某中后期垃圾渗沥液处理系统升级改造工程实例
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2.
An engineering case of upgrading and transformation of leachate treatment system in middle and late stage
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收稿日期: 2022-07-26
Received: 2022-07-26
作者简介 About authors
刘双(1989—),硕士,高级工程师电话:18874271970,E-mail:
蒋晓云,博士,高级工程师E-mail:
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刘双, 夏传, 蒋晓云, 李志.
LIU Shuang.
以某生活垃圾填埋场渗沥液处理升级改造工程为例,采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+膜深度处理”组合工艺处理中后期渗沥液,旨在为垃圾渗沥液处理提供一种解决方案。
1 工程概况
某生活垃圾填埋场于2007年建成并投入使用,垃圾无害化处理量为350 t/d。渗沥液处理站一期工程于2012年建成运行,处理工艺为“中温厌氧+膜生物反应(MBR)+RO系统”,处理规模为200 m³/d。随着城市居住人数的不断增长,生活垃圾填埋量由350 t/d增加至550 t/d,渗沥液产生量超过一期处理量。随着填埋年限的增加,渗沥液水质逐渐老龄化,主要表现:(1)碳氮比(<0.76)失衡,碳源严重不足;(2)膜浓缩液回灌引起垃圾渗滤液盐分偏高,对普通生物菌群有明显的毒害抑制作用〔10〕,生化系统难以正常运行。
本工程针对一期存在的问题进行升级改造,设计规模由200 m³/d提升至300 m³/d,改造后渗沥液处理系统采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+外置式UF+NF+两级RO”的组合工艺,膜浓缩液采用DTRO系统进行浓缩减量。
2 设计进出水水质
表1 设计进、出水水质
Table 1
指标 | pH | BOD5 | COD | SS | NH3-N | TN | 电导率 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
进水 | 6~9 | ≤1 900 | ≤5 000 | ≤1 000 | ≤2 200 | ≤2 500 | ≤32 500 |
出水 | 6~9 | ≤30 | ≤100 | ≤30 | ≤25 | ≤40 | — |
表2 构筑物及设计参数
Table 2
名称 | 尺寸 | 规格 | 数量 | 结构 | 性质 |
---|---|---|---|---|---|
反硝化池 | D9.5 m×12 m | 850 m³ | 1座 | 钢混 | 由原中温厌氧反应器改造 |
硝化池1 | 17.7 m×9.5 m×4.8 m | 807 m³ | 1座 | 钢混 | 利旧改造 |
硝化池2 | 8.4 m×9.5 m×4.8 m | 383 m³ | 1座 | 钢混 | 由原缺氧池改造 |
UF产水中间水池 | 5.5 m×3.5 m×4.8 m | 92 m³ | 1座 | 钢混 | 利旧改造 |
清水池 | 3.6 m×3.5 m×4.8 m | 60 m³ | 1座 | 钢混 | 利旧改造 |
计量渠 | 4.9 m×0.65 m×1.0 m | 4 m³ | 1座 | 钢混 | 新建 |
污泥池 | 3.0 m×3.0 m×4.7 m | 42 m³ | 1座 | 钢混 | 利旧改造 |
生产服务用房 | 39.6 m×9.0 m×5.1 m | 356 m2 | 1座 | 框架结构 | 利旧改造,扩建54 m2 |
生产辅助用房 | 30.0 m×4.5 m×3.5 m | 135 m2 | 1座 | 框架结构 | 新建 |
污泥脱水间 | 12.0 m×5.0 m×8.8 m | 60 m2 | 1座 | 框架结构 | 新建 |
生活用房 | 7.4 m×6.4 m×7.5 m | 47 m2 | 1座 | 框架结构 | 利旧改造 |
在线监测房 | 4.0 m×3.0 m×3.0 m | 12 m2 | 1座 | 简易钢结构 | 新建 |
3 工程设计
3.1 工艺流程
从设计进水水质指标可以看出,该垃圾渗沥液具有高盐分、高氨氮、低碳氮比等特点。如采用传统生化工艺,需要投加大量碳源维持系统运行,且微生物在高盐环境下受到抑制,活性不高,去除效率低下。如仅采用以膜系统为主的工艺,虽产水可满足排放要求,但污染物无法从系统消除,浓水回灌将导致污染物富集。因此,针对渗沥液特点和处理要求,经综合比选,本工程采用“高抗逆耐盐菌生化+膜系统”的组合工艺路线,具体工艺流程见图1。
图1
3.2 工艺流程概述
(1)调节池(利旧)。垃圾渗沥液通过收集进入调节池,进行均质、均化。
(2)预处理装置。渗沥液由提升泵提升进入预处理装置,在系统内投加絮凝剂,通过吸附、架桥、交联等作用〔11〕使水中的胶体微粒凝聚、沉淀,渗沥液中的部分COD及氨氮黏附在胶体上去除,以降低生化系统的负荷。
(3)反硝化、硝化池(利旧改造)。渗沥液经预处理装置处理后经泵提升至反硝化池,与硝化池回流液进行反硝化反应,消耗有机物使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气,之后进入硝化池,通过好氧微生物使氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐,同时将有机物转化为二氧化碳和水。该系统同时接种市政污水厂种泥及高抗逆耐盐菌种,耐盐菌种投加量为反硝化及硝化池总池容的0.4%。
