（环境工程专业论文）城镇小型生活垃圾填埋场渗滤液两级sbr组合处理工艺应用研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中由于厌氧发酵、地下水浸泡或者降水冲刷而从 垃圾堆体中渗滤出来的高浓度有机废水。其c o d c r 、氨氮含量极高，若进入自然水 体。将对周围环境造成严重污染。 本文简述了垃圾渗滤液处理技术现状。现有工艺普遍存在处理费用高、运行不 稳定、脱氮能力不足等问题。文章针对存在的问题，以及结合小型垃圾填埋场渗滤 液处理的特点开展了相关研究。在大量调研的基础上，分析了小型垃圾填埋场渗滤 液处理工艺存在的问题，重点讨论了适用于该类型渗滤液处理的组合工艺，最终提 出了以两级s b r 为核心的组合处理工艺。该工艺将脱氮分为两步分别在两个s b r 中行进，强化了c o d c r 的去除的同时保证了良好的脱氮效果。从理论上解决了渗滤 液脱氮效果不佳的难题。文章以浙江省某沿海县生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺为 研究对象，将提出的厌氧一两级s b r _ 一混凝沉淀组合工艺应用于该渗滤液处理站的 工艺改造中，实现了两级s b r 系统的工程化应用。 文章对该渗滤液处理站的整个改造过程进行了详细说明。对改造完成后的工艺 进行了连续1 个半月的监测。并且结合监测数据，分析讨论了各工艺段的运行情况， 以及工艺整体运行效果。运行结果表明，该工艺对垃圾渗滤液具有显著的处理效果， 氨氮去除率达9 5 以上，c o d c r 、t n 、t p 去除率达9 0 以上，脱色除臭效果好。 除c o d c r 外，其他出水指标均可通过优化运行条件达到生活垃圾填埋场污染控制 标准( g b l 6 8 8 7 2 0 0 8 ) 表二要求。且改造后的运行费用较之前减少了约4 3 ，工 艺处理能力从3 5 吨天提高到6 0 吨天。 该处理工艺简单，管理维护方便，运行稳定，抗冲击能力较强，运行费用合理， 适合小规模的垃圾渗滤液处理，具有一定的推广应用价值。 关键词：垃圾渗滤液小型填埋场两级s b r 工艺改造工程应用 u 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t l e a c h a t el st h em a j o re n 、，试湘【m t a lc o n 倒n a t i o no fi a n d f i l l i ti sal 【i n do f o r g a i l i cw 嬲t e w a t e r p r o d u c e di nt h ep r o c e s so fl 锄d f i l ld i s p o s a l ，w i t l lh i 曲c o n c e n 打a t i o n s o f p o l l u t a n t s t h e 蛆a e r o b i c 缸m e n t a t i o no fn m n i c i p a lr e 允s e 锄d 也ep r e c i p i t a t i o na r et h e i m p o r t 锄tc a u s e dt h a tp r o d u c et h el e a c h a t e l e a c h a t es h o u l dp o l l u t et h e 小e r sa i l d s o i l s e v e r e l yi fi td i s c b a 略e dt on a t u r ew i m o u ta 1 1 y 仃e a 衄e n t b a s e do nt h ep r o b l e r i l so fe x i s 血l gt e c h n o l o g ya l l dt l l es t a t u