一種垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車清洗廢水處理工藝的設(shè)計(jì)

王冰冰

(哈富環(huán)境科技(上海)有限公司，上海 201707)

2021年3月15日，上海市綠化和市容管理局印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步提升本市生活垃圾清運(yùn)精細(xì)化管理水平的實(shí)施意見(jiàn)》，指出濕垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車尾水箱內(nèi)的垃圾壓濾液、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車清洗廢水應(yīng)經(jīng)過(guò)處理滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/199—2018)后排入市政污水管網(wǎng)[1]。鑒于此，本文以上海朱家角清運(yùn)保潔有限公司垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車輛清洗環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水為研究對(duì)象，對(duì)一新建的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車清洗廢水處理站項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)分析，驗(yàn)證其技術(shù)可行性，旨在為類似垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車清洗廢水處理工程實(shí)踐提供借鑒。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

廢水來(lái)自上海朱家角清運(yùn)保潔有限公司垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車輛清洗環(huán)節(jié)，清洗對(duì)象包含干、濕垃圾車和道路清掃車，其中濕垃圾車轉(zhuǎn)運(yùn)是污染物質(zhì)的主要來(lái)源。濕垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車在車體內(nèi)對(duì)濕垃圾進(jìn)行擠壓處理，產(chǎn)生一定的壓濾液，存在尾水箱內(nèi)。這類廢水的有機(jī)物濃度高[2]，成分復(fù)雜，含有大量有機(jī)酸、可溶性脂肪酸、氨氮、蛋白質(zhì)、酚類物質(zhì)、溶解鹽和其他有機(jī)污染物[3]。濕垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車的沖洗廢水的COD濃度可達(dá)50 000～70 000 mg/L，TP濃度一般大于100 mg/L，NH3-N濃度為300～500 mg/L，SS濃度為10 000～20 000 mg/L。在與干垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車、道路清掃車清洗廢水調(diào)和后，綜合廢水的COD濃度范圍為5 000～9 000 mg/L，TP濃度范圍為15～25 mg/L，NH3-N濃度范圍為100～200 mg/L，SS濃度范圍為1 000～3 000 mg/L。

因上海朱家角清運(yùn)保潔有限公司缺少污水處理設(shè)施，故計(jì)劃新建一座污水處理站，處理車輛清洗過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。新建污水處理站的設(shè)計(jì)污水日處理能力為40 m3/d，最大日處理能力為48 m3/d，設(shè)計(jì)處理水量為6 m3/h，處理后的廢水需要滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/199—2018)中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水站設(shè)計(jì)的進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 污水站設(shè)計(jì)的進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目廢水中的COD，NH3-N、動(dòng)植物油含量均較高，且水質(zhì)水量不穩(wěn)定，處理難度較大。因此，在工藝選型時(shí)，需要對(duì)來(lái)水進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到均質(zhì)均量，降低來(lái)水的沖擊負(fù)荷，減小對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的影響[4]。

在優(yōu)先保證處理工藝技術(shù)先進(jìn)可靠的基礎(chǔ)上，綜合考量經(jīng)濟(jì)合理性，確定采用三級(jí)隔油+集水調(diào)節(jié)+氣浮+EGSB+A/O+MBR組合工藝對(duì)垃圾車清洗廢水進(jìn)行處理[5]。廢水處理工藝流程圖如圖1所示。

此外，該廢水處理站配套建設(shè)了污泥脫水裝置和惡臭氣體收集與凈化系統(tǒng)單元。其中，污泥脫水系統(tǒng)采用的是40 m2的板框壓濾機(jī)，可將濃縮污泥壓濾成含水率為70%的泥餅，再委托有資質(zhì)的單位處理。臭氣產(chǎn)生單元包括三級(jí)隔油池、集水調(diào)節(jié)池(內(nèi)設(shè)穿孔曝氣管)、氣浮池、EGSB的水封沼氣排放口、板框壓濾機(jī)、污泥濃縮桶、一體化生化池。對(duì)惡臭氣體進(jìn)行有序收集，將無(wú)組織排放改為有組織收集處理達(dá)標(biāo)后高空排放，其處理工藝為：集氣罩收集+堿噴淋+除濕+UV光催化+活性炭吸附+高空排放。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.1 各工藝單元介紹

