生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液處理工程實例

摘 要：針對南通市某生活垃圾焚燒發(fā)電廠原生垃圾滲濾液水質(zhì)成分復(fù)雜、水量變化大、污染物濃度高、可生化性能不穩(wěn)定等特點，采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜深度處理”的組合工藝。運行結(jié)果表明，處理出水各指標(biāo)均能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：原生垃圾滲濾液總氮兩級A/O-MBR；膜深度處理；研究分析

1 概述

南通市某生活垃圾焚燒發(fā)電廠日處理生活垃圾1500t，服務(wù)范圍主要包括南通區(qū)域。該廠滲濾液處理工程于2014年4月開始進水調(diào)試，滲濾液處理規(guī)模為300m3/d，其滲濾液原水水質(zhì)見表1。

表1 生活垃圾滲濾液原水水質(zhì)

該廠滲濾液處理裝置占地面積約4400m2，采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，處理出水執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)指標(biāo)見表2。

表2 生活垃圾滲濾液出水水質(zhì)

2 工藝流程

本項目原生垃圾滲濾液內(nèi)既含有高濃度有機污染物，也有一定數(shù)量的重金屬、無機鹽類等有毒有害物質(zhì)，水質(zhì)成分非常復(fù)雜，并且受季節(jié)、運輸條件、運行管理等因素影響，垃圾焚燒廠滲濾液水量具有冬季旱季水量較少，夏季雨季水量較多，冬季水量往往不足夏季水量一半的特點，隨著水量變化，水質(zhì)也會有一定變化趨勢，最低與最高值在一年之中相差1.5倍以上。

針對原生垃圾滲濾液的這些特點，選擇的處理工藝必須具備穩(wěn)定的高負(fù)荷處理能力和對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性，本項目采用“預(yù)處理+厭氧（UASB）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3 處理單元設(shè)計

3.1 預(yù)處理單元

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括機械格柵、預(yù)沉池和調(diào)節(jié)池。通過預(yù)處理去除滲濾液中大量的懸浮物及二價離子，然后進入UASB池，降低生化處理負(fù)荷。

（1）機械格柵。設(shè)置機械格柵1臺，機械格柵間隙5mm。垃圾滲濾液由滲濾液集水池提升泵提升到格柵渠，經(jīng)機械回轉(zhuǎn)格柵去除粗大雜物后自流入預(yù)沉池。

（2）預(yù)沉池。設(shè)置預(yù)沉池1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，池型采用豎流式沉淀池，反應(yīng)時間設(shè)置為30min，沉淀區(qū)表面負(fù)荷0.7m3/m2·h。預(yù)沉池設(shè)有反應(yīng)攪拌機2臺，加藥裝置2套。沉淀池上清液進入調(diào)節(jié)池。

（3）調(diào)節(jié)池。設(shè)置調(diào)節(jié)池1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，總有效容積2400m3，停留時間8d。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有空氣攪拌系統(tǒng)，通過鼓風(fēng)機供氣進行攪拌，防止顆粒物沉積。調(diào)節(jié)池內(nèi)同時設(shè)有蒸汽加熱系統(tǒng)，通過電廠的余熱蒸汽對滲濾液進行加溫，保證后續(xù)厭氧生化池處于中溫反應(yīng)。

3.2 生化單元

生化處理包含UASB池和兩級A/O-MBR系統(tǒng)，冬季進水溫度較低時，通過蒸汽將UASB池進水加熱至35℃，以確保厭氧效果。厭氧出水依次進入一級A/O系統(tǒng)、二級A/O系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)，其中，一級A/O的主要作用是碳化和硝化以及反硝化，完成大部分的有機物降解以及脫氮作用；二級A/O的主要功能是去除剩余總氮和進一步降解有機物；超濾系統(tǒng)（UF）主要用于泥水分離，截留有機污泥，并回流部分污泥至生化池前端，維持生化反應(yīng)所適宜的污泥濃度。

