垃圾滲濾液處理擴建工程工藝方案比選

1、垃圾滲濾液處理擴建工程工藝方案比選廣州市興豐 垃圾衛(wèi)生填埋場位于廣州市中心東北方向約38km 的丘陵山地中，占地面積84 公頃，填埋庫容達2000萬 m3。是我國第一座在技術(shù)和管理上全面與國際接軌的垃圾 填埋場，它采用了高標準的建設(shè)，并將其營運承包給知名的境外專業(yè)公司。該場于 2000 年 11 月開始建設(shè)，于 2002年 8 月一期工程建成并投入營運，運行一年多來，取得了良好的環(huán)境效益和社會效益。興豐場原設(shè)計的進場垃圾 接納量平均為 3000 T/d ，垃圾滲濾液處理能力為 565 m3/d，主要工藝設(shè)計參數(shù)如表 1 所示。由于廣州市規(guī)劃中的其它垃圾處理設(shè)施不能如期建成，在相當長的一段時間內(nèi)

2、興豐場將承擔6000 T/d 的處理任務(wù)，因此滲濾液處理設(shè)施的擴建勢在必行。擴建后滲濾液總處理能力必須達到1200 m3 /d，場區(qū)自北向南流水經(jīng)谷口排入金坑河，再流至興豐填埋場東南方向大約900 m 的總庫容達 1850 萬 m3 的金坑水庫。由于下游金坑水庫功能環(huán)境較為敏感，因此興豐場滲濾液處理出水必須達到回用水標準。表 1 一期工程滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)計指標（單位：mg/L ）類別COD CrBOD 5SSNH 3-NTP進水20000120002000210060出水 *5010510-* 注：實際處理后水質(zhì)均達到回用水標準。1 擴建工程滲濾液水量水質(zhì)標準1.1 滲濾液水量根據(jù)興豐場運行1

3、 年多來滲濾液產(chǎn)生量、廣州降雨量和垃圾 填埋方式等綜合考慮確定垃圾 量增加至6000 t 以上時，滲濾液處理水量將增加650 m3/d。1.2 滲濾液進水水質(zhì)和出水水質(zhì)滲濾液進水水質(zhì)和出水水質(zhì)采用采用表1 中的參數(shù)。2 擴建工程處理方案選擇原則（ 1）擴建工程工藝必須達到現(xiàn)有滲濾液處理廠的處理能力和處理效果，保持最終出水穩(wěn)定地達到回用水水質(zhì)標準；（ 2）選擇工藝盡可能簡單、技術(shù)可靠、管理方便、運行高效低耗的處理流程，并盡可能降低工程投資。（ 3）由于滲濾液水質(zhì)變化幅度大，選取的工藝必須有較強的適應(yīng)性和操作上的靈活性，具有一定的抗沖擊負荷能力，并且能夠容易進行改造，以適應(yīng)水質(zhì)的變化。3 擴建工程

4、處理工藝方案介紹3.1 方案一： UASB+SBR+CMF+RO處理工藝工藝流程現(xiàn)滲濾液處理采用的工藝方案為UASB+SBR+CMF+RO ，見圖 1。工藝說明滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入均衡池，進行水質(zhì)水量的均衡和pH 調(diào)節(jié)，均衡池出水進入UASB 反應(yīng)池中，在反應(yīng)池中COD負荷為 1015 kgCOD/m 3d ，BOD 降解可達75%， COD 降解可達70%。經(jīng)厭氧后滲濾液進入SBR 池，在此利用生物反應(yīng)進行 BOD 5 、COD 以及 NH 3-N 的去除，停留時間為10.5d，反硝率： 4.51gNO 3/kgVSS.h(20°C)。SBR 反應(yīng)期的操作以好氧，缺氧交替運作，在好氧

5、情況下，微生物 會產(chǎn)生硝化作用；在缺氧情況下，微生物 會進行反硝化作用以去除氨氮3 。為了防止高氨氮濃度對生化系統(tǒng)可能產(chǎn)生的抑制，SBR 系統(tǒng)采用了高污泥齡設(shè)計(30d)，這較生活 污水處理廠的設(shè)計為長，可保證反應(yīng)器中數(shù)量足夠且性能隱定的硝化和反硝化菌，使微生物 在反應(yīng)器中的停留時間大于硝化和反硝化菌的最小世代期。高污泥齡設(shè)計還可去除較難生化的有機物。經(jīng)生化處理后的滲濾液進入連續(xù)微濾（CMF ）系統(tǒng)，此系統(tǒng)作為反滲透系統(tǒng)的前處理，采用0.2m 中空纖維膜，隔除滲濾液中大于0.2 m 的固體、細菌和不溶性的有機物。經(jīng)生化和微濾處理的滲濾液進入RO 反滲透系統(tǒng)， RO 系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜，