2.1.1三級(jí)隔油池

三級(jí)隔油池的尺寸為：L×W×H=5 000 mm×2 000 mm×2 000 mm，有效容積為15 m3，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，地下防滲等級(jí)為P6。單格隔油池的尺寸分別為：第1格，L×W×H=2 500 mm×2 000 mm×2 000 mm ；第2格，L×W×H=1 000 mm×2 000 mm×2 000 mm；第3格，L×W×H=1 500 mm×2 000 mm×2 000 mm。其中，第1格的容積偏大，主要分離砂石、菜葉、食物殘?jiān)⒂椭瑧腋∥锏任廴疚?；?格主要去除浮油、顆粒較小的懸浮物；第3格的出水呈現(xiàn)棕黃醬油色，微渾濁，有異臭，有少許油花，基本上無(wú)較大顆粒懸浮物。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，第1格和第2格的清掏頻次為1次/(2 d)。

2.1.2集水調(diào)節(jié)池

集水調(diào)節(jié)池的尺寸為：L×W×H=5 000 mm×3 000 mm×2 000 mm，有效容積為24 m3，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，地下防滲等級(jí)為P6，內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)(1用1備)，配備電磁流量計(jì)。調(diào)節(jié)池內(nèi)沿寬邊每隔500 mm布設(shè)1根40穿孔曝氣管，在其下部左右斜45°方向開(kāi)3 mm小孔。隔油池至集水調(diào)節(jié)池的自流管出水口設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)裝置，防止因隔油池進(jìn)水的瞬時(shí)水量過(guò)大(或隔油池第1格、第2格的垃圾清理不及時(shí))導(dǎo)致菜葉、毛發(fā)、繩頭等垃圾流入集水調(diào)節(jié)池，堵塞調(diào)節(jié)池提升泵。集水調(diào)節(jié)池需能夠存儲(chǔ)1個(gè)清洗周期的廢水(一般垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中心的清洗周期為6∶00—10∶00，16∶00—20∶00)，否則濕垃圾車清洗時(shí)產(chǎn)生的大量濃水會(huì)使后端物化段的混凝失去作用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)泥水分離。

2.1.3混凝氣浮池

混凝氣浮池的尺寸為：L×W×H=5 900 mm×2 640 mm×2 500 mm，主體采用Q235B碳鋼材質(zhì)，環(huán)氧加煤瀝青防腐。氣浮前設(shè)置PAC、片堿、硫酸、PAM加藥反應(yīng)槽，攪拌機(jī)的攪拌桿采用襯塑方式防腐。片堿、硫酸反應(yīng)槽內(nèi)配備pH探頭，片堿加藥泵與反應(yīng)槽內(nèi)的pH計(jì)采用低開(kāi)高停的聯(lián)動(dòng)控制方式(pH<6時(shí)，片堿加藥泵啟動(dòng)；pH>8.5時(shí)，片堿加藥泵停止)。硫酸加藥泵與片堿加藥泵相反，采用高開(kāi)低停的聯(lián)動(dòng)控制方式(pH>9時(shí)，硫酸加藥泵啟動(dòng)；pH<7.5時(shí)，硫酸加藥泵停止)。氣浮的設(shè)計(jì)處理能力為8～10 m3/h，采用加壓溶氣方式工作?；炷龤飧〕睾蠼? m3的鋼質(zhì)中間水池，設(shè)置2臺(tái)提升泵，將氣浮池出水提升至EGSB反應(yīng)塔內(nèi)。提升泵設(shè)置分流管，可將部分污水分流至缺氧池前端。當(dāng)缺氧池的反硝化過(guò)程缺乏碳源時(shí)，可分流污水補(bǔ)充碳源。氣浮池后設(shè)置2個(gè)5 t的PE桶作為污泥濃縮桶，用于儲(chǔ)存氣浮池污泥、生化單元排放的污泥。污泥桶配有氣動(dòng)隔膜泵，將濃縮污泥輸送至板框壓濾機(jī)。

