垃圾焚燒廠垃圾滲濾液處置技術(shù)

朱 映

【摘 要】垃圾焚燒廠滲濾液是一種高濃度且難處置的廢水，對垃圾焚燒廠的工藝技術(shù)要求比較高。本文結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例，闡述了垃圾焚燒廠滲濾液處置技術(shù)及主要的系統(tǒng)參數(shù)，重點(diǎn)就垃圾焚燒廠滲濾液處理系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試及運(yùn)行情況進(jìn)行探討，以供業(yè)界人士參考。

【關(guān)鍵詞】垃圾焚燒廠；滲濾液；處置技術(shù)；運(yùn)行調(diào)試

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市生活垃圾排放量日益增加，對于生活垃圾的處置采用焚燒的形式也越來越多，同時(shí)垃圾焚燒廠與生活垃圾填埋場一樣，也面臨著垃圾滲濾液的處置問題。垃圾滲濾液中含有大量金屬離子、氨氮等污染物及有毒有機(jī)污染物，且濃度變化往往很大，水質(zhì)十分復(fù)雜，而垃圾焚燒廠滲濾液與填埋場滲濾液特性有較大的區(qū)別，在處置上也存在一定的差異性。為此，本文重點(diǎn)探討了垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的處置技術(shù)，并進(jìn)行必要的系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，該垃圾滲濾液處置后的出水水質(zhì)可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的三級標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對COD、氨氮的去除率都達(dá)到了98%以上，調(diào)試結(jié)果到達(dá)了預(yù)期的效果。

1.工程概況

某垃圾滲濾液處理工程，設(shè)計(jì)規(guī)模為400m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的三級標(biāo)準(zhǔn)。該工程總占地面積為4600m2，其中預(yù)留提標(biāo)場地。

2.滲濾液處理工藝

垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液成分復(fù)雜，污染物濃度高且隨不同時(shí)間有較大波動，產(chǎn)生量隨季節(jié)變化波動較大，需采取切合實(shí)際、有效的工藝路線，確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)、選用適合的工藝設(shè)備并配備合理的自控設(shè)施，以節(jié)能增效，在確保處理能力及效果的基礎(chǔ)上，方便運(yùn)行管理、降低工程造價(jià)和運(yùn)行成本。本工程采用的工藝流程如圖1所示。

該工程設(shè)計(jì)工藝包括調(diào)節(jié)池、混合反應(yīng)沉淀池、厭氧UBF處理系統(tǒng)、好氧SBR處理系統(tǒng)、浸沒式超濾膜處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)及除臭系統(tǒng)，此外預(yù)留了納濾處理系統(tǒng)場地。垃圾滲濾液從垃圾儲倉收集池由泵提升過濾后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，池內(nèi)設(shè)攪拌以防止懸浮物沉淀。經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量后，用泵送至混合/反應(yīng)/沉淀池，去除部分大顆粒有機(jī)物和無機(jī)物后進(jìn)入加溫池，利用電廠蒸汽余熱使水溫保持在35℃，而后進(jìn)入U(xiǎn)BF進(jìn)行厭氧生化處理，去除90%以上的COD，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)收集處理后綜合利用。厭氧池出水進(jìn)入SBR反應(yīng)池，采用射流曝氣和序批式反應(yīng)，去除90%以上的氨氮，然后進(jìn)入浸沒式超濾膜系統(tǒng)，去除水中有機(jī)污染物，確保出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

沉淀池、厭氧系統(tǒng)及好氧系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥均排至污泥濃縮池進(jìn)行減量化處理，再經(jīng)泵送至離心脫水機(jī)脫水干化。調(diào)節(jié)池、混合反應(yīng)沉淀池及污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氣收集后送焚燒電廠焚燒處理。