6、設(shè)計最大工作壓力：35 Bar ，最大回收率為80%，清洗周期為12 星期，預(yù)期膜的工作壽命為12 年。 RO 出水可直接進行回用，濃縮液經(jīng)化學(xué)沉淀后形成穩(wěn)定的絮凝體再運至填埋場進行填埋處理。該工藝的技術(shù)特點是：（ 1）UASB 能耗低效率高，與SBR 相結(jié)合的工藝是既經(jīng)濟又靈活去除有機物及氨氮的有效方式；（ 2）高效的SBR 處理體系是生物脫氮的關(guān)鍵，它將各種形態(tài)的氮最終轉(zhuǎn)化為N2 ，徹底解決了滲濾液中的氮污染 問題；（ 3）CMF RO 深度處理系統(tǒng)可確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達標；（ 4）剩余污泥量小。各階段的出水水質(zhì)表 2各階段出水水質(zhì)水質(zhì)指標原水UASBSBR微濾反滲透COD (mg/l)20

7、,0006,000<700<60040BOD 5 (mg/l)12,0003,000<200<1508TSS (mg/l)2,000500<110<11NH 3-N (mg/l)2,1001,890<50<5083.2 方案二：蒸發(fā) +RO 處理工藝工藝流程工藝說明滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入預(yù)處理池，通過投加臭氧對氨氮與低分子有機物進行預(yù)處理，出水經(jīng)沉淀后進入熱交換器。預(yù)處理后滲濾液用泵送入兩個熱交換器進行預(yù)熱，交換器同時作為蒸發(fā)器濃縮液和冷凝水的冷卻器。預(yù)熱后的滲濾液進入進水池，然后提升進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，滲濾液通過噴頭噴灑在高溫的管束外表面而蒸發(fā)

8、成蒸氣，蒸氣經(jīng)收集后通過離心壓縮機壓縮進入管束，從而產(chǎn)生持續(xù)的蒸發(fā)循環(huán)。同時滲濾液噴灑到管束外表面對管束中的蒸氣起到降溫作用而使管道內(nèi)蒸氣冷凝。管道中形成的冷凝水收集后進入脫氣器中，減少易揮發(fā)有機成分，冷凝液用泵從脫氣器經(jīng)過冷凝液冷卻器進入暫存池。經(jīng)蒸發(fā)處理的滲濾液進入RO 反滲透系統(tǒng)， RO 系統(tǒng)采用寬幅螺旋卷式復(fù)合膜，設(shè)計最大工作壓力為35 Bar ，最大回收率為 80%，清洗周期為12 星期，預(yù)期膜的工作壽命為12 年。 RO 出水可直接進行回用。蒸發(fā)器底部所收集的濃縮液及 RO 濃縮液用循環(huán)泵輸送入濃縮液冷卻器對進水進行預(yù)熱，冷卻后的濃縮液進入焚燒爐焚燒。該工藝的技術(shù)特點是：（ 1）全

9、部采用物化工藝處理，進水水質(zhì)波動對處理效果基本無影響；（ 2）剩余污泥量小；（ 3）濃縮液可以得到徹底的處置，無須回灌。各階段的出水水質(zhì)和處理效率表 3各工段處理效率表項目COD Cr(mg/l)BOD 5(mg/l)TSS(mg/l)NH 3-N(mg/l)進水200001200020002100蒸發(fā)器出水5002501520去除率97.5%97.9%99.299.0%出水40818RO92.0%96.8%93.3%60.0%去除率出水要求50105103.3 方案三： MBR+UF+NF處理工藝方案工藝流程工藝說明滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通過高活性

10、的好氧微生物 作用，降解大部分有機物，并使氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達到脫氮的目的。 MBR 反應(yīng)器通過超濾膜分離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達到20g/l，經(jīng)過不斷馴化形成的 微生物 菌群，對滲濾液中難生物降解的有機物逐步降解。MBR 生化系統(tǒng)COD 設(shè)計去除率90%， NH 3-N 設(shè)計去除率 99%。采用特殊設(shè)計的高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng)，氧利用率可高達25%。MBR 的剩余污泥量小，每天排泥量按不同運行期(前，中，后 )為 110 50 m3/d 左右。 MBR 出水無菌體和懸浮物，進入納濾系統(tǒng)進一步深化處理，出水

