淺析吉林市南三道垃圾滲瀝液處理場滲瀝液處理工藝流程設(shè)計

王海宇，李金屏，李　凱，王　?。质协h(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，吉林　吉林　132001）

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淺析吉林市南三道垃圾滲瀝液處理場滲瀝液處理工藝流程設(shè)計

王海宇，李金屏，李凱，王健
（吉林市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所，吉林吉林132001）

【摘要】根據(jù)吉林市垃圾滲瀝液的特點和處理現(xiàn)狀，新建了南三道垃圾滲瀝液處理場，采用中溫厭氧+MBR膜處理+RO反滲透工藝處理滲瀝液，經(jīng)過穩(wěn)定試運行后，該系統(tǒng)出水水質(zhì)達到GB 16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)中表2排放標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾；滲瀝液；反滲透

1　工程概述

吉林市垃圾滲瀝液處理場是吉林市針對環(huán)境保護要求而進行的擴建項目，工程設(shè)計能力為300t/d，工程質(zhì)量和環(huán)保部門均驗收合格，滲瀝液及生活、生產(chǎn)所產(chǎn)生的污水經(jīng)處理達到國標(biāo)二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2　工程進出水水質(zhì)

新建設(shè)的滲瀝液處理系統(tǒng)，設(shè)計進出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1　垃圾滲瀝液處理站進出水水質(zhì)設(shè)計指標(biāo)

3　滲瀝液水質(zhì)水量特點

吉林市地處東北地區(qū)，氣候寒冷干燥。垃圾滲瀝液的水質(zhì)成分非常復(fù)雜，既有高濃度有機污染物，又有金屬、無機鹽類、細菌等有毒有害物質(zhì)。滲瀝液的水量變化很大。一般情況下，冬季水量較少，污染物濃度較高；夏季雨季水量較多，污染物濃度較低。垃圾滲瀝液中營養(yǎng)比例失調(diào)，相對COD、BOD含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高。

4　滲瀝液處理現(xiàn)狀

在建設(shè)垃圾滲瀝液處理場之前采用場外處理方法。使用污水罐車將滲瀝液運到污水處理廠與城市生活污水合并處理，利用生活污水對高濃度的垃圾滲瀝液進行稀釋、緩沖。但是運輸費用高，而且滲瀝液所特有的水質(zhì)特征可能會造成城市生活污水處理站的沖擊負荷，甚至破壞城市污水處理站的正常運行。為降低成本，垃圾場新建了1座滲瀝液處理場。垃圾滲瀝液在場內(nèi)即可無害化處理。

5　滲瀝液處理工藝設(shè)計

5.1工藝優(yōu)點

1） 該工藝系統(tǒng)在-20～43℃的露天環(huán)境下和在較大的風(fēng)、雪、雨等惡劣自然條件下可正常工作。

2） 有高負荷污水處理能力，確保出水達到GB 16889—2008表2限值；能適應(yīng)水質(zhì)、水量的波動，確保系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定運行。

3） 能保證較高的氨氮去除能力，出水氨氮穩(wěn)定達標(biāo)。

4） 工藝達到要求的處理能力和處理效果，處理出水須符合國家標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保要求，設(shè)計符合國家規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

5） 能夠?qū)崿F(xiàn)污染物減量化、無害化、資源化，徹底地減小、消除污染物對環(huán)境的危害。

6） 處理工藝不但能夠有效地降解有機污染物，同時還能夠處理那些不能為生物所降解的污染物，避免其對環(huán)境的再次污染。

7） 生產(chǎn)運行管理方便，操作維護簡單，在保證處理效果的前提下，自動化程度較高，可以減輕職工的勞動強度。

8） 具有一定的抗沖擊負荷能力，容易進行調(diào)整，能夠適應(yīng)水質(zhì)及水量的變化。

吉林市生活垃圾處理中心垃圾滲瀝液處理場滲瀝液處理系統(tǒng)采用中溫厭氧+MBR膜處理+RO反滲透工藝，見圖1。

圖1　滲瀝液處理工藝流程

5.2工藝原理

1） 厭氧反應(yīng)階段：厭氧生物反應(yīng)器在垃圾滲瀝液處理中顯出較為突出的優(yōu)勢，具有處理效果好、運行費用低等優(yōu)點，調(diào)節(jié)池的滲瀝液經(jīng)潛污泵提升至厭氧反應(yīng)器（UASBF），在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，利用厭氧微生物群，使溶解性的有機物質(zhì)經(jīng)過酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷等過程，使顆粒性有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為溶解性的有機污染物質(zhì)、使大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)，去除滲瀝液中大部分有機物，降低COD，去除水中的污染物。本工程采用了新型厭氧反應(yīng)器，由罐體、填料及支架、布水器、收水器幾部分組成。入水形式采用UASB式的升流式，并設(shè)置內(nèi)循環(huán)，反應(yīng)器內(nèi)為半混合狀態(tài)，最上部為集氣區(qū)，向下依次為集水區(qū)、填料區(qū)、污泥區(qū)，最下部為布水區(qū)，厭氧反應(yīng)器出水自流進入MBR系統(tǒng)，見圖2。