so fs m a l l - s c a l el a i l d f i l l ， 锄印p r o p r i a t e 仃e a 蚀e n tp r o c e s sw a ss 仃e s sf u l l yd i s c u s s e d a sa r e s u l t 觚o r i g i n a l t e c l l n i q u ew a sd e v e l o p e dt ot r e a tl a i l d f i l ll e a c h a t e ，w h i c hc o m b i n e d 孤a e r o b i c 台e a n n e n t ， 铆o - s t a g es e q u 锄c i n gb a t c hr e a c t o r ( s b r ) ，a 1 1 dc o a g u l a t i o n - s e d i m c n t a t i o np r o c e s s h 1m i s p r o c e s sn i t r a t i o na i l dd e n i t r i f i c a t i o nd i v i d e di n 伽os 印嬲她s t 印st oe n s u r en i 仃o g c n 锄d c o d c ri i e m o v a l 仃e a 乜n e n te 位c tm o r es i 鲥f i c a i l t t h i sp 印e rt a k e sac o a s t a lc 0 u n 哆 l 锄d f i l li nz h e j i a n gp r 0 v i l l c ea sr e s e a r c hs u b j e c t ，t h i sn e wt r e a 仃n e n tp r o c e s sw a s 印p l i e d t ot b j sl a n d f i l l1 e a c b a t e 仃e a l ：1 1 1 e n t t h e 、h o l er e f o m a t i o np r o c e s sw a sd e s c r i b e di nd e t a i l e v e r yp r o c e s s p e r f o n n 锄c e w a sa i l a l ) r z e da i l dd i s c u s s e d ，c o m b i n e dw h i n l4 5c o n s e 训v ed a y so f 叩e r a t i o n 1 1 1 e m n i l i l l gr e s u l t si i l d i c a t et l l a te x c 印tc o d c r ，t h eo t l l e rr 0 1 j t i i l ei n d e x e so ft h ee f n u e l l t a l m o s tm e tt 1 1 er e q u i 】陀m e n t so fs t a l l d a r df 0 rp o l l m i o nc o m r o lo nt l l el 觚d f i l ls i t eo f m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( g b 16 8 8 9 - 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1国外城市垃圾渗滤液的水质 t a b l e1 - 1w a t e rq u a i i t yo fi a n d 彻l e a c h a t ei nf o r e i g nc 竹 浙江大学硕士学位论文 表l - 2 我国几大城市垃圾渗滤液的水质 t a b l e1 - 