11、穩(wěn)定達標排放，濃縮液則回灌至填埋場。納濾系統(tǒng)采用特殊納濾膜和工藝設(shè)計，可使鹽隨凈化水排出，不會出現(xiàn)鹽富積現(xiàn)象，納濾凈化水回收率可達到85%。納濾濃縮液量3.7 m3/h，為節(jié)省投資及運行費用可將濃縮液回灌至填埋場處置。采用該工藝處理滲濾液，適應(yīng)性強，能確保不同季節(jié)不同水質(zhì)條件下，出水穩(wěn)定達標。在國外大量工程實例中發(fā)現(xiàn)，即使對于BOD/COD 小于 0.2 的老填埋場滲濾液，經(jīng)過MBR 與納濾后也能使COD 、 BOD 和 NH 4-N 達標排放。該工藝主要特點：（ 1）反應(yīng)器體系中生物濃度高，達到20g/L ，對難生物降解的有機物及氨氮的去除效率高；（ 2）污泥穩(wěn)定性強，粘度低，易脫水，不易腐

12、敗變質(zhì)。（ 3）出水不存在致病菌 污染 問題。各階段的出水水質(zhì)和處理效率表 4 各工段處理效率表項目CODCr(mg/l)BOD 5 (mg/l)NH3-N(mg/l)MBR進水20000120002100出水20001008去除率90.0%99.2%99.6%NF出水40108去除率98.0%90.0%0 %要求總排濃度5010103.4 方案四： DT-RO 處理工藝工藝流程工藝說明滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入儲罐中進行pH 調(diào)節(jié)，控制pH 在 66.5 之間。經(jīng)pH 調(diào)節(jié)的滲濾液加壓泵入砂濾器，砂濾器可根據(jù)壓差自動進行反沖洗，反沖洗水進入濃縮液儲存池。經(jīng)過砂濾的滲濾液泵入筒式過濾器，經(jīng)過濾后的滲濾

13、液由柱塞泵輸入第一級反滲透（RO）系統(tǒng)。一級RO 系統(tǒng)膜通量為12L/m 2·h，凈水回收率為80% ，設(shè)計操作壓力為60bar。滲出液進入二級RO 裝置，濃縮液排至濃縮液儲存池。二級RO 系統(tǒng)回收率為90%，膜通量為34.6L/m 2· h，設(shè)計操作壓力為50bar。滲出液進入脫氣裝置，濃縮液則排至砂濾器的進水端。膜組的反沖洗在每次系統(tǒng)關(guān)閉時進行，清洗由系統(tǒng)自動控制，清洗后的液體排入濃縮液儲存池中。為避免濃縮液回灌時長期將高濃度的氨氮在垃圾 填埋場不斷積累循環(huán)，在濃縮液儲存池設(shè)置脫氮系統(tǒng)，通過化學(xué)沉淀法將滲濾液中的 NH 3-N 轉(zhuǎn)化為 MgNH 3PO4.6H 2O 沉

14、淀，沉淀后形成的結(jié)晶性狀穩(wěn)定，可以直接隨濃縮液回灌到填埋場，也可以分離出來做肥料。該工藝的技術(shù)特點是：（ 1）預(yù)處理比較簡單，且不需設(shè)生化處理單元；（ 2）DT-RO 膜組的結(jié)垢較少，膜污染 減輕，使反滲透膜的壽命延長；（ 3）安裝、維修簡單，操作方便，自動化程度高；（ 4）DT-RO 系統(tǒng)可擴充性強，可根據(jù)需要增加一級、二級或高壓膜組。各階段的出水水質(zhì)和處理效率表 5方案四處理效率表進水二級反滲透出水截留率BOD(mg/L)12000<599.9COD(mg/L)20000<2099.9NH 3-N(mg/L)2100<599.9SS(mg/L)2000<299.94

15、 擴建工程處理工藝方案選擇4.1 方案比較以上四個滲濾液擴建工程處理工藝方案匯總比較詳見表6。表 6 工藝方案比較方案一方案二方案三方案四項目UASB+SBR+CMF+ROEV+ROMBR+UF+NFDT-RO一、工藝技術(shù)比較基本工原水 PH 調(diào)節(jié) UASB SBR反滲透生產(chǎn)回原水 EV 蒸發(fā)器反原水 MBR 生物膜反應(yīng)器原水砂濾器二級反藝流程用滲透生產(chǎn)回用超濾納濾生產(chǎn)回用滲透生產(chǎn)回用處理原生化處理與反滲透相結(jié)合物理處理與反滲透相生化處理與納濾相結(jié)合采用單純反滲透工藝理結(jié)合抗沖擊負荷能力強，進水水質(zhì)對其影響較小，厭不依賴于生物處理， 抗 環(huán)境因素和進水參數(shù)變化對不依賴于生物處理，抗進水水氧后出

