進(jìn)入U(xiǎn)ASB罐底部。UASB系統(tǒng)處理后水通過(guò)自流流至MBR反硝化池前端;通過(guò)AO生化系統(tǒng)硝化—反硝化反應(yīng)脫氮后出水至超濾系統(tǒng)完成固液分離。超濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)殺菌后進(jìn)入NF系統(tǒng)截留不可生化的大分子有機(jī)物及二價(jià)鹽、無(wú)機(jī)物等，納濾清液進(jìn)入RO系統(tǒng)進(jìn)一步截留部分鹽分及不可生化的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等;RO產(chǎn)水排至廠區(qū)工業(yè)冷卻水水池中，用于工業(yè)冷卻循環(huán)水補(bǔ)水;超濾分離出來(lái)的污泥回流至生化系統(tǒng)及污泥濃縮池中（需要排泥時(shí)），納濾、反滲透產(chǎn)生的濃縮液排至焚燒廠濃縮液水池，用于爐渣冷卻、飛灰制磚及濕式除硫[3]。

污泥濃縮池中污泥采用離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，產(chǎn)生的污泥含水率在80%以下通過(guò)污泥車送至垃圾堆放區(qū)，隨垃圾一起進(jìn)爐內(nèi)焚燒。離心脫水機(jī)產(chǎn)生的上清液則通過(guò)管道回流至生化系統(tǒng)中進(jìn)行處理。

3、各工藝段的處理效果

滲濾液處理單元及處理效果一覽表

序 號(hào) 處理

單元 COD（mg/L） BOD5 （mg/L） NH3-N（mg/L） SS（mg/L） PH

1 調(diào)節(jié)池 50000 25000 2500 2000 5-8

2 UASB罐 12000 5500 2500 800 6-8

3 A/O池 800 120 15 5 6-9

4 超濾 450 80 15 5 6-9

5 納濾 <100 <20 15 <5 6-9

6 反滲透 <60 10 15 — 6-9

4、構(gòu)建筑物及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)

（1）調(diào)節(jié)池

因垃圾滲濾液隨季節(jié)波動(dòng)較大，為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，減少后續(xù)系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊;結(jié)合國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)考慮調(diào)節(jié)池7天以上的水力停留時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總?cè)萘?700m3，有效容積1590m3，保護(hù)水深0.5m，尺寸為17.0m*12.0m*8.0m，半地下鋼筋混凝土環(huán)氧樹(shù)脂防腐結(jié)構(gòu)。為了保證調(diào)節(jié)池內(nèi)水質(zhì)均勻，現(xiàn)配備兩臺(tái)推流攪拌機(jī)P=5.5kw，安置在調(diào)節(jié)池對(duì)角位置;考慮后續(xù)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的特性，調(diào)節(jié)池配備兩臺(tái)自吸泵 Q=10m3/h，H=25m。

（2）UASB罐

UASB罐尺寸為D 11m*23m，現(xiàn)場(chǎng)制作，總有效容積1900m3。設(shè)計(jì)流量200t/d，容積負(fù)荷（以COD計(jì)）為4kg/（m3.d），COD去除率75%左右。UASB通過(guò)三相分離器進(jìn)行三相分離，沼氣通過(guò)除臭風(fēng)機(jī)加壓送至焚燒爐一次風(fēng)機(jī)負(fù)壓區(qū)，通過(guò)焚燒爐一次風(fēng)機(jī)輸送至爐膛內(nèi)助燃，提高資源的利用率。UASB配備兩臺(tái)循環(huán)泵 Q=100m3/h，H=25m（水泵一用一備）。

（3）MBR系統(tǒng)[4]

MBR系統(tǒng)分為AO系統(tǒng)：反硝化池、硝化池及超濾系統(tǒng);AO系統(tǒng)中反硝化池有效容積400m3、尺寸為7.0m*8.5m*8.0m，硝化池有效容積1000m3、尺寸為17.0m*8.5m*8.0m，采用半地下鋼筋混凝土環(huán)氧樹(shù)脂防腐結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)污泥濃度MLSS 15mg/L，采用射流曝氣系統(tǒng)，氧利用率高達(dá)30%;AO系統(tǒng)主要設(shè)備如下：

表：AO系統(tǒng)主要設(shè)備清單

序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單位 備注

1 潛水?dāng)嚢铏C(jī) P=2.2kw，有效水深7.5m 2 臺(tái) 帶導(dǎo)桿

2 射流循環(huán)泵 Q=400～450m3/h，H=12m 2 臺(tái) 一用一備

3 射流曝氣器 專用負(fù)壓免維護(hù)式 2 套 非標(biāo)

4 冷卻塔 Q=360m3/h N=11kw 1 玻璃鋼

5 板式換熱器 Q=180m3/h 換熱120m2 1 臺(tái)

6 硝酸鹽回流泵 Q=180m3/h，H=15m 2 臺(tái) 一用一備

7 冷卻水泵 Q=180m3/h H=15m 1 臺(tái)

8 鼓風(fēng)機(jī) Q=21.10m3/min H=8m P=45kw 3 臺(tái) 兩用一備

超濾系統(tǒng)采用特里高管式超濾膜，共6支3m 8寸管式超濾膜，每支膜擁有27.2m2膜過(guò)濾面積;該外置式管式超濾膜以其優(yōu)異的強(qiáng)度、PVDF材料的耐污染性和運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便性得到認(rèn)可。設(shè)計(jì)通量高達(dá)70～100L/（m2.h）[5]，過(guò)濾精度可達(dá)30nm，8mm的大通道可以將污泥有效截留并且不會(huì)造成膜管堵塞和污堵。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量為240m3/d，考慮20小時(shí)運(yùn)行時(shí)間，4小時(shí)維護(hù)時(shí)間。

