某生活垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝設(shè)計(jì)

王 瑞 張?jiān)葡?賴參森

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

0 引言

垃圾焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種“二次污染”，包括滲濾液，垃圾滲濾液需經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后才能排放。焚燒法處理垃圾須將新鮮垃圾在垃圾儲(chǔ)坑3 d～5 d進(jìn)行發(fā)酵熟化，以達(dá)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(shù)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液有所差別［1］，滲濾液處理工藝經(jīng)過(guò)多年研究和發(fā)展，形成了由多種工藝相結(jié)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(wàn)t，利用余熱發(fā)電，余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組配置為中溫中壓，余熱鍋爐2臺(tái)(單臺(tái)蒸發(fā)量43.4 t/h)，汽輪發(fā)電機(jī)組為2臺(tái)10 MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。垃圾焚燒廠的滲濾液處理規(guī)模按300 m3/d設(shè)計(jì)，采用“厭氧預(yù)處理+立環(huán)循環(huán)氧化溝+臭氧催化氧化”的處理工藝。

1 進(jìn)出水水質(zhì)

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(lái)一定的難度。由于垃圾焚燒廠已運(yùn)行1年，且對(duì)滲濾液進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，進(jìn)水水質(zhì)如表1所示，出水水質(zhì)達(dá)到CJ 3082-1999污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 垃圾滲濾液處理站進(jìn)水、出水水質(zhì)

2 工藝流程

垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)細(xì)格柵后，除去滲濾液中的懸浮物及漂浮物，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，由于進(jìn)水SS含量很高，利用混凝沉淀和氣浮法去除SS，經(jīng)泵提升至UASB上流式厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)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(jìn)入立環(huán)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(shè)計(jì)

3.1 細(xì)格柵

格柵設(shè)置于格柵池內(nèi)，柵后調(diào)節(jié)池的設(shè)置與格柵間共壁，格柵池的設(shè)計(jì)考慮池內(nèi)固形物的沉淀堆積渣斗排放，排渣閥選擇恰當(dāng)，開(kāi)閘通道流暢，無(wú)阻塞，能定期排入渣池內(nèi)，與柵渣一起運(yùn)至垃圾倉(cāng)內(nèi)作為垃圾焚燒。設(shè)計(jì)平均流量300 m3/d，總變化系數(shù)1.2，柵槽寬度600 mm，柵條間隙3 mm。

3.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)總有效容積保證足夠的水力停留時(shí)間和水質(zhì)水量均化能力，以減輕對(duì)后續(xù)處理段的沖擊負(fù)荷。同時(shí)考慮池底沉泥不能太多，避免影響有效池容，在池中設(shè)置刮泥機(jī)和吸泥泵，定期排泥。調(diào)節(jié)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(shí)間7 d。

3.3 混凝沉淀池

影響后續(xù)生化反應(yīng)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(yīng)池:水量360 t/d，1座(2個(gè)格)，單座池型尺寸2.4 m ×1.2 m × 2.8 m，有效容積 7.2 m3，設(shè)攪拌器(2 臺(tái)，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(nèi)設(shè)排泥設(shè)備、斜管填料等。

3.4 組合氣浮

污水進(jìn)入組合氣浮裝置，可有效的去除水中的浮渣。設(shè)計(jì)水量360 t/d，1套，外形尺寸6 m ×4.5 m×2.5 m，設(shè)置排泥設(shè)備、排渣設(shè)備。

3.5 厭氧處理系統(tǒng)

1)調(diào)節(jié)預(yù)酸化池。

廢水經(jīng)前端預(yù)處理后流入有效容積為150 m3的調(diào)節(jié)預(yù)酸化池，水力停留時(shí)間約為12 h。其作用是起到預(yù)酸化的作用，廢水中的有機(jī)污染物被酸化菌部分酸化為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。調(diào)節(jié)預(yù)酸化池配備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的潛水?dāng)嚢铏C(jī)以防止固形物沉淀和優(yōu)化pH控制。

一個(gè)測(cè)量循環(huán)泵用于精確測(cè)量調(diào)節(jié)預(yù)酸化池的pH和溫度。pH通過(guò)投加NaOH或HCl來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。池內(nèi)設(shè)置蒸汽噴射器，根據(jù)溫度變化自動(dòng)開(kāi)啟蒸汽管道閥門向池內(nèi)噴蒸汽以調(diào)節(jié)水溫，使水溫達(dá)到適合溫度范圍。

假設(shè)冬季進(jìn)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(xiàn)場(chǎng)可提供蒸汽源，只考慮增設(shè)蒸汽支管，通過(guò)蒸汽噴射器給水解酸化池內(nèi)混合液升溫。