16、水有機物濃度大幅降低， 對 SBR 池的處理沖擊負荷能力強， 可通生物系統(tǒng)影響較大， 可通過調(diào)沖擊負荷能力強，可通質(zhì)影響沖擊較小。過調(diào)節(jié)蒸氣壓力適應(yīng)節(jié)回流量適應(yīng)進水負荷的變過調(diào)節(jié)反滲透壓力適應(yīng)進水負荷的變化。化。進水負荷的變化。濃縮液回灌或燃燒處理，較徹底，對環(huán)境及填埋濃縮液回灌或燃燒處濃縮液回灌或化學(xué)沉淀形成濃縮液回灌或化學(xué)沉淀場運行影響較小。理，較徹底，對環(huán)境及穩(wěn)定的結(jié)晶而去除， 殘留物對形成穩(wěn)定的結(jié)晶而去濃縮液填埋場運行影響較小。環(huán)境及填埋場運行有一定的除，殘留物對環(huán)境及填處理影響。埋場運行有較大的影響。有較多的工程及運行經(jīng)驗，運行管理較為復(fù)雜。有較多的工程及運行有較多的工程及運行經(jīng)驗，

17、 運 有較多的工程及運行經(jīng)工藝運經(jīng)驗，運行管理較為方行管理比較復(fù)雜。驗，運行管理較為簡單。行比較便。滲濾液在生化階段會產(chǎn)生一定的有害氣體及臭滲濾液在蒸發(fā)階段會滲濾液在生化階段會產(chǎn)生一對大氣環(huán)境影響較小。環(huán)境效味，對大氣環(huán)境有一定的影響。產(chǎn)生一定的有害氣體定的有害氣體及臭味， 對大氣益及臭味，對大氣環(huán)境有環(huán)境有一定的影響。一定的影響。二、經(jīng)濟比較工程總4800 萬元4400 萬元4700 萬元4200 萬元投資運行費20.28 元 /m319.78 元 / m321.52 元/ m 322.24 元 / m3用分析4.2 推薦方案從各方案的工藝特點、對水質(zhì)波動的適應(yīng)性、總投資以及單位運行成本等方

18、面進行分析 ，并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益等綜合因素，經(jīng)過綜合比選后認為方案一為優(yōu)選推薦方案。其理由如下：（ 1）滲濾液先進行生化處理，該工藝具有較強的適應(yīng)性和操作上的靈活性，可以適應(yīng)不同時期的處理需要，經(jīng)生化處理后的滲濾液進入微濾及反滲濾系統(tǒng)進行深度處理，出水達到回用水標準后可在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用水。（ 2）采用 UASB+SBR 工藝，有機負荷高，抗沖擊負荷能力強，進水水質(zhì)對其影響較小，厭氧后出水有機物濃度大幅降低，對 SBR 池的處理沖擊較小，充氧設(shè)備的能耗較小。（ 3）采用生化處理與反滲透相結(jié)合，處理后出水可以達到回用水水質(zhì)標準，在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用，具有良好的環(huán)境效益，節(jié)省了

19、生產(chǎn)用水的費用，降低了填埋場的直接運行成本。（ 4）此工藝已有豐富的工程及運行經(jīng)驗，運行管理、設(shè)備配件供應(yīng)及人員調(diào)配都可與現(xiàn)有工程配套進行。（ 5）該方案雖然投資較高，但運行穩(wěn)定，出水有保證，且可根據(jù)現(xiàn)有工程的經(jīng)驗通過一定的措施降低造價，此外本方案運行成本較低，在經(jīng)濟指標上具有較大的優(yōu)越性。5 結(jié)論（ 1） 從廣州市興豐填埋場的滲濾液處理要求以及環(huán)境敏感性、經(jīng)濟技術(shù)綜合效益等方面進行綜合評估，認為方案一即 pH 調(diào)節(jié) +UASB+SBR+CMF+RO工藝技術(shù)先進、 可操作性強， 完全符合擴建工程項目提出的要求，為優(yōu)選推薦方案。（ 2） 填埋場建設(shè)單位及營運商對本工藝方案有豐富的建設(shè)及運行經(jīng)驗，可以提供充足的技術(shù)與管理支持。因為我們就這么一輩子，幾十年的光景，無法重來，開心也好，不開心也罷，怎么都是活著，那么何不讓自己開開心心的過好每一天呢！生活雖辛苦，但我們一定要笑著過，以積極樂觀的心態(tài)讓日子