圖2　厭氧反應(yīng)原理

該厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的特點是：能耗和運行費用低；無曝氣；占地少；容積負荷高，污泥產(chǎn)量少，4～14 kg/（m3·d）；對營養(yǎng)物的需求量少，BOD∶N∶P=100∶5∶1，產(chǎn)生的沼氣可進行資源化利用；對溫度變化較為敏感，初次啟動過程緩慢，30 d。

2） 膜生物反應(yīng)器（MBR）系統(tǒng)：厭氧出水進入MBR（膜生化反應(yīng)器）系統(tǒng)進行生化反應(yīng)，去除可生化有機物和氨氮。MBR系統(tǒng)包括反硝化系統(tǒng)、硝化系統(tǒng)、MBR膜機組。MBR膜機組采用浸沒式、低能耗膜機組。硝化系統(tǒng)通過硝化菌及兼性菌的作用，在硝化狀態(tài)下，將NH4+氧化成NO3-，將所剩余的有機物質(zhì)進行降解。硝化罐中的混合液回流到反硝化罐，在反硝化狀態(tài)下，反硝化菌將NO3-轉(zhuǎn)化為氮氣排放。經(jīng)過強化脫氮作用，大幅降低出水硝態(tài)氮。膜生物反應(yīng)器中微生物菌體通過高效MBR膜機組從出水中分離，確保大于0.1 μm的顆粒物、微生物和與CODCr相關(guān)的懸浮物安全地截留在系統(tǒng)內(nèi)，從而使水力停留時間和污泥停留時間得到真正意義上的分離。MBR濃水回流至反硝化池。

MBR系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)情況可以選擇組合。由于本設(shè)計采用雙級硝化反硝化系統(tǒng)，可以更好地處理總氮。好氧曝氣采用分組可提升管式微孔曝氣，曝氣裝置可分組提升，在清洗或維修時不需要排空池體；能耗低；充氧效率高，不易堵塞，壽命長。

3） 膜深度處理階段采用RO反滲透技術(shù)，其工作原理如圖3所示。

圖3　分體浸沒式RO反滲透技術(shù)其工作原理

6　系統(tǒng)構(gòu)成

6.1前處理段

6.1.1調(diào)節(jié)池

建設(shè)2個1.0×104m3的調(diào)節(jié)池，起到調(diào)節(jié)均化滲瀝液水質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池內(nèi)裝有提升泵各1臺。調(diào)節(jié)池提升泵控制為兩地控制，在池內(nèi)裝有液位器。

6.1.2厭氧處理系統(tǒng)

滲瀝液經(jīng)調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)水量后，由調(diào)節(jié)池提升泵提升到厭氧罐，經(jīng)過厭氧反應(yīng)器后，通過厭氧微生物的作用使有機污染物依次完成水解、酸化、產(chǎn)氣等厭氧過程，使有機污染物絕大部分分解成甲烷、水、氨氮、硫化氫、磷酸鹽、無機鹽等小分子物質(zhì)，為MBR系統(tǒng)提供較好的進水條件。由于東北地區(qū)一年四季滲瀝液水質(zhì)水量變化很大，設(shè)計過程中充分考慮了整個系統(tǒng)的適應(yīng)范圍，具有很強的耐負荷沖擊能力。

厭氧反應(yīng)器為中溫厭氧反應(yīng)器，厭氧處理系統(tǒng)可分為厭氧反應(yīng)器和加熱循環(huán)系統(tǒng)。厭氧反應(yīng)器是垃圾滲瀝液實現(xiàn)工藝處理的第1步——滲瀝液生物厭氧處理。厭氧出水經(jīng)自流方式進入下一工序流程——反硝化處理。厭氧控制最佳溫度為35℃，溫度控制在30～37℃。

厭氧副產(chǎn)物沼氣經(jīng)過燃燒器燃燒，減少對大氣造成的二次污染。循環(huán)加熱系統(tǒng)是由換熱器和厭氧循環(huán)泵管道閥門等組成。熱源由廠區(qū)余熱蒸汽提供。

6.2膜生物反應(yīng)器

MBR工藝由生物反應(yīng)器、膜機組、膜清洗系統(tǒng)3部分組成。本工程生物反應(yīng)器包括反硝化反應(yīng)器、硝化反應(yīng)器、MBR膜機組。膜系統(tǒng)選用耐污染的浸沒式MBR膜。

滲瀝液經(jīng)中溫厭氧后，出水靠自流的方式進入低能耗膜生物反應(yīng)器（MBR）段，此階段，在硝化反硝化系統(tǒng)中，由于反硝化池內(nèi)攪拌器攪拌作用使厭氧的出水與MBR機組濃水充分混合，在低溶解氧狀態(tài)下，經(jīng)過反硝化作用去除總氮，出水自流進入硝化反應(yīng)器；硝化反應(yīng)階段內(nèi)，在高溶解氧狀態(tài)下，經(jīng)過充分的硝化反應(yīng)，水中氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，同時有機污染物濃度大幅降低；硝化池的水靠自流進入浸沒式MBR機組，MBR清水經(jīng)自吸泵抽吸作用進入集水池，MBR濃水返回反硝化池。