調(diào)節(jié)預(yù)酸化池內(nèi)裝有液位計(jì)以連續(xù)監(jiān)測(cè)其液位。

2)UASB-Plus厭氧反應(yīng)器。

廢水自調(diào)節(jié)預(yù)酸化池通過(guò)UASB-Plus供料泵被泵入U(xiǎn)ASBPlus反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器的容積為1 890 m3，直徑10.2 m，高24 m，水力停留時(shí)間5.25 d，容積負(fù)荷7.8 kg/(m3·d)。在UASB-Plus厭氧反應(yīng)器內(nèi)高濃度廢水中大量的COD被生物降解并轉(zhuǎn)化為沼氣。

UASB-Plus反應(yīng)器的供料流量由電磁流量計(jì)連續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄，進(jìn)水流量由該電磁流量計(jì)和控制閥來(lái)自動(dòng)控制。UASB-Plus反應(yīng)器出水的pH值和溫度被連續(xù)監(jiān)測(cè)。

3)保溫設(shè)計(jì)。

厭氧系統(tǒng)采用中溫厭氧工藝，利用廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有蒸汽源對(duì)預(yù)水解酸化池的混合液進(jìn)行加熱到35℃，然后提升進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)系統(tǒng)。厭氧反應(yīng)器殼體外圍用50 mm厚的聚氨酯泡沫噴涂用于罐體內(nèi)混合液的保溫。泡沫的外側(cè)用彩鋼板包裹。

3.6 立環(huán)氧化溝

主要設(shè)計(jì)參數(shù):水量360 t/d，1座，分3個(gè)廊道，尺寸33 m×7.5 m ×6.5 m(有效水深)，停留時(shí)間 13.4 d，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

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

主要設(shè)備:轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣管、回流泵等。

3.7 沉淀池

與立環(huán)配套的沉淀池選用斜管沉淀池，主要設(shè)計(jì)參數(shù):水量360 t/d，1座，單池尺寸6 m×6 m ×4.5 m，主要設(shè)備有斜管填料(φ80 ×1 m，36 m2)、污泥回流泵(1 臺(tái)，15 m3/h，H=10 m)、排泥泵(1 臺(tái)，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(shí)間4 h。

主要設(shè)備:臭氧制備系統(tǒng)(空氣源，臭氧產(chǎn)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)固液的有效分離。利用內(nèi)外部污泥循環(huán)及斜管沉淀，此工藝最大表面負(fù)荷能達(dá)到14.67 m3/(m2·h)或者更高。而且CONTRAFAST澄清池產(chǎn)生的污泥含固量高，不需再設(shè)置污泥濃縮池，減少了占地和投資成本。

設(shè)計(jì)水量360 t/d，1套。

混合池0.6 m ×0.6 m ×2.4 m，反應(yīng)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(qū)面積:0.74 m2，沉淀池斜管區(qū)表面負(fù)荷:20.27 m3/(m2·h)。

3.10 儲(chǔ)泥池

調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、氣浮裝置、立環(huán)生化反應(yīng)器及CONTRAFAST高效澄清池產(chǎn)生的剩余污泥收集于儲(chǔ)泥池中，用污泥輸送泵定時(shí)抽取進(jìn)行脫水處理。

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

3.11 污泥濃縮脫水機(jī)

帶式污泥脫水機(jī)對(duì)儲(chǔ)泥池的污泥進(jìn)行脫水處理，最終產(chǎn)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(jī)架，1套。

3.12 投藥系統(tǒng)

用于混凝沉淀、高效澄清、調(diào)節(jié)酸堿度和生化系統(tǒng)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(diào)整藥劑主要是營(yíng)養(yǎng)鹽。

本項(xiàng)目共需要4套藥劑投加系統(tǒng):

1)聚合氯化鋁(PAC)加藥裝置。投加點(diǎn):2個(gè)(一處是混凝沉淀池的混合池進(jìn)水端，另一處是CONTRAFAST高效澄清池進(jìn)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(diǎn):2個(gè)(一處是混凝沉淀池的混合池進(jìn)水端，另一處是CONTRAFAST高效澄清池進(jìn)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(xù)的物化和生化處理工藝的要求，需要調(diào)節(jié)其pH，投加一定量的堿液至反應(yīng)系統(tǒng)前端，滿足物化和生化工藝所需的pH。

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

4)營(yíng)養(yǎng)鹽投加系統(tǒng)。調(diào)整生化工藝系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)配比，保證生化池中的微生物能夠良好生長(zhǎng)，完成污染物降解的使命。

投加點(diǎn):1個(gè)(預(yù)水解酸化池內(nèi))，投加濃度85%，溶液使用量10 L/h。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程鑒于垃圾焚燒廠滲濾液進(jìn)水水質(zhì)的特殊性，采用“厭氧預(yù)處理+立環(huán)循環(huán)氧化溝+臭氧催化氧化”的方法進(jìn)行處理，并對(duì)各處理階段提出了工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。

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

［2］蔡 輝，熊向陽(yáng).探討我國(guó)垃圾滲瀝液處理技術(shù)發(fā)展歷程［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2010，18(4):10-12.

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

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