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垃圾渗滤液污水处理厂工艺流程研究

 论文栏目:污水处理论文     更新时间:2017/3/17 10:16:48   

[摘要]不同类型的垃圾处理项目中产生的各类渗滤液都含有大量对环境和人类有严重危害性的物质,必须有效的处理才能达标排放或利用。而渗滤液污水污染物浓度高、水质成分复杂、含有大量有机污染物、氨氮含量高、水质差异大,处理难度大,没有普遍适用的工艺,每个渗滤液处理项目都需要根据项目具体情况确定合理可行的污水处理工艺。本文就垃圾渗滤液污水处理工艺设计进行探讨,为渗滤液的工艺设计提供借鉴和参考。

[关键词]渗滤液;厌氧工艺;好氧工艺

不同类型的垃圾渗滤液都含有大量对环境和人类有严重危害性的物质,必须有效的处理才能达标排放或回用。而渗滤液污水具有污染物浓度高、水质成分复杂、含有大量有机污染物、氨氮含量高、营养元素比例失衡,可生化性较好,水质差异大等特点,与一般工业废水和生活污水来对比,其处理难度和成本都要高很多,目前还没有完善出普遍适用的经济高效的处理工艺,不同的项目需要根据具体情况确定合理可行的污水处理工艺[1]。某垃圾渗滤液污水处理厂主要处理园区内生活垃圾焚烧厂、生活垃圾卫生填埋场、餐厨垃圾处理厂产生的渗滤液,出水外排或者回用。本文将就渗滤液的污水处理工艺比选、流程设计和工艺方案进行探讨,为渗滤液处理工艺设计提供参考。

1渗滤液来源、水量和进出水水质

1.1渗滤液来源

本项目渗滤液污水处理厂主要有三个来源:1.1.1生活垃圾卫生填埋场渗滤液该类型渗滤液主要来自生活垃圾填埋场。园区的生活垃圾填埋场主要处理中心城区及其周边城镇产生的生活垃圾,该填埋场包括部分已投运中老龄垃圾填埋场和部分新建垃圾填埋场。1.1.2生活垃圾焚烧厂渗滤液该类型渗滤液主要来自生活垃圾焚烧厂。园区的生活垃圾焚烧厂为新建垃圾处理工程,以机械炉排炉作为焚烧炉炉型,主要处理城区及其周边城镇产生的不可回收生活垃圾。1.1.3餐厨垃圾处理厂渗滤液该类型渗滤液主要来自餐厨垃圾处理厂。园区的餐厨垃圾处理厂主要处理城区及其周边城镇产生的餐厨垃圾和其他有机垃圾。

1.2渗滤液污水水量和水质的确定

根据前期调研资料,初步确定本污水处理厂进水渗滤液中生活垃圾卫生填埋场渗滤液水量约为200t/d,生活垃圾焚烧厂渗滤液水量约为450t/d,餐厨垃圾处理厂渗滤液水量约为150t/d。依据本项目所处环境,园区生活垃圾焚烧厂和餐厨垃圾处理厂的处理工艺、生活垃圾卫生填埋的场龄,并参照目前类似垃圾处理项目的渗滤液水质,考虑一定裕量,本污水处理厂的渗滤液混合液的进水水质初步确定如下:目前国内大部分的垃圾渗滤液污水处理厂的出水就近排入生活污水处理厂处理。按照园区规划方案及考虑本项目的实际情况,本渗滤液污水处理厂处理后的出水考虑直接排放自然水体,部分作为中水回用于园区绿化,浇洒道路,洗车等用途。本工程处理后出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。

2渗滤液混合液处理主体工艺方案的比选

根据本项目水质特征和不同工艺的特点比较,初步确定本项目垃圾渗滤液污水处理厂采用“厌氧工艺段+好氧工艺段+深度处理工艺段”组合的三段式工艺流程。本文主要探讨厌氧工艺段和好氧工艺段的工艺比选。

2.1渗滤液厌氧处理工艺比选

厌氧生化处理具有能耗少,操作简单,剩余污泥少,投资及运行费用低廉等优点,已经广泛应用于国内外的垃圾渗滤液的处理,该工艺所需的营养物质少,适合于营养物质失调的渗滤液的处理。近年来,运用于垃圾渗滤液处理的厌氧生化处理方法主要有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床反应器(AFB)等。上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是一种结构简单、处理高效的新型厌氧反应器。废水从反应器底部上升通过包含颗粒污泥和絮状污泥的污泥床,在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应。反应器具有三相分离器的特殊结构,可以在反应器内高效实现水、气、泥的分离,将活性较高的颗粒污泥保留在反应器中[2]。该反应器可维持较高的污泥浓度,较高的容积负荷率,无需投加填料和载体,运行维护简单,对有机污染物去除有良好的效果,在渗滤液污水处理领域应用广泛。厌氧滤器(AF)是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器,厌氧菌在填充材料上附着生长,形成生物膜[3]。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触,因为细菌生长在填料上将不随出水流失,在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。由于滤床容易被渗滤液污水中的悬浮物堵塞,厌氧滤器不适合处理悬浮物较多的废水。厌氧流化床反应器(AFB)是一种新型高效流化态厌氧生化处理反应器。厌氧流化床内填充活性炭等细小的固体颗粒作为载体[3]。废水从床底部向上流动,并使用循环泵将部分出水回流,以提高反应器内水流的上升速度使载体颗粒在反应器内处于流化状态。流化床反应器需要大量的回流水以保证流化态,致使能耗增加,成本上升。流化态的形成必须依赖于所形成的生物膜在厚度、密度、强度等方面相对均匀或形成的颗粒均匀,较轻的颗粒或絮状的污泥将会从反应器中连续冲出。生物膜的形成与剥落难于控制,真正的流化床形态很难实现,致使工艺控制困难,投资运行成本较高。通过厌氧工艺比较分析,考虑本项目的特殊性和进水水质情况,初步确定UASB作为本项目的厌氧处理工艺。UASB按800m3/d处理规模进行设计。设置3座UASB钢制反应塔,每座容积1000m3,直径12m,高12m。UASB前设置预酸化池,用于对初沉池的出水进行加热、调节pH和预酸化。预酸化池内设置潜水搅拌机,防止池体内固形物沉淀。