3.主要處理單元的設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1調(diào)節(jié)池

在垃圾滲濾液處理工程中，調(diào)節(jié)池不但起著調(diào)質(zhì)調(diào)量的作用，還具有事故池的作用。設(shè)調(diào)節(jié)池2座，半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸（L×B×H）為33.5m×12.0m×6.0m，有效水深為5.0m，水力停留時(shí)間（HRT）為10d，池內(nèi)設(shè)液下攪拌器以保持整池的內(nèi)部循環(huán)流動，避免池體內(nèi)部產(chǎn)生死角而導(dǎo)致固體顆粒的沉淀、沉積。

3.2厭氧處理系統(tǒng)

厭氧生物反應(yīng)系統(tǒng)選用兩級UBF，中溫消化。采用潛水?dāng)嚢铏C(jī)作為內(nèi)循環(huán)裝置，池外設(shè)置污泥循環(huán)泵，二級UBF出水進(jìn)入脫氣沉淀池進(jìn)行脫氣沉淀，確保出水效果。設(shè)2座處理池，每座2格，單格尺寸（L×B×H）=12.5m×8.0m×11.0m，有效水深為10.0m，半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，容積負(fù)荷為4.0kgCOD/（m3·d），容積產(chǎn)氣率為1.6m3/（m3·d），水力停留時(shí)間為10d。采用多點(diǎn)布水，定點(diǎn)排泥。

3.3好氧處理系統(tǒng)

好氧處理采用SBR工藝，設(shè)SBR反應(yīng)池4座，單座尺寸（L×B×H）為13.0m×9.5m×6.0m，有效水深為5.0m，半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，污泥負(fù)荷為0.2kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥濃度為7000mg/L，運(yùn)行周期為12h，其中進(jìn)水?dāng)嚢钑r(shí)間為1.0h、曝氣反應(yīng)時(shí)間為8.0h、沉淀時(shí)間為1.5h、排水時(shí)間為1.0h、閑置時(shí)間為0.5h。

由于好氧反應(yīng)屬于升溫過程，溫度最高升到38℃以上，對好氧系統(tǒng)生化反應(yīng)有影響，同時(shí)出水溫度過高易造成熱污染。為防止好氧系統(tǒng)崩潰，設(shè)計(jì)了降溫系統(tǒng)：引入電廠冷媒水，通過板式換熱器進(jìn)行冷卻水與SBR滲濾液的換熱，使SBR池水溫在曝氣時(shí)溫度得到降低，并確保2～3h內(nèi)池溫降至35℃左右。

3.4浸沒式超濾膜系統(tǒng)

膜箱采用多組多池結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)由內(nèi)置超濾膜池、中空纖維膜組件、鹽酸儲罐、調(diào)節(jié)pH加酸裝置等組成。共設(shè)膜池4組，采用鋼混結(jié)構(gòu)，每組內(nèi)設(shè)550m2膜組件1套，通量為9.3L/（m2·h），有效工作時(shí)間為16.5h。由于電廠滲濾液碳酸根等緩沖離子多，容易結(jié)垢，因此調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值非常重要，可以緩解膜污堵的頻率，保證出水水質(zhì)。

4.運(yùn)行調(diào)試

為了保證滲濾液處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使處理后的滲濾液達(dá)標(biāo)排放，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，以檢驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，檢驗(yàn)土建工程和安裝工程的質(zhì)量，檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行性能。

4.1混合/反應(yīng)/沉淀池

根據(jù)已建滲濾液處理站運(yùn)行方式及處理效果，本次調(diào)試取消混合/反應(yīng)池的混凝功能，并取消投加石灰，垃圾滲濾液按照設(shè)計(jì)停留時(shí)間從系統(tǒng)經(jīng)過后進(jìn)入U(xiǎn)BF。預(yù)處理系統(tǒng)對COD、SS的去除率分別為15%和50%左右。

4.2厭氧系統(tǒng)