2w a t e rq u a m yo fl a n d 6 ui e a c h a t ei nu r b a nc i 够 c o d c r 1 5 0 8 0 0 01 0 0 5 0 0 01 4 0 0 5 0 0 05 0 0 0 0 8 0 0 0 04 0 0 3 7 0 01 5 0 0 8 0 0 0 b o d 5 2 0 0 4 0 04 0 0 2 5 0 04 0 0 2 5 0 02 0 0 3 5 0 0 06 0 0 2 8 0 0 02 0 0 4 0 0 t n l o o 一7 0 08 0 8 0 01 5 0 9 0 04 0 0 2 6 0 02 0 0 2 0 0 0l o o 7 0 0 s s 3 0 5 06 0 6 5 02 0 0 巧o o2 0 0 0 7 0 0 05 0 0 2 0 0 03 0 5 0 n h 3 - n 6 0 4 5 05 肚5 0 01 6 0 5 0 05 0 0 2 4 0 01 0 0 l o o o6 0 4 5 0 p h 5 6 56 6 56 5 7 86 2 6 65 6 7 55 6 5 由于多种自然和人为因素的影一向，造成渗滤液的水质成分非常复杂，如表1 和 表2 为国外城市垃圾渗滤液的水质情况以及我国几个大城市的渗滤液水质状况表 【5 1 。由表1 、2 可以看出渗滤液污染物包括多种有机物和重金属。另外，郑曼英等【6 】 通过检查渗滤液发现了其中含有有机污染物7 7 种，这其中包括2 9 种芳香烃类有机 物，烯烃类1 8 种，脂类5 种，酸类5 种，酚、醇类6 种，酮、醛类4 种，酰胺类2 种，其他5 种。若这些有机污染物不慎进入人类食物链将对人类健康产生巨大的威 胁【7 棚。郝一琴等 9 1 对垃圾渗滤液监测分析得出除铬、镉外其余重金属指标均严重超 标。据美国1 9 7 7 年的资料 1 0 1 ，其境内1 8 5 0 0 座填埋场，有近一半的填埋场产生的 渗滤液对周边水环境产生影响。珠海与澳门交界处因渗滤液污染，造成当地农田欠 收、鱼虾绝迹【1 1 1 。 2 浙江大学硕士学位论文 2 垃圾渗滤液处理技术现状 渗滤液作为一种典型的高浓度有机废水，针对其的处理方法有许多种，处理技 术的分类也有不同，用的最多的是将垃圾渗滤液的处理技术分为生物处理、物化处 理。生物处理就是利用微生物的生长代谢作用去除污染物，物化处理是利用各种物 理、化学或者物理化学的方法来处理污染物。 2 1 生物处理方法 生物处理法在污水处理中是一种非常常见的方法。当然其也经常用于渗滤液的 处理，是渗滤液处理工艺中最常用的一种方法之一，其优点是处理效率高、运行成 本相对较低，且二次污染相对其他化学方法小，正因为以上这些优点，生物处理方 法在全世界范围内被广泛使用。按照微生物对氧的需求，具体将生物处理技术分为 厌氧生物处理技术和好氧生物处理技术。 2 1 1 厌氧生物处理 厌氧生物处理一般是利用厌氧微生物的代谢活性，降解污水中的污染物。厌氧 处理一般具有将大分子有机物分解的作用。可将一些难微生物利用的底物，分解为 易被微生物利用的小分子。提高废水的生化性，为后续处理提供良好的保障。 英国水研究中心的相关论文中报道了利用u a s b ( 上流式厌氧污泥床) 来降解 废水中的c o d 一协13 1 。u a s b 是在7 0 年代由荷兰的g l e t t 咄a 等1 4 1 研究发明的， 现在已经成为高效且较常用的反应器之一【”。6 】。 加拿大的k l 凇e d y 掣1 7 1 将u a s b 分别按照连续和间歇的运行方式来处理垃圾 渗滤液，其有机负荷在o 6 1 9 7 k c o d ( m 3 d ) 。在中低有机负荷条件下，连续和间 歇运行方式的处理效率基本一致，而在高负荷条件下，连续运行的u a s b 比间歇的 处理效率高。 