城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液處理工程設(shè)計

司亞康，任登凱

(1.河北海之潤檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，河北 唐山 063000；2.天津工程機械研究院有限公司，天津 300409)

目前城市生活垃圾具有多廚余物、高含水率和較低熱值的特點，若采用焚燒法處理，在焚燒電廠需將新鮮垃圾在垃圾倉中儲存5 d左右進行發(fā)酵熟化，濾出水分、提高熱值，以保證后續(xù)焚燒爐的正常運行。因此，城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液主要來自于垃圾儲倉產(chǎn)生的滲濾液和垃圾卸料區(qū)的沖洗廢水，呈現(xiàn)出高濃度氨氮和高COD，BOD5含量的特點，而且相對COD，BOD5含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高，對于高濃度有機廢水一般采用的生化處理工藝而言，這種營養(yǎng)比例失調(diào)以及BOD5/COD比率變化幅度較大的可生化性能的不穩(wěn)定性增加了廢水處理的難度[1-2]。

基于實際需求，對某項城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液處理工程進行設(shè)計，選擇處理技術(shù)，計算工藝參數(shù)。

1 工藝設(shè)計方案

1.1 設(shè)計規(guī)模

考慮生產(chǎn)發(fā)展需要，設(shè)計滲濾液處理規(guī)模為50 m3/d。

1.2 設(shè)計水質(zhì)與排放要求

垃圾滲濾液處理站設(shè)計進水水質(zhì)為：COD 50 000～60 000 mg/L，BOD525 000～30 000 mg/L，SS 1 600～2 000 mg/L，NH3-N 2 200～2 500 mg/L，TN 2 900～3 200 mg/L。

滲濾液處理出水滿足《生活垃圾填埋場污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》GB16889-2008表2標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出水水質(zhì)滿足COD≤100 mg/L，BOD5≤30 mg/L，SS≤30 mg/L。

2 工藝流程設(shè)計及說明

2.1 流程設(shè)計

根據(jù)企業(yè)提供的進、出水水質(zhì)參數(shù)和焚燒電廠垃圾滲濾液的特點，并結(jié)合工程實踐，確定垃圾滲濾液的處理工藝采用物化法與生化法相結(jié)合的工藝技術(shù)來實現(xiàn)滲濾液的達標(biāo)排放。具體工藝流程見圖1。

圖1 滲濾液處理工藝流程

2.2 流程說明

污水處理：垃圾滲濾液進入調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)均衡，經(jīng)提升流經(jīng)篩網(wǎng)，截留去除絮凝較大的固體物質(zhì)；受限于后續(xù)UASB厭氧反應(yīng)器處理階段對進水SS濃度不能過高的要求，滲濾液經(jīng)篩網(wǎng)過濾后再經(jīng)混凝沉淀池投加藥劑去除水中的部分懸浮物；然后經(jīng)提升進入到UASB厭氧反應(yīng)器，利用厭氧反應(yīng)去除滲濾液中大部分的COD和BOD5，以減輕好氧生物的處理負(fù)荷，好氧段采用生物接觸氧化工藝對滲濾液進行處理，出水再進入MBR和RO系統(tǒng)，此階段通過向生物接觸氧化池增加回流污泥、截留水中的顆粒物，實現(xiàn)泥水高效分離。廢水經(jīng)多級生化、物化處理后，出水達到設(shè)計排放要求。

污泥處置：混凝沉淀池與MBR中產(chǎn)生的污泥進入儲泥池，經(jīng)污泥脫水系統(tǒng)進一步降低污泥含水率，減少污泥體積，脫水后的污泥泥餅送電廠焚燒，污泥脫水系統(tǒng)的上清液輸送至調(diào)節(jié)池與進水一起處理。

3 工藝設(shè)計參數(shù)

3.1 預(yù)處理工藝

3.1.1 調(diào)節(jié)池

因工程中垃圾儲倉產(chǎn)生的滲濾液量高于垃圾卸料區(qū)產(chǎn)生的沖洗廢水量，需設(shè)置調(diào)節(jié)池以均衡水質(zhì)。為減少沉泥多的不利影響，需在池底設(shè)置推流裝置和排泥設(shè)備。調(diào)節(jié)時間設(shè)計為6 d，調(diào)節(jié)池有效容積為300 m3，采用全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)1臺排泥泵，流量為24 m3/h。

3.1.2 混凝沉淀池

鋁鹽為混凝劑，聚丙烯酰胺為絮凝劑，藥劑投加到污水管中，通過管道混合器混合，進入絮凝反應(yīng)區(qū)。池內(nèi)沉淀區(qū)設(shè)置PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高沉淀效率。設(shè)計絮凝反應(yīng)池1座，有效容積為1.0 m3；沉淀池1座，有效容積為3.0 m3。

3.2 生物處理工藝

3.2.1 UASB厭氧反應(yīng)器

滲濾液自混凝沉淀池流入UASB厭氧反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)完成pH調(diào)節(jié)、營養(yǎng)鹽投加和滲濾液提升到預(yù)期溫度三個過程，在反應(yīng)器內(nèi)滲濾液中大量的有機物被生物降解轉(zhuǎn)化為沼氣。設(shè)計UASB厭氧反應(yīng)器1座，罐體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積負(fù)荷為6.6 kg/(m3·d)，尺寸為Φ=6 m，H=12 m，有效容積為340 m3。

UASB厭氧反應(yīng)器的供料流量由電磁流量計連續(xù)監(jiān)測和記錄，進水流量由該電磁流量計和控制閥自動控制。連續(xù)監(jiān)測UASB厭氧反應(yīng)器出水的pH值和溫度。加熱恒溫系統(tǒng)采用廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有蒸汽源的蒸汽加熱。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，泡沫外側(cè)用彩鋼板包裹。