UBF反應(yīng)器的調(diào)試是工程調(diào)試的關(guān)鍵。當(dāng)接種污泥量投足后，控制滲濾液分批進(jìn)料，啟動運(yùn)行厭氧反應(yīng)處理裝置間歇運(yùn)行。每批滲濾液進(jìn)入后，反應(yīng)器間歇運(yùn)行。反應(yīng)裝置在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行厭氧代謝，使接種的污泥或增殖的污泥暫時(shí)聚集，或附著于填料表面，而非隨水流失，經(jīng)若干天反應(yīng)大部分有機(jī)物被分解后，再進(jìn)第二批滲濾液。

UBF反應(yīng)器的接種污泥來自城市污水處理廠脫水后污泥（含水率為75%），污泥接種量為5～10kgVSS/m3。進(jìn)泥方式：4座UBF池同時(shí)進(jìn)泥，每池需投加污泥40t，合計(jì)為160t，每池投料比例為40t污水廠脫水后污泥+920m3清水+80m3電廠垃圾滲濾液，并適量投加其他滲濾液處理站的厭氧污泥以加快調(diào)試進(jìn)度。污泥接種工作歷時(shí)16d，而后開始投加滲濾液。

通過半個(gè)月的調(diào)試，沼氣火炬點(diǎn)燃成功，沼氣中甲烷濃度為75%～80%，對COD去除率達(dá)到85%左右，厭氧系統(tǒng)啟動成功。在低負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行期（HRT=30d），進(jìn)水量為135m3/d，厭氧系統(tǒng)對COD的去除率逐漸從85%提高到90%以上。

4.3好氧系統(tǒng)

好氧系統(tǒng)的接種污泥采用城市污水廠脫水污泥，污泥接種量為15t/池，合計(jì)為60t。污泥接種完成后，系統(tǒng)開始接收滲濾液，進(jìn)行帶負(fù)荷調(diào)試。由于滲濾液本身的特殊性，微生物需要一定的馴化過程才能夠逐漸適應(yīng)，運(yùn)行初期系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷和曝氣量需低于正常運(yùn)行期的參數(shù)，隨著馴化時(shí)間的增加，滲濾液比例逐漸增加。通過8d的調(diào)試，SBR池的SV30基本維持在30%～40%，pH值為7.5～7.9，溫度為33～36℃，生物相較好。出水COD約為500～700mg/L，NH3-N約為10～20mg/L。

4.4超濾膜處理系統(tǒng)

膜系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，初期進(jìn)行清水調(diào)試，待SBR出水達(dá)到膜進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

5.運(yùn)行情況

整個(gè)調(diào)試運(yùn)行時(shí)間從2011年6月3日起，至8月25日達(dá)到400m3/d的處理量，滿負(fù)荷運(yùn)行期間測定的水質(zhì)數(shù)據(jù)平均值如表2所示。從表2可看出，整套系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)處理效果，滿足排放要求。

該工程總投資約為2400萬元，噸水投資約為6萬元。運(yùn)行期間電耗為8.37kW·h/m3，電價(jià)按0.646元/（kW·h）計(jì)，則電費(fèi)為5.41元/m3；藥劑費(fèi)主要為厭氧系統(tǒng)營養(yǎng)鹽以及污泥脫水藥劑，約為0.39元/m3；配備8人，工資按2500元/（月·人）計(jì)，則人工費(fèi)為1.67元/m3；日常維護(hù)及維修費(fèi)用約為1.25元/m3。綜上所述，噸水直接運(yùn)行費(fèi)用=電費(fèi)+藥劑費(fèi)+人工費(fèi)+日常維護(hù)及維修費(fèi)=8.72元/m3。

6.結(jié)論

通過探討垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的處置技術(shù)，采取調(diào)節(jié)池/混合反應(yīng)沉淀池/厭氧UBF系統(tǒng)/SBR系統(tǒng)/浸沒式超濾膜處理系統(tǒng)組合工藝對垃圾滲濾液進(jìn)行處置。最終調(diào)試結(jié)果表明，經(jīng)過處置后的出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的三級標(biāo)準(zhǔn)，并且該系統(tǒng)在調(diào)試過程中運(yùn)行穩(wěn)定，沒有產(chǎn)生二次污染，取得了較好的綜合效益。

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