固體廢棄物課程設(shè)計(jì)

固體廢棄物課程設(shè)計(jì)——垃圾滲濾液處理工藝方案比選班級：環(huán)境工程091班學(xué)號：0908010234姓名：王翔設(shè)計(jì)時間：—指導(dǎo)老師：王東波摘要：通過對垃圾滲濾液特點(diǎn)和相關(guān)先進(jìn)處理方案文獻(xiàn)的研究比擬，參考相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和弊端，通過優(yōu)化組合來實(shí)現(xiàn)對厭氧型垃圾填埋場的滲濾液處理，得出幾種處理工藝的工藝流程圖，對工藝的技術(shù)特點(diǎn)、各階段出水水質(zhì)和處理效率進(jìn)行說明，通過比對得出處理效果好、水質(zhì)達(dá)標(biāo)且簡單、技術(shù)可靠、具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力、管理方便、運(yùn)行高效低耗的處理流程。并得出最終的選擇方案和結(jié)論。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液處理工藝方案比選結(jié)論引言目前國內(nèi)外對垃圾的處理主要有燃燒、填埋、堆肥以及綜合利用等方式。其中,垃圾衛(wèi)生填埋以其相對費(fèi)用較低、技術(shù)比擬成熟、管理方便等優(yōu)點(diǎn)成為我國現(xiàn)階段采用較廣泛的方式。垃圾填埋過程中產(chǎn)生的大量滲濾液,是世界上公認(rèn)的污染威脅大、性質(zhì)復(fù)雜、難于處理的高濃度廢水,從填埋場的運(yùn)行到封場后管理,都需要對滲濾液的產(chǎn)生進(jìn)行有效控制,對排出的滲濾液進(jìn)行妥善處理。【1】1.滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)滲濾液屬高濃度污水,主要特點(diǎn)可歸結(jié)為:成分復(fù)雜,污染物濃度高且變化無規(guī)律,可生化性差,含鹽量高,并含有較高濃度的氨氮,產(chǎn)生量隨季節(jié)性變化較大。滲濾液中的污染物種類超過100種,由于垃圾的種類、性質(zhì)及處理方式等諸多因素影響,滲濾液組分相當(dāng)復(fù)雜,且在一個相對大的范圍內(nèi)變動。滲濾液與其他污水相比的一個重要特點(diǎn)是水質(zhì)水量波動大,雨季是產(chǎn)生滲濾液的頂峰期,而干旱季節(jié)根本沒有滲濾液流出。填埋場降水是垃圾滲濾液的主要來源，微生物分解和降水淋溶是滲濾液中污染物的主要來源。滲濾液量及污染物濃度與氣候變化、水文條件、季節(jié)變化、垃圾性質(zhì)、垃圾填埋時間、填埋方式、垃圾含水率等諸多因素有關(guān)。同一垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液的性質(zhì)隨著填埋場的使用時間而變化。新填埋場滲濾液呈弱酸性,pH值約為6.5，可生化性較好，氨氮濃度較高;老填埋場滲濾液的pH值約為8.0，可生化性極差,而氨氮濃度依然較高?！?】滲濾液水質(zhì)設(shè)計(jì)要求2.1垃圾滲濾液水質(zhì)2.1.1水污染物排放控制要求生活垃圾填埋場應(yīng)設(shè)置污水處理裝置，生活垃圾滲濾液〔含調(diào)節(jié)池廢水〕等污水經(jīng)處理并符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染物排放控制要求后，可直接排放。

現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場自2023年7月1日起執(zhí)行GB16889-2023即表1規(guī)定的水污染物排放濃度限值。