（1）UASB池。設(shè)置UASB池2座，并聯(lián)運行，池體結(jié)構(gòu)碳鋼防腐，總有效容積2400m3，停留時間8d，池內(nèi)設(shè)置三相分離器、循環(huán)泵、水封罐和布水器。

（2）兩級A/O-MBR系統(tǒng)。其中一級A/O的總有效容積為

2100m3，一級A的停留時間為2d，一級O的停留時間為5d，池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C和管式微孔曝氣器，利用羅茨鼓風(fēng)機進行供氣，供氣量3700m3/h，滿足碳化、硝化需氧量，并設(shè)置硝化液回流泵，內(nèi)回流比控制在3～5；二級A/O的總有效容積為600m3，二級A的停留時間1d，二級O的停留時間1d，池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C和管式微孔曝氣器，利用羅茨鼓風(fēng)機進行供氣，供氣量720m3/h，滿足生化需氧量。

由于滲濾液在好氧處理過程中會產(chǎn)生較多的泡沫，在一級O池和二級O池均配置消泡裝置，并進行加蓋，可有效防止泡沫飛散，并在二級O池后設(shè)置消泡罐，以消除好氧出水氣泡，避免后續(xù)超濾系統(tǒng)膜組件氣阻。

（3）超濾系統(tǒng)。采用管式超濾膜系統(tǒng)，錯流過濾操作，設(shè)置兩套超濾系統(tǒng)，并聯(lián)運行，每套包含進水泵1臺，循環(huán)泵1臺，清洗裝置和清洗泵共用1套，單套安裝4支膜管，選用德國Berghof管式超濾膜，膜面積27.2立方米每支。膜材料微孔孔徑為0.1～0.4？滋m，可以截留固體懸浮物和細菌，經(jīng)膜出水的SS小于10mg/L，濁度可以達到1NTU以下。

超濾系統(tǒng)的清洗方式含開停機自動沖洗和化學(xué)清洗兩種方式，日常運行時采用開停機自動沖洗即可，運行一段時間膜通量下降后再進行化學(xué)清洗，一般化學(xué)清洗周期為4～8周。

3.3 深度處理單元

深度處理包含納濾（NF）和反滲透（RO）系統(tǒng)。

（1）納濾系統(tǒng)。采用管式納濾膜系統(tǒng)，設(shè)置兩套NF系統(tǒng)，并聯(lián)運行，每套包含進水泵1臺，高壓泵1臺，循環(huán)泵1臺，清洗裝置和清洗泵1套共用，單套安裝15支納濾膜元件，分別安裝在3支膜殼內(nèi)，選用美國DOW膜元件，該膜片為三層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，抗污染能力強。納濾系統(tǒng)可去除150-300分子量的顆粒物、金屬離子、有機物等。

（2）反滲透系統(tǒng)。采用管式反滲透膜系統(tǒng)，錯流過濾操作，設(shè)置兩套RO系統(tǒng)，并聯(lián)運行，每套包含進水泵1臺，高壓泵1臺，循環(huán)泵1臺，段間增壓泵1臺，清洗裝置和清洗泵1套共用，單套安裝15支反滲透膜元件，分別安裝在3支膜殼內(nèi)，選用美國DOW膜元件，該膜片為高分子膜結(jié)構(gòu)，能截留所有溶解性鹽及分子量大于100的有機物。

納濾和反滲透系統(tǒng)單元采用一段式設(shè)計，減少流程長度，一方面增加了各膜元件進水水質(zhì)的均衡性，另一方面降低了由于流程長而引起的后段膜流速低造成膜污染嚴(yán)重問題，同時各系統(tǒng)單元采用濃水循環(huán)運行方式，提高水在膜表面的流速，減緩污染物在膜表面聚集，有效防止微生物污染及無機污染。

