飛灰填埋場滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)與討論

徐 麗 麗

(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200232)

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飛灰填埋場滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)與討論

徐 麗 麗

(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200232)

以江蘇某生活垃圾焚燒廠工程為例，制定了該焚燒廠飛灰滲瀝液的主要進(jìn)出水指標(biāo)，介紹了飛灰填埋場滲瀝液的處理工藝流程，并闡述了各處理單體的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)實(shí)踐證明，系統(tǒng)產(chǎn)水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，且工藝運(yùn)行穩(wěn)定。

焚燒廠，飛灰填埋場，滲瀝液，污水處理

0 引言

目前我國的垃圾處理方式主要有填埋和焚燒，其中焚燒處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)垃圾減量化(體積減少90%，質(zhì)量減少70%～80%)、無害化、資源化[1]，因此，垃圾焚燒已經(jīng)成為生活垃圾處理的主要方式之一。生活垃圾經(jīng)過焚燒，可燃物含量大大減少，但重金屬則會(huì)富集在底灰和飛灰中，其中飛灰已被定義為危險(xiǎn)廢棄物需單獨(dú)處理。飛灰中含有能被水浸出的較高濃度的 Cd，Pb和Zn等多種有害重金屬和少量有機(jī)污染物[2,3]。目前生活垃圾焚燒飛灰多作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行必要的固化和穩(wěn)定化處置后安全填埋，填埋需符合B16889—2008生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)中對生活垃圾焚燒飛灰的填埋標(biāo)準(zhǔn)要求。

國內(nèi)常規(guī)的焚燒廠飛灰經(jīng)固化穩(wěn)定處理后進(jìn)行安全填埋，由于填埋場在運(yùn)行過程中會(huì)有雨水進(jìn)入庫區(qū)產(chǎn)生滲瀝液，根據(jù)焚燒廠經(jīng)固化穩(wěn)定后的飛灰的特性及性質(zhì)，產(chǎn)生的滲瀝液與常規(guī)生活垃圾填埋所產(chǎn)生的滲瀝液不同，具有有機(jī)物含量較低，但重金屬要較常規(guī)滲瀝液高的特點(diǎn)。因此，在飛灰填埋場滲瀝液處理的工藝選擇上應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)選擇相應(yīng)處理工藝。

1 工程概況

江蘇某生活垃圾焚燒廠飛灰穩(wěn)定化處理工藝采用有機(jī)螯合劑或磷酸的穩(wěn)定化處理法，即將飛灰、螯合劑(或磷酸)、水按一定的比例加入攪拌機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢?，待飛灰穩(wěn)定化后運(yùn)至指定的垃圾填埋場填埋，經(jīng)穩(wěn)定化后的飛灰規(guī)模為100 t/d。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測及相關(guān)計(jì)算，廠區(qū)污水的處理規(guī)模為80 t/d。根據(jù)相關(guān)環(huán)評要求，整個(gè)廠區(qū)的污水與滲瀝液集中處理后達(dá)標(biāo)排放，污水排放標(biāo)準(zhǔn)按對應(yīng)類別執(zhí)行GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中三級標(biāo)準(zhǔn)，氨氮和總磷參照執(zhí)行CJ 343—2010污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，一類污染物執(zhí)行GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中最高允許排放濃度值。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本工程滲瀝液處理系統(tǒng)主要處理飛灰填埋場滲瀝液、生產(chǎn)廢水及初期雨水，根據(jù)該飛灰填埋場實(shí)際監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并參考國內(nèi)同類型飛灰填埋場滲瀝液的水質(zhì)，本工程飛灰填埋場滲瀝液的主要進(jìn)、出水指標(biāo)如表1所示。

3 污水處理工藝流程

根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求，本污水處理工程的處理重點(diǎn)是重金屬等無機(jī)污染物，故采用物化預(yù)處理去除重金屬污染物。污水處理工藝流程圖詳見圖1。