厌氧折流板( a b r ) 是一个由多隔室组成的高效新型反应器 18 1 ，其结构简单、 生物固体截留能力强、水力条件好、微生物种群分布好、运行稳定及启动较快等优 良性能。常用于垃圾渗滤液的厌氧生物处理。 沈耀良等1 明将厌氧折流板( a b r ) 工艺应用于垃圾渗滤液与城市污水混合废水 的处理，结果表明厌氧折流板工艺可以有效提高废水的生化性，有利于后续处理的 稳定性。 浙江大学硕士学位论文 2 1 2 好氧生物处理 好氧生物处理技术对c o d c r 、氨氮、磷的处理效果明显，但是该方法一般对废 水的生化要求较高，所以针对生化性较差的废水，好氧生物处理之前一般需设置厌 氧工艺来提高废水生化性。将厌氧和好氧工艺进行有机组合，c o d c r 和b o d 5 的去 除率分别达8 6 8 和9 7 2 嘣2 0 1 。好氧生物处理的方法较多，一般有活性污泥法、生 物转盘、氧化塘、氧化沟等【2 1 乏5 1 。 活性污泥法是指利用悬浮生长的微生物的代谢活动来处理有机废水的一种生 物处理方法。该种方法被普遍用于城市污水处理以及各种易生物降解的废水处理中。 该种方法具有适用性广泛，处理成本低廉、效果较好的优点。该类方法被应用于渗 滤液处理中，也取得了较好的效果。但是活性污泥法同样具有受温度影响大，易发 生污泥膨胀、污泥老化、污泥分解等问题。对某些特种废水的处理具有局限性。如 农药废水等超高浓度的有机废水。 德国和美国的一些污水处理厂的运行结果表明，利用增加活性污泥量来降低污 泥有机负荷的办法，可以得到较理想的处理效果【2 6 1 。但是在传统工艺中。污泥量的 增加不是无限，当污泥污泥浓度上升到一定程度时，污泥浓度将不再升高。而最近 几年兴起的m b r ( 膜生物反应器) 工艺，利用超滤膜来分离泥水，可以实现高效的 泥水分离，保证活性污泥留存在处理池中。所以该种方法可以维持较高的生物量， 较长的污泥龄，有利于c o d c r ，特别是氨氮的去除。正由于m b r 工艺的这些优点， 近几年被广泛应用于垃圾渗滤液处理，m b i h r o 工艺在国内几个渗滤液处理工程中 都取得了成功。 s b r 是另一种常见的污水处理工艺。该工艺适用于水量较小，水质波动较大的 废水处理。所以s b r 非常适合垃圾渗滤液的处理。由于s b r 的操作方式灵活，可 以根据水质的变化，调整运行方式，实现最优化的处理效果。 张望军和王国生用s b r 处理垃圾渗滤液，b o d 5 的去除率在9 5 2 2 9 9 3 3 之 间，c o d c r 的去除率在8 7 3 2 9 5 9 6 之间，n h 3 - n 的去除率可达9 0 6 9 9 9 3 4 ， 均达到国家要求的排放标准【2 7 1 。 与传统的活性污泥处理方法相比，曝气稳定塘具有体积大，有机负荷低的优点。 尽管处理过程相对其他工艺较长，但是由于其建造简单，建设费用低廉，在土地资 源丰富的地区，是最理想的垃圾渗滤液处理方法。在欧美一些国家的中试、小试的 4 浙江大学硕士学位论文 研究都表明，运用该种方法对渗滤液处理具有优异的处理效果。 与活性污泥法相比，生物膜法具有抗冲击负荷、硝化污泥龄长的优点。按照其 附着体的不同有生物转盘法、固定填料、悬浮填料的区分。其处理原理都是微生物 在载体上附着，通过水力混合，使污染物与生物膜上的微生物接触，实现污染的代 谢去除。生物膜在污水处理工程中，会不断生长，到一定程度生物膜会脱落，脱落 的生物膜就是系统产生的剩余污泥。但是生物膜法产生的剩余污泥量较活性污泥法 要低很多。 2 2 物化处理方法 物化方法相对生物处理对外界条件的适应范围更广，基本不受水质、温度等的 影响。但是物化法一般存在处理成本较高的缺点，所以一般情况下物化法作为生化 处理的深度处理工艺，以处理生化法难处理的污染物。 化学混凝法一般是采用混凝剂和絮凝剂的结合，实现水中悬浮固体的去处。该 种方法处理效果明显，c o d c r 、t p 的去除尤为显著。但是该种方法会产生的化学污 泥需要妥善处理，不然会造成二次污染。