表1現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值2.2設(shè)計(jì)處理前后垃圾滲濾液水質(zhì)即表2表2設(shè)計(jì)處理前后垃圾滲濾液水質(zhì)指標(biāo)類別CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)進(jìn)水5000500700500出水≤100≤30≤30≤25說明：厭氧型填埋場，垃圾來源：生活垃圾。10萬人口的小城市處理工藝的介紹3.1方案一：AOP－BAF法SBR出水【3】高級氧化處理AOP(advancedoxidationprocesses),高級氧化處理涉及到氫氧自由基的生成與氧化作用，氫氧自由基的強(qiáng)氧化作用可使得處理過的污水中殘留的難降解有機(jī)化合物被氧化分解為無機(jī)物，被應(yīng)用于消毒處理中。高級氧化處理工藝中重要的一點(diǎn)就是生成氫氧自由基，目前應(yīng)用得較多的有臭氧-紫外線聯(lián)用技術(shù)，臭氧-過氧化氫-紫外線聯(lián)用技術(shù)，過氧化氫-紫外線聯(lián)用技術(shù)以及其他一些使用fenton〔芬頓〕試劑的反響和半導(dǎo)體金屬氧化劑吸收紫外線來生成氫氧自由基的技術(shù)。曝氣生物濾池(biologicalaeratedfilter)簡稱BAF，是八十年代末九十年代初在普通生物濾池的根底上，并借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水生物處理新工藝。曝氣生物濾池內(nèi)裝填有高比外表積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，污水由上向下或者由下往上流過濾料層，濾料層下部設(shè)有鼓風(fēng)曝氣，空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機(jī)物與填料外表的生物膜發(fā)生生化反響得以降解，填料同時起到物理過濾阻截作用。序列間歇式活性污泥法〔SBR〕是將水質(zhì)、曝氣、沉淀等功能集于一體的周期循環(huán)式活性污泥法。SBR法與其他活性污泥法相比，它不僅工藝簡單，而且有較優(yōu)越的工藝特征?？梢愿鶕?jù)進(jìn)水負(fù)荷來調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。3.1.1工藝流程如圖1格柵滲濾液格柵調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池濾液高級化學(xué)預(yù)氧化高級化學(xué)預(yù)氧化曝氣生物濾池曝氣生物濾池鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)SBR反響池SBR反響池污泥脫水污泥濃縮池污泥脫水污泥濃縮池出水泥餅外運(yùn)圖1方案一流程圖3.1.2工藝說明該工藝首先利用化學(xué)預(yù)氧化去除局部有機(jī)物，更為關(guān)鍵的是將難降解有機(jī)物分解為容易降解的有機(jī)物，提高難生物降解有機(jī)物的可生化性，然后通過后續(xù)的曝氣生物濾池進(jìn)行生化處理，在垃圾滲濾液經(jīng)過化學(xué)氧化后可生化性大大提高的根底上去除包括難降解有機(jī)物在內(nèi)的大局部污染物。技術(shù)特點(diǎn)垃圾滲濾液的處理既有常規(guī)廢水處理技術(shù)的共性，又有其自身顯著的特點(diǎn)。在通常情況下，一般采取預(yù)處理→生物處理(SBR)→后續(xù)處理的工藝流程。但是由于垃圾滲濾液的復(fù)雜性，特別是運(yùn)行十年左右的老齡垃圾填埋廠，由于其滲濾液的生化性越來越差，因此，經(jīng)過常規(guī)生物處理以后往往無法達(dá)標(biāo)排放，需要進(jìn)行深度處理。相對于垃圾滲濾液最常用的反滲透膜法處理以及化學(xué)氧化法處理，“高級氧化(AOP)－曝氣生物濾池(BAF)工藝〞具有顯著的優(yōu)勢，該工藝是解決垃圾滲濾液深度處理難降解有機(jī)物去除的高新技術(shù)工藝?！案呒壯趸貧馍餅V池工藝〞將常規(guī)的化學(xué)氧化預(yù)處理和生物處理聯(lián)合使用，為垃圾滲濾液到達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)提供一種經(jīng)濟(jì)而有效的處理工藝。該聯(lián)合工藝不但具備化學(xué)氧化對難降解有機(jī)物去除的高效性，而且又具備了一般生物處理的經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的應(yīng)用前景。