飛灰填埋場滲瀝液、生產(chǎn)廢水、初期雨水首先進(jìn)入均質(zhì)池，均質(zhì)池主要用于均衡污水的水質(zhì)、水量，保證后續(xù)處理的穩(wěn)定運(yùn)行?；旌虾笪鬯ㄟ^均質(zhì)池提升泵泵入中和槽，還原反應(yīng)槽，在其中投加硫酸亞鐵發(fā)生Fe2+與Cr6+的氧化還原反應(yīng)，為保證反應(yīng)的順利進(jìn)行，還需投加鹽酸降低原水的pH值，使pH值保持在適合發(fā)生反應(yīng)的范圍內(nèi)。

表1 滲瀝液系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì) mg/L

原水在經(jīng)過氧化還原反應(yīng)后進(jìn)入中和反應(yīng)槽發(fā)生中和反應(yīng)，投加NaOH。污水完成中和反應(yīng)后再進(jìn)入絮凝池，絮凝池中需投加藥劑PAC(聚合氯化鋁)與PAM(陰離子聚丙烯酰胺)，絮凝反應(yīng)池中，絮凝劑發(fā)生水解、架橋、吸附、卷帶作用，把原水中和后生成的小顆粒沉淀物網(wǎng)捕成大顆粒礬花，保證原水的SS以及色度的去除。

原水經(jīng)過絮凝反應(yīng)后進(jìn)入沉淀池。在經(jīng)過沉淀池后，原水中的大部分有害危廢物質(zhì)基本上得到去除，小部分難降解的物質(zhì)再送至石英砂過濾器，做進(jìn)一步處理，然后達(dá)標(biāo)排放。

為滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置一套納濾系統(tǒng)，對部分已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水進(jìn)一步處理后達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，回用于固化車間。

系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥濃縮池，污泥經(jīng)一定程度濃縮后由螺桿泵提升，進(jìn)入脫水機(jī)房進(jìn)行脫水處理，脫水后的污泥干化后運(yùn)至固化間固化后填埋。污泥濃縮池上清液和脫水濾液回流至均質(zhì)池。

4 主要單體工藝設(shè)計(jì)

4.1 均質(zhì)池工藝描述

主要用來均衡飛灰填埋場滲瀝液、生產(chǎn)廢水和初期雨水，可停留時(shí)間為24 h，全地下式鋼混凝土結(jié)構(gòu)。

4.2 pH調(diào)節(jié)池、還原池

還原反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)。在pH調(diào)節(jié)池通過投加鹽酸來調(diào)整pH，保證池內(nèi)控制pH值在2～3，通過在線pH監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)來控制加藥泵的啟停，保證池內(nèi)水質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定維持在預(yù)定范圍內(nèi)。pH調(diào)節(jié)池污水自流進(jìn)入還原池，還原反應(yīng)主要通過投加還原劑來去除生產(chǎn)污水中的余氯及可能存在的六價(jià)鉻等氧化性有毒有害物質(zhì)。投加藥劑為Fe2+鹽溶液和HCl溶液，F(xiàn)e2+鹽具有還原性，經(jīng)氧化后生成Fe3+，在堿性環(huán)境下生成Fe(OH)3沉淀，反應(yīng)方程式見式(1),式(2)：

CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe3++4H2O

(1)

(2)

pH調(diào)節(jié)池上部進(jìn)水，底部出水；還原池底部進(jìn)水，上部出水，內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，污水通過溢流孔自流進(jìn)入下一處理單元。

4.3 中和池

中和反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng)及酸堿中和反應(yīng)。槽內(nèi)控制pH值在8～9，通過在線pH監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)來控制加藥泵的啟停，保證槽內(nèi)水質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定維持在預(yù)定范圍內(nèi)，使污水中重金屬物質(zhì)充分得到反應(yīng)，從而將污水中的重金屬離子析出。

中和反應(yīng)槽內(nèi)投加NaOH藥劑，需去除的重金屬離子有：Hg2+，Pb2+，Cr3+，Zn2+。這些金屬離子與OH-反應(yīng)的先后順序?yàn)椋篊r3+，Zn2+，Hg2+，Pb2+。故即使Hg污染物未超標(biāo)排放，在同一環(huán)境內(nèi)，OH-的需求量計(jì)算時(shí)還是需要計(jì)算進(jìn)去。反應(yīng)化學(xué)方程式如式(3)～式(7)所示：