在用作垃圾渗滤液的处理时，由于一般靠 近填埋场，所以一般采用将化学污泥压缩后直接进入填埋场填埋。 希腊的m l o 泣i d o u 等 2 8 1 利用化学混凝法来处理渗滤液，实验结果表明利用铝 盐作为混凝剂，对c o d c r 的去处率为3 1 ，而用石灰混合f e s 0 4 来作为混凝剂的去 除率可达3 9 。 b e k b o e l e t 等 2 9 】利用二氧化钛应用于多相催化法来处理垃圾渗滤液，实验结果 表明在p h - 5 时，处理效果较理想。 膜分离技术一般包括超滤、纳滤、反渗透，在相关研究报告中该种方法对s s 及c o d c r 的去除率都可达9 5 3 0 3 1 1 。随着垃圾渗滤液的排放标准的提高，c o d c r 需小于1 0 0 m g l 。由于膜分离技术相对其他高级物化工艺运行效果稳定且优良，在 垃圾渗滤液排放标准提高的情况下，已成为垃圾渗滤液处理中主要的处理工艺。但 是该种方法的致命缺点是膜组件成本高，运行费用高，造成其处理成本较高，操作 技术要求也较高，这是制约该工艺大面积推广的主要原因。 王鹏等3 2 3 将电化学氧化用于渗滤液的深度处理，结果表明，对废水中的氨氮、 c o d c r 的去处率分别可达到1 0 0 、8 7 。 5 浙江大学硕士学位论文 渗滤液中氨氮的去处是个非常棘手的问题。利用传统生化方法很难达到去处要 求，所以不得不采取物化方法来处理。其中氨吹脱是最为常用的去处氨氮的方法。 该种方法需要调节渗滤液的p h 使氨氮呈游离态，再通过高速气流吹脱，将氨氮从 渗滤液中去除。该种方法适用于高浓度氨氮废水的处理，其处理成本较高。 卢平等【3 3 】利用吹脱法来去除渗滤液中的氨氮，结果表明，对氨氮的去除率达到 6 0 以上。 活性炭吸附也是一种常见的物化方法。s 锄m 1h o 用活性炭吸附处理渗滤液， 研究结果表明，渗滤液的c o d c r 去除率达5 5 ，色度的去处效果尤为明显，基本可 以完全去除。但是活性炭吸附法同样存在与其他物化工艺相同的缺点，那就是处理 费用较高。主要原因是活性炭价格较高。 6 3 存在的问题 浙江大学硕士学位论文 垃圾渗滤液是典型的高浓度有机废水，废水中c o d c r 、氨氮、重金属含量均 较高。其中c o d c r 的浓度可达5 、6 万，且填埋后期生化性较差，生化处理效果不 理想这也是造成现有大部分工艺无法达到处理要求的主要原因。同时高c o d c r 会 影响硝化效果，在底物竞争中异养微生物占优势地位，从而造成c o d c r 的去除占 优势，而抑制硝化作用。而高氨氮又对微生物具有抑制作用。即使通过强化硝化作 用来转化氨氮，但是氨氮转化后变为硝态氮过程中总氮的去除并不明显。随着新标 准对总氮小于4 0 m g l 的要求。渗滤液处理工艺必须具有强化脱氮的作用。而现有 生化工艺虽可以基本达到完全硝化的效果，但是要达到较高程度的脱氮作用还比较 困难。这也是目前渗滤液处理的重点和难点。所以渗滤液的强化脱氮工艺的研究应 是未来渗滤液处理技术的研究方向。 而另一方面，针对不同规模的渗滤液处理也应得到重视。因为大城市和小城 镇在垃圾填埋量上具有非常巨大的差距，其产生的渗滤液量也具有明显差别。针对 两个不同量级的渗滤液处理规模应该研究开发出不同的处理工艺，使处理工作更具 效率。 最后虽然垃圾渗滤液的处理技术一直是研究的热点和难点【3 4 1 ，但是目前相对 技术研究火热，工程应用的报道较少，即使在已有的报道中，也是以大中型生活垃 圾填埋场的渗滤液处理工程为主，而针对城镇小型生活垃圾填埋场的渗滤液处理工 程却鲜有报道。 城镇小型垃圾填埋场区别于大型填埋场，具有填埋规模小，渗滤液产量少、 管理水平低等特点。若用复杂的渗滤液处理工艺，对人员、资金、运行管理要求高。 对于该这类填埋场，希望能有一种技术简单、处理效果好、运行维护方便、工程易 于实施的方法来处理渗滤液 3 5 1 。 