高級氧化不采取將COD直接礦化的方式，而只是作為預(yù)處理，降低局部COD，同時改良廢水的可生化性，因此其費(fèi)用是一般化學(xué)氧化的1/5～1/3，經(jīng)過高級氧化處理以后，后續(xù)采用對于低濃度廢水最高效的曝氣生物濾池(BAF)工藝，進(jìn)一步降低垃圾滲濾液的COD，使出水穩(wěn)定到達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。各階段出水水質(zhì)和處理效率采用高級氧化(AOP)－曝氣生物濾池(BAF)對垃圾滲濾液序批式活性污泥法(SBR)出水進(jìn)行深度處理，在深度處理進(jìn)水的COD為600～800mg/L，色度200～1000倍，NH3－N為20～50mg/L的情況下，出水到達(dá)COD低于100mg/L，色度低于40倍，NH3－N低于10mg/L，該工藝處理每噸水的投資費(fèi)用約3000元，為反滲透工藝的五分之一。每噸水的處理費(fèi)用為2～3元，約為反滲透法的十分之一。3.1.5技術(shù)應(yīng)用費(fèi)用該技術(shù)應(yīng)用廣東某垃圾填埋廠的垃圾滲濾液的深度處理，填埋廠的水量為200t/d，深度處理的進(jìn)水為COD為600～800mg/L，NH3－N為20mg/L，SS為200～400mg/L，色度400倍，經(jīng)過該工藝的處理后出水的COD低于90mg/L，NH3－N低于10mg/L，SS低于20mg/L，色度低于10倍，穩(wěn)定到達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程的投資本錢不到一百萬，運(yùn)行本錢為每噸水2～3元，相對于反滲透處理投資五百萬，運(yùn)行本錢二十多塊錢每噸水，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和重大的社會效益。3.2方案二：MBR+UF+NF處理工藝方案【4】MBR生化系統(tǒng)3.2.1工藝流程MBR生化系統(tǒng)回流回流反硝化池UF超濾系統(tǒng)硝化池調(diào)節(jié)池滲濾液反硝化池UF超濾系統(tǒng)硝化池調(diào)節(jié)池NF納濾系統(tǒng)污泥脫水NF納濾系統(tǒng)污泥脫水干污泥填埋濃縮液混凝壓濾后填埋達(dá)標(biāo)排放圖2方案二流程圖3.2.2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，通過高活性的好氧微生物作用，降解大局部有機(jī)物，并使氨氮和有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中復(fù)原成氮?dú)馀懦?，到達(dá)脫氮的目的。MBR反響器通過超濾膜別離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反響器中的污泥濃度到達(dá)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(jī)物逐步降解。MBR生化系統(tǒng)COD設(shè)計(jì)去除率90%，NH3-N設(shè)計(jì)去除率99%。采用特殊設(shè)計(jì)的高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng)，氧利用率可高達(dá)25%。MBR的剩余污泥量小，每天排泥量按不同運(yùn)行期(前，中，后)為110～50m3/d左右。MBR出水無菌體和懸浮物，進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)一步深化處理，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，濃縮液那么回灌至填埋場。納濾系統(tǒng)采用特殊納濾膜和工藝設(shè)計(jì)，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到達(dá)85%。納濾濃縮液量3.7m3/h，為節(jié)省投資及運(yùn)行費(fèi)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(qiáng)，能確保不同季節(jié)不同水質(zhì)條件下，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在國外大量工程實(shí)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NH4-N達(dá)標(biāo)排放。該工藝主要特點(diǎn)：〔1〕反響器體系中生物濃度高，到達(dá)20g/L，對難生物降解的有機(jī)物及氨氮的去除效率高；〔2〕污泥穩(wěn)定性強(qiáng)，粘度低，易脫水，不易腐敗變質(zhì)?！?〕出水不存在致病菌污染問題。3.2.3各階段的出水水質(zhì)和處理效率即表3表3各工段處理效率表工程