（4）NF及RO系統(tǒng)

納濾系統(tǒng)由4支維賽博膜殼，每支膜殼內(nèi)有5支陶氏海水淡化膜，共20支膜組成。考慮到運(yùn)行穩(wěn)定及膜的性能，設(shè)計(jì)回收率85%，設(shè)計(jì)處理能力240m3/d;反滲透膜系統(tǒng)由4支維賽博膜殼，每支膜殼內(nèi)有5支陶氏海水淡化膜，共20支膜組成，考慮到運(yùn)行穩(wěn)定及膜的性能，設(shè)計(jì)回收率為75%，設(shè)計(jì)處理能力200m3/d。反滲透產(chǎn)水排至焚燒廠工業(yè)冷卻循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)，NF及RO濃縮液通過(guò)濃水泵送至焚燒廠濃縮液集水池中，用于爐渣冷卻、飛灰制磚、濕式除硫。NF及RO系統(tǒng)主要設(shè)備如下表：

表：NF及RO系統(tǒng)主要設(shè)備

序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單位 備注

1 納濾進(jìn)水泵 Q=10m3/h，H=35m 2 臺(tái)

2 納濾增壓泵 Q=28m3/h，H=70m 1 臺(tái)

3 管道混合器 DN65 1 套 非標(biāo)

4 納濾保安過(guò)濾器 DN80 PP噴熔濾芯 過(guò)濾精度5微米 1 臺(tái)

5 納濾膜元件 37m2，過(guò)濾孔徑1mm 20 支

6 納濾膜殼 WAVE-300P-8-1R2R-H-5-WH 4 支

7 濃水泵 Q=18m3/h，H=40m 2 臺(tái)

8 反滲透進(jìn)水泵 Q=10m3/h，H=35m 2 臺(tái)

9 反滲透高壓泵 Q=20m3/h H=400m 1 臺(tái)

10 反滲透保安過(guò)濾器 DN65 PP噴熔濾芯 過(guò)濾精度5微米 1 臺(tái)

11 反滲透膜 SW30HRLE-400i 支 20

12 反滲透膜殼 WAVE-600P-8-1R2R-H-5-WH 支 4

（5）污泥濃縮池

考慮到污泥濃縮池收集來(lái)自調(diào)節(jié)池、UASB罐、生化池中剩余污泥，設(shè)計(jì)有效容積137.5m3，設(shè)計(jì)水深7.5m，保護(hù)標(biāo)高0.5m。污泥濃縮池上清液自流排至生化池中，達(dá)到污泥濃縮的目的。尺寸為5m*5m*8m。污泥脫水系統(tǒng)通過(guò)污泥螺桿泵將濃縮污泥輸送至離心脫水機(jī)內(nèi)脫水，脫水上清液排至生化池中，排出污泥通過(guò)自卸污泥車送至垃圾坑中隨垃圾一起入爐膛焚燒。

（6）綜合用房

超濾間 " " " " " " " "8.4m ×14.9m=125 m2

污泥脫水間 " " " " " "6.04m ×12.52m=101 m2

化驗(yàn)室 " " " " " " " "4.26m ×4.24m=18 m2

中控室 " " " " " " " "4.14m ×4.24m=18 m2

PLC間 " " " " " " " "3.34m ×4.24m=14 m2

配電間 " " " " " " " "3.46m ×4.24m=15 m2

5、系統(tǒng)運(yùn)行情況

該工藝經(jīng)過(guò)60d的調(diào)試運(yùn)行后，達(dá)到200m3/d的處理量，其在滿負(fù)荷運(yùn)行階段測(cè)得的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值的平均值如下表所示（1個(gè)月）。

表：各系統(tǒng)運(yùn)行效果

處理單元 COD BOD5 NH3-N SS

原水 進(jìn)水（mg/L） 49873 26316 2420 1600

調(diào)節(jié)池 出水（mg/L） 48050 26100 2420 1000

UASB罐 出水（mg/L） 11582 5422 2481 800

A/O池 出水（mg/L） 576 62 13 -

超濾 出水（mg/L） 331 33 7.3 4

納濾 出水（mg/L） 84 12 3.5 3

反滲透 出水（mg/L） 42 6 1.6 -

總?cè)コ剩?） 99.91 99.97 99.93 99.81

6、結(jié)論

（1）采用預(yù)處理+調(diào)節(jié)池+UASB+MBR+NF+RO的組合工藝處理生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液，取得了較好的效果，出水各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)要求》（GB/T 19923-2005）中的冷卻用水標(biāo)準(zhǔn)，符合焚燒廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求;

（2）UASB罐出水COD過(guò)低時(shí)會(huì)導(dǎo)致A/O系統(tǒng)去除氨氮效果降低，合理控制C/N比有助于氨氮的去除，以及A/O系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;

（3）納濾、反滲透濃水處理方式有助于緩解濃水處理的壓力，使得運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)合理;

（4）高效UASB罐能將大分子有機(jī)物有效去除，A/O系統(tǒng)去除氨氮效果明顯;

參考文獻(xiàn)

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