3.2.2 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池的作用是繼續(xù)降解厭氧反應(yīng)器出水中的小分子有機物。設(shè)計生物接觸氧化池1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為730 m3，水力停留時間為14.5 d，有效水深為5.5 m。

3.3 深度處理工藝

MBR主體部分：5支管式膜，1臺60 m3/h循環(huán)泵。超濾預(yù)處理部分：1臺20 m3/h原水泵，1臺預(yù)處理過濾器，孔徑為800 μm。膜清洗系統(tǒng)：1臺30 m3/h清洗泵，1臺超濾清洗箱，1套鈦加熱棒加熱系統(tǒng)。RO膜主體部分：6支RO膜，1臺2.1 m3/h增壓泵，1臺2.1 m3/h高壓泵。

3.4 污泥處理工藝

污泥處理工藝見圖2。

圖2 污泥處理工藝

3.4.1 儲泥池

調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、生化系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥收集于儲泥池中，用污泥輸送泵定時抽取進行脫水處理，池內(nèi)設(shè)1臺20 m3/h的污泥泵和1臺0.5 kW的攪拌器。設(shè)計儲泥池長×寬×高為2.0 m×2.0 m×3.5 m，容積為12 m3。

3.4.2 污泥脫水系統(tǒng)

污泥脫水系統(tǒng)采用污泥脫水機對儲泥池的污泥進行脫水處理，最終產(chǎn)生含水率≤80%的干泥，送往電廠焚燒。設(shè)計污泥脫水機1套，帶寬為500 mm，不銹鋼304機架。

3.4.3 投藥系統(tǒng)

(a)聚合氯化鋁(PAC)加藥裝置

PAC的作用是沉淀水中的顆粒物質(zhì)，降低COD和SS。投加點設(shè)置于絮凝反應(yīng)池的進水管路中，PAC配置濃度為10%，溶液使用量為10～50 L/h。

(b)聚丙烯酰胺(PAM)加藥裝置

PAM具有在顆粒間形成比較大的絮體由此加速沉淀的作用。投加點設(shè)置于絮凝反應(yīng)池的進水端，PAM配置濃度為0.5%，溶液使用量為10～50 L/h。

(c)調(diào)節(jié)pH加藥裝置

NaOH加藥裝置：本項目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所需的pH的要求，需要投加一定量的堿液至反應(yīng)系統(tǒng)前端。投加點設(shè)置于混凝沉淀池和UASB厭氧反應(yīng)器的進水管，NaOH配置濃度為20%，溶液使用量為0.001～1 L/h。

HCl投加系統(tǒng)：HCl用槽車由卸料泵輸送至HCl貯罐。貯罐中設(shè)有液位計，以連續(xù)監(jiān)測物料的液位。由計量泵向厭氧反應(yīng)器中投加HCl，以調(diào)節(jié)pH。該貯罐設(shè)有排空管。貯罐產(chǎn)生的酸霧在酸霧吸收器中用工業(yè)水吸收。

(d)H3PO4投加系統(tǒng)

因垃圾滲濾液營養(yǎng)成分比例不平衡，需投加磷酸鹽調(diào)整營養(yǎng)配比，促進生物接觸氧化池中的微生物生長。投加點設(shè)置于生物接觸氧化池前端，H3PO4投加濃度為85%，溶液使用量為0.5～5 L/h。

3.5 沼氣收集系統(tǒng)

3.5.1 沼氣穩(wěn)壓柜

沼氣穩(wěn)壓柜容積為5 m3，帶有可活動的浮頂，浮頂上設(shè)置混凝土配重塊，使沼氣系統(tǒng)中保持250～300 mm水柱的壓力。沼氣氣囊的氣位由超聲物位計連續(xù)監(jiān)測。

3.5.2 沼氣燃燒器

沼氣燃燒器最大燃燒能力為80 m3/h。沼氣穩(wěn)壓柜的氣位自動控制沼氣燃燒器的操作，當(dāng)沼氣穩(wěn)壓柜氣位達到較高水平，主燃燒器控制閥自動打開，沼氣由點火器點燃，然后沼氣穩(wěn)壓柜氣位緩慢下降，當(dāng)達到某個水平，主燃燒器控制閥會自動關(guān)閉，而沼氣火苗繼續(xù)燃燒。沼氣的燃燒溫度會高于815 ℃。

3.5.3 冷凝水箱

冷凝水箱收集從厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣飽和水氣，當(dāng)沼氣溫度下降時水冷凝析出。在水箱中設(shè)有650 mm深度的水封，防止沼氣從排水管泄漏(排水來自沼氣管路)。

4 運行效果

工程經(jīng)過調(diào)試后，對出水指標(biāo)進行監(jiān)測，結(jié)果見表1。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采用混凝沉淀池+UASB+生物接觸氧化池+MBR+RO工藝處理城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液，出水水質(zhì)低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 出水效果 mg/L

5 效益分析

考慮電費、污水處理工作人員費用、維修費、污泥處理處置費等，實際廢水處理的總成本為25.8元/m3。

6 結(jié)論

工程運行效果表明，在設(shè)計負(fù)荷范圍內(nèi)，處理設(shè)施運行穩(wěn)定。采用物化法與生化法相結(jié)合的工藝技術(shù)可實現(xiàn)城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液中主要污染物的去除，各處理構(gòu)筑物對滲濾液中有機污染物的處理效果均能達到預(yù)期設(shè)計要求。