2.1.4EGSB厭氧反應(yīng)器

EGSB厭氧反應(yīng)器的尺寸為φ4 500 mm×8 000 mm，設(shè)計(jì)COD容積負(fù)荷為3.5～4 kg(COD)/ (m3·d)，主體為Q235B碳鋼材質(zhì)，環(huán)氧加煤瀝青防腐，三相分離器以上部分采用玻璃鋼內(nèi)襯防腐。塔身外設(shè)厚度為100 mm的巖棉保溫層，反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置蒸汽加熱盤(pán)管、DN80管道混合器。塔頂設(shè)置水封、避雷裝置。反應(yīng)器內(nèi)接種10 t厭氧顆粒污泥(從網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采購(gòu))，同時(shí)接種12 t朱家角污水廠消化池污泥(含水率約95%)。接種后，EGSB反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度約9 000 mg/L。

2.1.5A/O+MBR一體化設(shè)備

A/O+MBR一體化設(shè)備的尺寸為：L×W×H=12 500 mm×3 000 mm×3 000 mm，主體材質(zhì)為Q235B鋼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧加煤瀝青防腐，采用瓦楞板制成一體化集裝箱形式。內(nèi)部分割為EGSB循環(huán)水池、缺氧池、好氧池、MBR膜池、產(chǎn)水池5個(gè)單元。其中，EGSB循環(huán)水池的尺寸為：L×W×H=1 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，有效容積為7.5m3，循環(huán)水泵流量Q=15 m3/h，揚(yáng)程H=10 m。缺氧池的尺寸為：L×W×H=2 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，內(nèi)設(shè)2臺(tái)功率為0.37 kW的不銹鋼潛水?dāng)嚢铏C(jī)，對(duì)角安裝。好氧池的尺寸為：L×W×H=6 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，底部間隔40 cm設(shè)置φ265 mm微孔曝氣盤(pán)。采用2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)供氣，風(fēng)機(jī)功率為4 kW，風(fēng)量為4.07 m3/min，風(fēng)壓為29.4 kPa。好氧池的COD容積負(fù)荷為0.32 kg(COD)/ (m3·d)，氨氮硝化容積負(fù)荷為0.1 kg(NH3-N)/(m3·d)，內(nèi)設(shè)置pH在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并與純堿投加裝置聯(lián)動(dòng)：當(dāng)pH<7.5時(shí)，自動(dòng)投加純堿；當(dāng)pH>8.5時(shí)，停止投加純堿藥劑。

A/O+MBR一體化設(shè)備內(nèi)部接種的污泥為朱家角污水廠生化池內(nèi)曝氣混合液，采用罐車運(yùn)輸接種，接種后的污泥濃度為4 500 mg/L。MBR膜池的尺寸為：L×W×H=2 500 mm×3 000 mm×3 000 mm，內(nèi)設(shè)不銹鋼膜架，裝有700 m2聚偏氟乙烯(XR-PVDF)簾式中空纖維膜。MBR膜池底部設(shè)置穿孔曝氣管，用于沖刷膜片以及充氧。產(chǎn)水泵的運(yùn)行方式為開(kāi)8 min，停2 min。產(chǎn)水反洗水池的尺寸為：L×W×H=1 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，設(shè)置反洗水泵，PLC控制，每12 h自動(dòng)反洗1次。