2.2渗滤液好氧处理工艺比选

渗滤液经过UASB厌氧生物处理后,出水中仍含有高浓度的COD和氨氮需要去除。渗滤液处理常用的生化工艺包括氧化沟、SBR、A/O工艺等,这些工艺的主要功能包括去除有机物和生物脱氮,对降低垃圾渗滤液中的BOD5、CODCr、氨氮和总氮都有显著效果。氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池,混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环,通常在延时曝气条件下使用。氧化沟设置有曝气和搅动装置,从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。该工艺具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、运行稳定、管理方便等技术特点,但该工艺也存在着占地面积大、基建投资高、污泥易膨胀等缺陷。SBR工艺较为简单,通过时间上的交替实现传统活性污泥法的各工序[4]。在流程上只有一个基本单元,将调节池、曝气池、二沉池功能集中于一池,进行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等,故节省了占地和投资,耐冲击负荷且运行方式灵活,可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,实现脱氮除磷的目的。但SBR工艺对自动化控制要求很高。由于该工艺为序批式工艺,相关设备不是连续运行,设备闲置率较高。如图1所示。A/O工艺是一种流程简单、稳定可靠、运行费用较低的脱氮脱碳工艺,通过硝化和反硝化作用机理,将去除CODcr和去除NH3-N、TN有机地结合。由于渗滤液中含有大量表面活性物质,直接采用好氧工艺处理,容易在曝气池产生大量泡沫,并加剧污泥膨胀问题。经缺氧处理后表面活性物质得到了分解,可显著减少好氧池的泡沫,有利于系统的正常运行。如图2所示。通过表4中的好氧工艺比较,在渗滤液处理领域,A/O工艺优势明显,而且在处理高浓度有机废水包括垃圾渗滤液方面已获得大量成功经验和运行数据,工艺比较成熟、运行费用较为低廉。是否可采取A/O组合工艺,还必须考虑实际的水质特征,主要利用BOD5/TN比值进行判断。如果渗滤液保持在一个低C/N比的水平,或是老龄化进程较为明显,这时就必须对缺氧工艺的可行性进行分析论证。通过分析,本项目中A/O进水BOD5/TN>5,能保证污水有充足碳源供反硝化菌利用。因此,本工程考虑在厌氧工艺之后设置A/O工艺可以最大限度去除废水中有机污染物。缺氧池按800m3/d处理规模设计,设置1座,停留时间约24h。好氧池按800m3/d处理规模设计,设置1座,停留时间约96h。二沉池采用竖流式沉淀池,停留时间3h。二沉池出水进入深度处理工艺进一步处理后排放或回用。

2.3渗滤液处理工艺流程

通过对渗滤液不同工艺的优劣势比较,确定了垃圾渗滤液污水处理厂的工艺流程如下:垃圾渗滤液通过细格栅进入调节池并进行预曝气,在调节水质水量的同时可以去除一部分氨氮和有机物,出水通过初沉池沉淀预处理去除大颗粒有机物和无机物,然后进入UASB工艺前的预酸化池。渗滤液在预酸化池内调节pH、温度等,再由提升泵进入UASB进行厌氧生化处理。UASB反应器出水进入A/O工艺进行处理。A池接收来自UASB反应器出水,废水中部分反硝化菌群利用进水中的有机碳源进行反硝化脱氮作用。O池接收来自A池出水,在O池内发生有机物的去除和硝化过程,部分硝化混合液回流至A池。好氧池出水自流进入二沉池,部分污泥通过泥浆泵回流到A池内,提高污泥浓度。二沉池出水经泵提升后连续进入AMBR,在AMBR内进一步去除有机物,AMBR出水通过纳滤(NF)和反渗透(RO)处理后直接排放或者作为中水回用。

3小结

渗滤液污水处理的工艺流程一般都包括多个工艺段,不同工艺段的设计又受多个因素影响。渗滤液处理工艺中采用厌氧生化处理能耗少,操作简单,投资及运行费用低,但不同的厌氧工艺对不同的渗滤液的适应性有差异,应根据具体情况确定合适的厌氧工艺。在选用好氧工艺时,同样应当进行分析比较以确定合理工艺。反硝化细菌是在分解有机物过程中进行反硝化脱氮,在不加外来碳源条件下,污水中必须有足够的碳源才能保证反硝化过程的顺利进行,因此需要确保进水水质C/N比较高。渗滤液污水水质复杂,在工艺流程的设计时,需要从水量,水质,运行管理,工程投资等多个方面综合考虑以确定经济、合理、可行的工艺方案。

参考文献

[1]焦义坤,迟慧,刘洪鹏.MBR+NF+RO组合工艺处理垃圾渗滤液的工程应用[J].化学工程与装备,2014(02):200-203.

[2]代华军.常温下强化UASB处理垃圾渗滤液工艺研究[D].武汉理工大学,2006.

[3]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京:中国轻工业出版社,1998:469-490.

[4]谢可蓉,温旭志,谢璨楷,等.SBR法在垃圾渗滤液治理中的研究及应用[J].广东工业大学学报,2001,18(4):90-93.

作者:潘俊杰 单位:中冶赛迪上海工程技术有限公司

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