(5)外置式UF系统。渗沥液经硝化池后泵至UF系统进行泥水分离,UF进水泵将硝化池内的混合液提升至UF环路,微生物菌体通过高效UF系统从出水中分离,确保大于20 nm的颗粒物、微生物和COD相关的悬浮物截留在系统内。
(6)除硬度系统。渗沥液由UF系统至除硬度系统,通过投加Na2CO3与NaOH使Ca2+、Mg2+形成沉淀从而降低其硬度,出水经纤维球过滤器过滤后进入NF进水罐。
(7)NF系统。渗沥液由NF进水罐泵入NF系统,进一步对渗沥液中的有机物、氨氮、盐分等物质进行截留,产水进入NF产水池进行收集,浓水最终进入DTRO系统。
(8)RO系统。NF产水罐水依次进入RO1、RO2系统,RO系统高效地截留污水中溶解态的无机和有机污染物,确保出水最终稳定达标。
(9)DTRO系统。NF系统和RO1系统产生的浓水进入DTRO系统进行进一步浓缩减量,经浓缩后的浓水最终回灌至填埋场,产水则进入RO2系统进行处理。
(10)污泥池。预处理装置、反硝化池、硝化池、UF系统及除硬度系统产生的污泥进入污泥池,污泥池中的污泥经压滤机进行压滤,确保含水率小于80%后,送至填埋场进行处置,滤液返回至调节池。
3.3 工艺主要技术参数
3.3.1 预处理装置
新增预处理装置1套,由絮凝单元和沉淀单元组成,絮凝采用机械絮凝,絮凝时间20 min,沉淀采用斜管沉淀工艺,表面水力负荷为2 m³/(m2·h)。
3.3.2 A/O-MBR系统
反硝化池-A池(由原有厌氧反应器改造)1座,直径为9.5 m,有效水深为10 m,有效容积为708 m³,MLSS为12 g/L,设计脱氮速率为(20 ℃)0.03 kg/(kg·d),水力停留时间为1.77 d。
硝化池-O池(由原有缺氧、好氧池改建)1座,尺寸(17.7+8.4)m×9.5 m×4.8 m,有效水深为4.2 m,有效容积为1 045 m³,设计MLSS为12 g/L,设计污泥龄为24.2 d,污泥负荷为0.18 kg/(kg·d)(以BOD5计),硝化速率为0.055 kg/(kg·d),水力停留时间为2.61 d,硝化液回流比取200%~600%。
3.3.3 膜处理系统
膜处理系统(新增)包括外置式UF、NF、RO1、RO2、DTRO系统等,置于现有生产服务用房内。膜系统每日设计工作时间均为20 h,UF系统设计产水量为20 m³/h;NF系统设计产水量不低于16 m³/h;RO1系统设计产水量不低于11 m³/h;RO2系统设计产水量不低于15 m³/h;DTRO系统设计产水量不低于11 m³/h。
3.3.4 除硬度系统
新增除硬度系统1套,设计处理水量为20 m³/h,包括除硬度反应池、絮凝池、沉淀池及过滤器,反应池水力停留时间为27 min;絮凝池水力停留时间为13 min,反应池设机械搅拌;沉淀采用斜管沉淀,表面水力负荷为1.35 m³/(m2·h)。过滤器采用纤维球过滤器,设2套串联,设计最高滤速为25 m/h。
3.3.5 计量渠
新建计量渠1座,出水流量15 m³/h,尺寸4.9 m×0.65 m,采用5#巴歇尔槽,设超声波液位计。
3.3.6 污泥池
污泥池利旧,尺寸3 m×3 m×4.7 m,有效容积为36 m³,收集预处理装置排泥、剩余污泥及除硬度系统排泥。采用由石灰和PAC组成的无机调理剂对污泥进行调理,石灰和PAC投加量均按照绝干泥总质量的5%投加。
3.3.7 污泥脱水间
新建污泥脱水间1座,配备板框压滤机1台,每天工作2~3班次。板框压滤机过滤面积为80 m2,滤室容积为1.28 m³,滤室数量为50个,功率为4.0 kW。压滤机泥饼运送至垃圾填埋场卫生填埋,滤液重力回流至硝化池。
3.4 改建及新增构筑物
该工艺系统构筑物及设计参数见表2。
4 处理效果
表3 出水水质检测数据
Table 3
工序 | COD | NH3-N | TN | pH |
---|---|---|---|---|
原水 | 3 479~3 560 | 2 108~2 370 | 2 326~2 671 | 7.14~8.16 |
硝化池出水 | 1 840~2 304 | 618~691 | 906~971 | 6.98~8.05 |
计量渠出水 | 12.5~23.4 | 12.8~16.4 | 18~32 | 6.32~7.68 |
标准限值 | ≤100 | ≤25 | ≤40 | 6~9 |
由表3可知,经高抗逆耐盐菌生化处理后(硝化池出水)的COD、NH3-N、TN去除效果明显,其去除率分别为33.8%~48.3%、67.2%~73.9%、58.3%~66.1%。计量渠出水优于标准限值,满足设计要求。
5 工程投资及运行费用
本项目总投资包括工程建设费用(含设备购置费、安装调试费、培训费等3个部分)、工程建设其他费用及预备费;本项目总投资估算约2 485.67万元,其中工程建设费用2 101.1万元,工程建设其他费用266.2万元,预备费118.37万元,运行成本核算后约为84.68元/m³。
6 结论
某生活垃圾填埋场渗沥液处理站经过升级改造后,采用“预处理+高抗逆耐盐菌生化+外置式UF+NF+两级RO系统”组合工艺,膜系统浓水经DTRO系统浓缩减量后回灌,实现渗沥液无害化处理。工程实践证明,该渗沥液处理工艺,运行稳定,处理效果好,出水水质能满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表2排放标准,可为我国中后期垃圾渗沥液处理升级改造提供经验及参考。
参考文献
垃圾渗滤液处理设施升级改造工程实例
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