7 4 课题主要研究内容 浙江大学硕士学位论文 针对现有渗滤液处理工艺存在的问题，以及小型垃圾填埋的特点，有必要在 这方面开展相应研究，解决现存问题。 本课题以城镇小型垃圾填埋场浙江省某沿海县生活垃圾填埋场渗滤液处 理工艺为研究对象，在对其深入了解的基础上，分析并指出了该工艺存在的问题， 提出和实施了适用于该类型填埋场渗滤液处理的新工艺方案即厌氧一两级s b i 卜 混凝沉淀组合工艺。文章开展了对两级s b r 运行效能、最佳混凝沉淀条件、系统 处理能力以及系统工艺参数的优化研究。并且在工艺改造完成后对工艺的运行效果 进行了研究。 4 1 研究主要内容 4 1 1 两级s b r 的构想及研究 通过相关文献的阅读，充分分析了传统单级s b r 的优点及不足，针对单级s b r 的问题，提出弥补单级s b r 不足之处的两级s b r 运行的构想，并进一步对两级 s b r 系统的运行模式进行讨论，并通过实际运行，调整各操作条件，最终确定一 个最优化的运行方案。 4 1 2 两级s b r 与单级s b r 的工艺效能对比研究 理论地分析了两级s b r 与单机s b r 在c o d c r 去除率上的差别，以及在两级 s b r 中如何解决有机物浓度对硝化反应影响，和单级s b r 与两级s b r 的反硝化速 率方面的不同表现。 4 1 3 研究混凝沉淀药剂最佳使用条件 进行小试实验研究，在不同的p a c 投加量下，研究混凝沉淀单元对c o d c r 、 氨氮的不同去除效果。最终确定最优投加量。 4 1 4 整体运行效能及成本分析研究 对工艺的各单元及工艺整体的运行效能进行分析，并计算处理成本并分析其 应用前景。 4 2 拟采取的实施方案 浙江大学硕士学位论文 9 o 。眯 裂蟪裂 嚼窖卜基景辎礞糯 叵佟谋枣睥崾墨a掣蟠域零 。硬宦啭 越嚼繇嚓餐卜牡妊蛊酲碾 榴繇螟匠 * 噗朱a 。啭裂媾繇 螟卜 1 a 匿* 堪妖奄卜世妊譬锹恃髻翠篁畏辎密系赠蟪繇蜞腰肇堪。状书眯越蟪繇蜞窖卜世 嫩 i 厶匿 乓皑泉 镍球聪蟪爨瞑nv 仪刁掣扑书匿扑k目凑 。如军手暴蜒客名七窿袜妹* 裂 餐哥岛 七整龚。霉譬 雌翅遮七 区盍 蓄叵雌翅 蟋凹七窿替妊6 。霉删挺譬避督叵佟f f j 慊晕f 懊恹堪零餐匣睁材赠争岛七怪堪嚼姆掣呈5 嬖辎塔栅。霉删柩譬蹄州状蝮婆薯馨岖泰罢霉刊薅餐州状8 q o u 篮球墨茁砾晕f 最女士配七窿堪 。雌谢蟋 醋宙七窿 科霉树h 餐黼餐紫酶隧剡怒。雄 议遮名们餐餐哥七窿蜊霉v 繇袜工；螋昌酋鬟陵i) l 研究对象概况 浙江大学硕士学位论文 第二章研究内容 浙江省某沿海县位于浙江省舟山群岛中部，该县的生活垃圾填埋场，始建于 2 0 0 7 年4 月，于2 0 0 8 年4 月投入运行。垃圾填埋场总库容6 5 8 1 0 4 i n 3 ( 一期1 3 6 1 0 4 m 3 ) ，日消纳垃圾量9 5t d ，最大消纳量可达3 0 0t d ，工程服务年限超过1 2 午。是 典型的城镇小型填埋场。据当地环保部门估算该填埋场的渗滤液日均产量约为6 0 t d ，c o d c r 为5 0 0 0 2 0 0 0 0m l ，氨氮为5 0 0 2 0 0 0m g l 。该填埋场投入运行初期 配套的渗滤液处理主体工艺是照搬某大型垃圾填埋场的处理工艺物化+ p s b r ， 出水执行生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 中的三级标准，并纳入 市政管网。但由于原工艺在实际运行过程中管理维护水平较落后，处理效果并不理 想，主要表现为生化系统对污染物的去除效果无法达到设计要求，不仅出水不能达 标纳管，且整体运行费用偏高。 针对原工艺存在的问题，课题组展开了相关研究工作。s b r 具有工艺简单、操 作灵活、耐冲击负荷、处理效果好等优点【3 6 1 ，符合该渗滤液处理的实际需求。在此 基础上，课题组结合渗滤液特点及处理要求，将两个s b r 进行有机结合，并采用以 此为核心的组合工艺厌氧一两级s b i 卜混凝沉淀处理渗滤液。