6.2.1反硝化系統(tǒng)

在反硝化反應(yīng)器中反硝化菌利用水中有機污染物和回流水中的硝態(tài)氮，通過反硝化推流混合器攪拌作用，保證進水與回流液充分反應(yīng)，使反硝化反應(yīng)徹底進行，進行生物合成及反硝化作用。把硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)氮，同時消耗CODCr，使有機污染物轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸矬w組分和二氧化碳、水。

6.2.2硝化處理系統(tǒng)

主要用于氨氮硝化，在硝化狀態(tài)下，硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，同時去除COD。

硝化處理系統(tǒng)是由硝化反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)組成。硝化反應(yīng)器接受反硝化反應(yīng)處理后的垃圾滲瀝液進行生物硝化處理，其消耗DO為曝氣系統(tǒng)所提供。

曝氣系統(tǒng)由1＃、2＃風(fēng)機和硝化反應(yīng)池內(nèi)的曝氣元件組成，其控制是根據(jù)硝化池DO的高低進行風(fēng)機的自動運行，其DO應(yīng)控制在2～5 mg/L；溫度顯示值應(yīng)控制在30～36℃；pH控制在6.5～7.5；并且時常檢測其NH3—N及堿度。由于生物異常原因，導(dǎo)致硝化系統(tǒng)產(chǎn)生泡沫，需不定期對其進行處理，嚴格控制消泡劑投加量。

6.2.3MBR膜處理段

針對滲瀝液處理要求，為了方便安裝、維護管理，把MBR膜組件與硝化的MBR生物池分開，即MBR膜組件單獨安裝于MBR膜池內(nèi)，裝配以整體設(shè)備，池體小、安裝于設(shè)備間，便于膜的清洗和無滲瀝液期的封存維護。

本設(shè)計利用膜本身的耐氧化、耐腐蝕的特點，在利用反洗技術(shù)、曝氣擦洗技術(shù)進行污染控制的同時，每日停用后設(shè)置低濃度清洗液在線清洗，清洗藥量小，全自動控制，不影響生產(chǎn)，停機清洗時間間隔長。MBR機組主要由MBR膜、膜池、MBR回流泵及MBR自吸式產(chǎn)水泵、風(fēng)機和曝氣元件組成。

1） MBR機組：硝化反應(yīng)器的工藝出水進入MBR膜池后，通過MBR膜組件，產(chǎn)水經(jīng)自吸泵至MBR產(chǎn)水池，MBR膜池中的部分濃水，通過回流泵回流至反硝化反應(yīng)器進行再次處理。MBR機組運行時，受MBR膜池液位、產(chǎn)水泵流量和清水池液位控制。

2） MBR加藥系統(tǒng)：MBR加藥系統(tǒng)由反洗消毒加藥、清洗加藥（化學(xué)清洗）組成。

6.3反滲透段

RO供水泵抽取MBR中間水箱的水利用高壓泵增壓后進入卷式反滲透膜組，清水進清水儲池，檢測達標(biāo)后一部分清水場區(qū)自用，其余排放。濃水進濃縮液池回灌填埋區(qū)。

7　運行結(jié)果

從每天檢測該滲瀝液處理工程的進出水水質(zhì)指標(biāo)看，滲瀝液經(jīng)過厭氧系統(tǒng)、MBR膜系統(tǒng)和RO膜處理系統(tǒng)的處理后出水的主要指標(biāo)如：pH、SS、CODCr、BOD、NH3—N、大腸菌值、色度等均能達到設(shè)計的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。而且該系統(tǒng)對總氮的去除率高達80%以上，達到出水要求。實際運行中監(jiān)測到的出水指標(biāo)見表2。

表2　垃圾滲瀝液處理系統(tǒng)出水水質(zhì)

8　結(jié)論

根據(jù)該垃圾處理場的滲瀝液濃度高、水質(zhì)水量變化大的特點，采用中溫厭氧系統(tǒng)+MBR膜系統(tǒng)+ RO反滲透系統(tǒng)的組合工藝，經(jīng)過調(diào)試運行并穩(wěn)定后，可以確保不同季節(jié)、不同水質(zhì)條件下處理后的出水水質(zhì)達到設(shè)計要求，完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

E-mail:652563522@qq.com。

中圖分類號：X703

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1005-8206（2016）02-0009-04

作者簡介：王海宇（1964—），工程師，主要從事環(huán)衛(wèi)工程研究管理工作。

收稿日期：2015-10-27

Process Design of Nansandao Leachate Treatment Plant in Jilin

Wang Haiyu，Li Jinping，Li Kai，Wang Jian
（Environmental Sanitary and Scientific Research Institute of Jilin，JilinJilin132001）

【Abstract】According to the characteristicsand treatment statusof leachate in Jilin，Nansandao Leachate Treatment Plant was built，which treatment process was mid-temperature anaerobic system+MBR+RO.After trial running stable，the water quality can reach the requirementsofGB 16889—2008：table 2.

【Key words】domestic waste；leachate；RO