3 處理效果分析

為保證工藝系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果穩(wěn)定，在氣溫35 ℃、厭氧塔外回流比1∶1、A/O+MBR段污泥濃度為5 000 mg/L、硝化液回流比1.5∶1時(shí)，選取接種污泥15 d后的進(jìn)、出水進(jìn)行水質(zhì)分析。接種污泥15 d后進(jìn)、出水的COD，NH3-N，TP濃度及處理效率分別見(jiàn)表2。由表2可知，系統(tǒng)運(yùn)行15 d后，進(jìn)水COD濃度范圍5 400～8 300 mg/L，進(jìn)水氨氮濃度范圍130～170 mg/L，進(jìn)水TP 濃度范圍18～25 mg/L，出水滿足排放要求。

進(jìn)一步分析可發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)出水不穩(wěn)定，濃度出現(xiàn)較大波動(dòng)。系統(tǒng)運(yùn)行24 d后，COD去除效率基本穩(wěn)定在96%以上，且在進(jìn)水COD濃度出現(xiàn)小范圍波動(dòng)時(shí)，去除效果依然維持在較高水平，說(shuō)明該套工藝系統(tǒng)的耐沖擊負(fù)荷較好。出水COD濃度在400 mg/L以上時(shí)，氨氮的去除效率較低。在系統(tǒng)運(yùn)行24 d后，出水氨氮濃度降至20 mg/L左右，氨氮去除效果趨于穩(wěn)定水平。分析可知，在出水COD濃度降至300 mg/L以下并保持穩(wěn)定時(shí)，氨氮去除效率穩(wěn)定在81%以上。這是因?yàn)?，硝化?xì)菌屬于自養(yǎng)型微生物，其對(duì)周邊環(huán)境要求較高，當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度較高時(shí)，異養(yǎng)型微生物生長(zhǎng)處于優(yōu)勢(shì)環(huán)境，能利用廢水中的氧消耗有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為代謝的能量物質(zhì)[6]。廢水中氧濃度降低不利于硝化細(xì)菌的增殖以及代謝作用，因此當(dāng)出水COD濃度較高時(shí)，氨氮的去除效率相對(duì)降低。工藝系統(tǒng)對(duì)TP的去除主要集中在物化段，通過(guò)前端控制藥劑投加濃度來(lái)控制系統(tǒng)對(duì)TP的去除效率。出水TP濃度越低，投加的藥劑量越多，物化單元產(chǎn)生的污泥量越多，后續(xù)對(duì)污泥處理所需費(fèi)用越高。出于最優(yōu)費(fèi)效比考慮，本工藝TP出水維持在3～5 mg/L左右。

表2 接種污泥15 d后進(jìn)、出水的COD，NH3-N，TP濃度及處理效率

4 結(jié)論

采用三級(jí)隔池+集水調(diào)節(jié)+氣浮+EGSB+A/O+MBR工藝對(duì)垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站產(chǎn)生的清洗廢水進(jìn)行處理，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，COD進(jìn)水濃度范圍為5 400～8 300 mg/L，去除率可穩(wěn)定達(dá)到95%以上；氨氮進(jìn)水濃度范圍為130～170 mg/L，去除率可達(dá)到86%以上；TP進(jìn)水濃度范圍為18～25 mg/L，去除率可穩(wěn)定達(dá)到81%以上，出水可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/199—2018)中三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定達(dá)到城鎮(zhèn)污水納管排放要求。該工藝處理垃圾車清洗廢水具有出水穩(wěn)定、去除效率高、抗沖擊負(fù)荷高的特點(diǎn)，現(xiàn)已在上海朱家角清運(yùn)保潔有限公司、上海逸通環(huán)衛(wèi)服務(wù)有限公司、上海崇明環(huán)宏保潔服務(wù)有限公司、上海英英保潔服務(wù)有限公司的垃圾車清洗廢水處理項(xiàng)目上成功應(yīng)用，可為同類型污水處理提供技術(shù)借鑒。