在原有构筑物、 设施的基础上，按照上述方案完成了对原工艺的改造。 本文对原工艺情况以及新工艺改造过程进行了详细介绍，并对新工艺各单元的 特点和运行效果进行了说明分析，以期为相同类型的垃圾渗滤液处理设计和运行提 供参考。 1 1 原工艺流程及说明 1 1 1 原工艺实际处理规模及设计进、出水指标 ( 1 ) 日实际处理水量q = 3 0 4 0m 3 d ( 2 ) 污水处理厂设计进、出污水水质 浙江大学硕士学位论文 表2 _ 1 设计进出水水质表( 单位：m g ，l ) t a b l e2 - ld e s i g n e di n n u e n ta n d 咖u e n tw a t e rq u a u t yo ft h eo r i g i n a lt r e a t m e n tp r o c e s s 附注：出水水质c 0 d 、b o d s 、s s 为生活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 三级标准中的要求 1 1 2 原工艺流程 渗滤液原液调蓄池厌氧池兼氧池混沉罐储水池1 结晶沉淀罐储水池2 p s b r 储水池3 臭氧氧化塔出水 图2 - l 原垃圾渗滤液处理工艺流程 f i g 2 - lt h eo r i g i n a l 仃e a t l i l 明tp m c e s so f i a n d 6 ui e a c h a t e 臼e a 锄e n t 1 1 3 原工艺说明 垃圾渗滤液经管网收集到调蓄池，随后污水经提升泵通过管道分配器后进入厌 氧池，采用下进水的方式，使水流上升缓慢，形成良好的厌氧生物繁殖环境，同时， 厌氧过程中产生的气体对污水有较好的搅拌作用，省去搅拌动力。节省了运行费用。 接着污水自流进入兼氧池，污水在兼氧池中通过曝气搅拌起到混匀水质的作用，避 免因水质水量变化太大而对后续处理造成不良影响。同时将污水中的部分有机物降 解，减轻了后续处理负荷。 随后污水被提升到混沉罐，在混沉罐中污水经罐内特制的布水孔，使罐内形成 涡流，促使投加的药剂与污水均匀混合，达到混凝的目的，同时在涡流所形成的向 心力的作用下污水中所含大颗粒杂质相互碰撞，集结成大体积混合固体沉淀物，继 而捕捉、夹裹一些小颗粒悬浮物形成絮体沉淀。混沉罐处理的出水自流进入储水池 1 。污水在储水池1 经调节p h 值后被提升进入结晶罐，在结晶罐中。加入镁盐和磷 浙江大学硕士学位论文 酸盐使之与n h 4 + 结合生成难溶复合盐m g n h 4 p 0 4 6 h 2 0 ( 脚) 结晶，通过重力沉 淀使m a p 与废水分离，从而达到降低氨氮的目的。结晶罐处理的出水自流进入储 水池2 。 随后污水被提升进入p s b r 反应罐，该系统是处理环节中的重要部分，其特 点是容积负荷高、降解有机物速度快、脱氮效率高、污泥消化功能强、操作简便、 处理效果稳定。其理论汽水比为2 0 ：1 ，压力0 2 5m p a ，两座并列使用。p _ s b r 反应 罐出水自流进入储水池3 ，污水在中间池3 中经调节后提升至臭氧发生器中，臭氧 是一种强氧化剂，可使水中的有机物、色度等得到进一步降解。 经上述工艺处理后的污水可达到生活垃圾填埋场污染控制标准 ( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 中的三级标准。 从混沉罐、结晶罐、p _ s b r 反应罐排出的污泥通过重力作用进入污泥浓缩池进 行处理，污泥经浓缩后，上清液自流至厌氧池再处理，剩余污泥经泵回灌入填埋场 处理，避免二次污染。 