4 工程調(diào)試及運行狀況

工程調(diào)試是整個工程能否發(fā)揮最佳作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而生化調(diào)試是整個調(diào)試過程中最重要的部分。生化池接種污泥為某啤酒廠剛脫水不久的新鮮泥餅，生化反應(yīng)池接種量為360t，污泥含水率為80%，池內(nèi)污泥含量為15g/L。厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷上升到5kgCOD/m3·d，COD去除率穩(wěn)定達到80%時，標(biāo)志著厭氧反應(yīng)器調(diào)試完成，這一過程一般需要70～90d。好氧反應(yīng)池污泥濃度保持在12g/L左右，鏡檢菌膠團大而密實，SV30在50-90%之間，COD去除率達到90%時，標(biāo)志著好氧反應(yīng)器調(diào)試完成，這一過程一般需要30d。厭氧系統(tǒng)和兩級A/O-MBR系統(tǒng)調(diào)試達到設(shè)計能力后，超濾出水的COD基本上穩(wěn)定在600mg/L以下，氨氮在20mg/L以下，總氮在70mg/L以下，經(jīng)過NF/RO深度處理后，可滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

整套系統(tǒng)調(diào)試完成后，按設(shè)計流量和設(shè)計參數(shù)連續(xù)運行30d后，對系統(tǒng)各單元的出水進行監(jiān)測，結(jié)果見表3（表中數(shù)據(jù)為連續(xù)72h的平均值），該工程于2014年9月通過驗收后一直正常運行至今。

由表3可見：經(jīng)過預(yù)處理、厭氧、兩級A/O-MBR和NF/RO處理后COD、BOD5、NH3-N、TN和SS指標(biāo)均能達到出水水質(zhì)要求，同時經(jīng)過膜處理后，其他重金屬指標(biāo)Hg、Ni、Pb和Zn也都能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 建設(shè)投資及直接運行成本

工程建設(shè)投資：整個滲濾液處理工程總投資為3439.45萬元（利用廠內(nèi)空地，不含征地費），其中建筑工程304.60萬元，設(shè)備購置費2790.00萬元，安裝工程168.90萬元，其它費用176.04萬元。噸水建設(shè)投資約11.46萬元/立方米·廢水。

直接運行成本：系統(tǒng)設(shè)置操作人員4人，工資及福利費為24萬元/a，電費245萬元/a，水費3萬元/a，藥劑費32萬元/a，蒸汽費11萬元/a，膜更換費57萬元/a（超濾膜五年一換，納濾、反滲透膜三年一換），設(shè)備維護保養(yǎng)費25萬元/a，分析化驗及環(huán)境檢測費30萬元/a，直接運行成本總計427萬元/a，噸水直接運行成本約39元/立方米·廢水。

6 結(jié)束語

（1）采用“預(yù)處理+厭氧（UAS

B）+兩級A/O-MBR+NF/RO膜處理”的組合工藝，出水水質(zhì)可以穩(wěn)定達到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）表2排放標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）采用兩級A/O-MBR系統(tǒng)可以取得較高的總氮去除率。采用一級反硝化/硝化進行脫氮受回流比的制約，去除率實際最高僅能達到80%～90%，通過二級反硝化裝置進行深度脫氮，可進一步去除一級反硝化/硝化反應(yīng)排出的剩余硝態(tài)氮，并且后續(xù)設(shè)置的二級好氧單元對可能在二級反硝化階段投加的多余碳源進行分解，保證有機污染物和總氮的雙達標(biāo)。（3）采用NF/RO作為深度處理單元，其中反滲透對硝態(tài)氮有約50%去除率，有效保證總氮達標(biāo)，NF作為反滲透進水保護單元，在保證高出水水質(zhì)的前提下可以達到較高的產(chǎn)水率。（4）采用啤酒廠剛脫水的新鮮泥餅作為接種污泥，可以較快啟動厭氧系統(tǒng)和A/O（反硝化/硝化）處理系統(tǒng)，取得較好的調(diào)試效果。

參考文獻

[1]宋燦輝，呂志中，方朝軍.生活垃圾焚燒廠垃圾滲濾液處置技術(shù)[J].環(huán)境工程，2008（S1）.

[2]彭躍蓮，秦振平，孟洪，等.膜技術(shù)前沿及工程應(yīng)用[M].北京：中國紡織出版社，2009.