CODCr(mg/l)BOD5(mg/l)NH3-N(mg/l)MBR進(jìn)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5010103.3方案三：混凝/化學(xué)氧化/曝氣生物濾池深度處理工藝方案【5】工藝流程氨吹脫/SBR/氧化塘工藝處理出水先經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。然后采用混凝工藝去除SBR出水中的懸浮物，以減輕后續(xù)Fenton化學(xué)氧化的負(fù)荷，降低處理本錢。接著采用Fenton氧化/BAF工藝處理，一方面由于經(jīng)過長時間的生化處理，廢水中殘留的有機(jī)物主要為難生物降解污染物，一般方法難以處理；另一方面假設(shè)單獨(dú)使用Fenton化學(xué)氧化本錢太高,二者聯(lián)用不僅可以有效提高廢水的可生化性,而且可以大大降低處理本錢。工藝流程如圖3所示。聚鐵碳酸鈉Fenton反響池隔板反響池沉淀池調(diào)節(jié)池滲濾液Fenton反響池隔板反響池沉淀池調(diào)節(jié)池沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池濾緩沖池液緩沖池壓濾機(jī)曝氣生物濾池壓濾機(jī)曝氣生物濾池清水池清水池泥餅外運(yùn)出水圖3方案三流程圖3.3.2工藝說明①該工藝包括混凝、Fenton氧化、曝氣生物濾池3局部,處理工藝簡明、高效、操作方便,能實(shí)現(xiàn)較高水平的自動化控制。②混凝。滲濾液經(jīng)過垃圾填埋場原有設(shè)施處理后,水中懸浮的有機(jī)物含量還比擬高,從而導(dǎo)致COD高達(dá)600～800mg/L。為降低有機(jī)負(fù)荷,節(jié)省后續(xù)處理本錢,采用混凝工藝去除懸浮物,藥劑費(fèi)用低,操作也簡單。沉淀池采用平流式,外表負(fù)荷為0.63m3/(m2·h),停留時間為5.5h。③Fenton氧化。混凝對溶解性有機(jī)物的去除效果差,而經(jīng)過原有處理設(shè)施處理后的滲濾液中難降解的溶解性COD依然可達(dá)200～300mg/L,難以到達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn),因此需采用化學(xué)氧化工藝進(jìn)一步處理。倘假設(shè)要將COD完全氧化,那么化學(xué)氧化的本錢將急劇上升,因此選擇化學(xué)氧化只用來使難降解的溶解性有機(jī)物局部氧化成小分子的碳?xì)浠衔?提高廢水的可生化性。目前可工業(yè)化用于處理垃圾滲濾液的氧化劑主要有Fenton試劑和臭氧。綜合考慮到處理本錢和效果,Fenton試劑要優(yōu)于臭氧。④曝氣生物濾池[。經(jīng)過化學(xué)氧化后,廢水的可生化性大大提高,再經(jīng)曝氣生物濾池處理,可進(jìn)一步降低COD、去除SS?；瘜W(xué)氧化/曝氣生物濾池聯(lián)用,不僅可以去除難降解的溶解性有機(jī)污染物,而且可使廢水處理費(fèi)用大大降低。曝氣生物濾池共有2座,并聯(lián)使用,有效池容為25m3/座,停留時間為3h,采用上向流式,氣水比為5∶1。方案選擇4.1方案比擬以上三個滲濾液擴(kuò)建工程處理工藝方案匯總比擬詳見表4。表4工藝方案比擬工程方案一方案二方案三AOP－BAF法SBR出水MBR+UF+NF混凝/化學(xué)氧化/曝氣生物濾池深度處理根本工藝流程滲濾液-—高級氧化—生物曝氣—SBR反響池原水—MBR生物膜反響器—超濾－納濾—生產(chǎn)回用凝聚—芬頓反響池—沉淀池—生物曝氣—出水處理原理高級氧化和生化處理相結(jié)合生化處理與納濾相結(jié)合混凝沉淀和生化處理相結(jié)合濃縮液處理滲濾液通過處理得到達(dá)標(biāo)排放的水質(zhì)和泥餅，局部濾液回灌實(shí)現(xiàn)高效處理濃縮液回灌或化學(xué)沉淀形成穩(wěn)定的結(jié)晶而去除，殘留物對環(huán)境及填埋場運(yùn)行有一定的影響?；炷に嚾コ袘腋∥铮翌D試劑氧化有機(jī)物，生物處理剩余有機(jī)物經(jīng)濟(jì)比擬

高級氧化一般用到臭氧，比擬廉價

所用到的膜反響和超濾與納濾材料較為昂貴

芬頓試劑價格偏高，生物處理本錢較高。4.2推薦方案從各方案的工藝特點(diǎn)、對水質(zhì)波動的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)以及處理效果等方面進(jìn)行分析，并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益等綜合因素，經(jīng)過綜合比選后認(rèn)為方案一為優(yōu)選推薦方案。其理由如下：〔1〕方案一滲濾液先高級氧化處理，再進(jìn)行生化處理。該工藝具有較強(qiáng)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)高級氧化可實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物的預(yù)處理，降解局部有機(jī)物，使復(fù)雜有機(jī)物變?yōu)楹唵蔚挠袡C(jī)物，再經(jīng)過生化處理，出水到達(dá)回用水標(biāo)準(zhǔn)后可在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用