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

中和反應(yīng)槽底部進(jìn)水，上部出水，內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，并設(shè)置排空閥，出水自流入下一處理單元。

4.4 絮凝池

中和反應(yīng)槽出水自流進(jìn)入絮凝槽，槽內(nèi)控制pH值在6.5～7，通過在線pH監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，通過PLC系統(tǒng)來控制加藥泵的啟停，保證槽內(nèi)水質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定維持在預(yù)定范圍內(nèi)，將反應(yīng)槽內(nèi)析出的重金屬沉淀物在濃度為0.1%的絮凝劑的作用下形成大顆粒絮體，以便在斜管沉淀池內(nèi)進(jìn)行泥水分離。

絮凝槽底部進(jìn)水，上部出水，內(nèi)設(shè)置攪拌裝置，出水自流入下一處理單元。

pH調(diào)節(jié)池、還原池、中和池和絮凝池設(shè)計(jì)停留時(shí)間均為30 min，為全地上式水池，內(nèi)部設(shè)置防腐。

4.5 斜管沉淀池

絮凝后的污水在斜管沉淀池內(nèi)完成泥水分離過程。斜管沉淀池占地面積小，處理效率高，在較短時(shí)間內(nèi)可有效的達(dá)到泥水分離效果。斜管式沉淀池斜管傾角為60°，設(shè)計(jì)流量為Q=15 m3/h。儲(chǔ)存斜管沉淀池上清液，通過水泵將污水泵入砂濾罐。

4.6 污泥濃縮池

污泥濃縮池包括污泥儲(chǔ)池和污泥濃縮池。儲(chǔ)存由斜管沉淀池產(chǎn)生的化學(xué)污泥，并對污泥進(jìn)行初步濃縮。由于該污泥中含重金屬等有毒有害物質(zhì)，屬危險(xiǎn)廢物，須由污泥提升泵壓力輸送至污泥脫水車間進(jìn)行后續(xù)處理。

4.7 污水處理車間

污水處理車間主要包括加藥間、納濾車間、污泥脫水車間、砂濾罐及泵房、在線監(jiān)測間。

5 工程運(yùn)行效果

污水處理工藝去除效果詳見表2。

表2 污水處理工藝去除效果

實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)產(chǎn)水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了出水排放的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，本工程處理效果良好。

6 結(jié)語

1) 采用均衡池→還原→中和→絮凝→斜管沉淀→石英砂過濾→納濾系統(tǒng)為主的工藝處理飛灰填埋場滲瀝液，系統(tǒng)出水可達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)評對重金屬的要求。

2)該項(xiàng)目的成功運(yùn)行，為將來類似項(xiàng)目工藝處理重金屬污水的工程應(yīng)用提供了參考。

[1] Su Lianghu， Guo Guangzhai, Shi Xinlong, et al. Copper leaching of MSWI bottom ash co-disposed with refuse: Effect of short-term accelerated weathering[J].Waste Management, 2013,33(6):1411-1417.

[2] Sun Yifei, Watanabe N., Qiao Wei， et al. Polysulfide as a novel chemical agent to solidify/stabilize lead in fly ash from municipal solid waste incineration[J].ChemospHere,2010,81(1):120-126.

[3] 于 昕，薛 軍.垃圾焚燒飛灰水洗—酸浸穩(wěn)定化技術(shù)研究[J].中國礦業(yè)，2011，20(2)：118-123.

Design and discussion on leachate treatment technology of fly-ash landfill

Xu Lili

(ShanghaiEnvironmentalHealthEngineeringDesignInstituteCo.,Ltd,Shanghai200232,China)

Taking the living waste incineration plant engineering in Jiangsu province as an example, the paper formulates major water-inflow indicators of fly-ash leachate of the incineration plant, introduces leachate processing procedures of fly-ash landfill, and describes single design methods. Practice proves that: the systematical water indicators meet demands and the process operats stably.

incineration plant, fly-ash landfill, leachate, sewage treatment

1009-6825(2016)18-0199-03

2016-04-17

徐麗麗(1985- )，女，碩士，工程師

X703

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