1 2 原构筑物及设备情况说明 1 2 1 构筑物情况 ( 1 ) 调蓄池 结构：半地下式钢砼 平面尺寸：7 5m 3 2m 有效高度：2 5m 有效容积：v _ 6 0 0 0i n 3 ( 2 ) 厌氧池 结构：地上式钢砼 平面尺寸：1 0m 8m 有效高度：4m 有效容积：v _ 3 2 0m 3 停留时间：9 6 h 浙江大学硕士学位论文 ( 3 ) 兼氧池 结构：地上式钢砼 平面尺寸：8m 6m 有效高度：4m 有效容积：v = 1 9 2m ? 停留时间：5 7h ( 4 ) 混沉罐 结构：地上式钢结构 平面尺寸：q 3m 有效高度：7m 有效容积：v = 2 5m 3 停留时间：2h ( 5 ) 结晶沉淀罐 结构：地上式钢结构 平面尺寸：3m 有效高度：7m 有效容积：v - 2 5m 3 停留时间：2h ( 6 ) p s b r 罐 结构：地上式钢结构 平面尺寸：3m 有效高度：7m 有效容积：v = 3 0m 3 数 量：2 只 停留时间：1 2h 容积负荷：o 1 埏c o d m 3 h ( 7 ) 臭氧氧化塔 结构：地上式钢结构 平面尺寸：2m 有效高度：7m 1 4 浙江大学硕士学位论文 有效容积：班2 5m 3 停留时间：2h ( 8 ) 储水池1 结构：地上式钢砼 平面尺寸：8m 4m 有效高度：4m 有效容积：v _ 1 2 0i n 3 ( 9 ) 储水池2 结 构：地上式钢砼 平面尺寸：8m 5m 有效高度：4m 有效容积：v _ 1 6 0l n 3 储水池3 结构：地上式钢砼 平面尺寸：8m 4m 有效高度：3m 有效容积：v 三9 6m 3 a d 污泥池 结构：地上式钢砼 平面尺寸：8m 3m 有效高度：2m 有效容积：v = 4 8m 3 停留时间：4 8 h 1 2 2 设备情况 ( 1 ) 原水提升泵 型 号：6 5 w q c 2 4 8 4 0 流量：8 0m 3 h 扬 程：1 2i n h 2 0 功率：5 5k w 浙江大学硕士学位论文 数量：二台( 一用一备) ( 2 ) 兼氧池提升泵 型号：w 1 ，3 0 2 4 7 5 0 流量：2 5m 3 h 扬程：1 2m h 2 0 功率：2 2k w 数量：二台( 一用一备) ( 3 ) 回流泵 型号：5 0 w 1 c 2 4 2 - 1 5 流量：2 0m 3 h 扬程：1 0i n h 2 0 功率：1 5k w 数量：二台( 一用一备) ( 4 )回用水泵 型号：1 c 2 2 1 0 流量：1 1m 3 l l 扬程：1 6i i m 2 0 功率：1 5k w 数量：二台( 一用一备) ( 5 ) 储水池i 提升泵 型号：w l 2 1 3 0 - 2 4 7 5 0 流量：2 5m 3 l l 扬程：1 2m h 2 0 功率：2 2k w 数量：二台( 一用一备) ( 6 ) 储水池提升泵 型号：w l 2 1 5 5 4 7 0 8 0 流量：8 9m 3 h 扬程：1 01 1 1 h 2 0 功率：5 5k w 1 6 浙江大学硕士学位论文 数 量：二台( 一用一备) ( 7 ) 储水池i i i 提升泵 型号：w i 广2 2 1 0 流量：4 0m 3 h 扬程：1 21 1 1 h 2 0 功率：3k w 数量：二台( 一用一备) ( 8 ) 污泥泵 型 号：w q l 5 - 2 0 一1 5 流量：1 5m 3 h 扬程：2 0i 出2 0 功率：1 5k w 数量：二台( 一用一备) ( 9 ) 空压机 型号：l g 1 5 2 5 排气量：2 om 3 m i n 功率：1 5l ( 、 数量：二台( 一用一备) 风机 型号：h c 1 0 0 l s 风量：2 5m 3 m i n 功率：6 5k w 数 量：二台( 一用一备) q 1 ) 臭氧发生器 型号：q h w z 功率：1 5k w 数量：一台 加药装置 型号：x c 1 5 0 0 1 7 功率：0 7 5k w 数量：五台 浙江大学硕士学位论文 1 3 原工艺分析及运行中存在的问题 1 3 1 工艺分析 ( 1 ) 工艺组合分析 如图2 1 ( 原垃圾渗滤液处理工艺流程) 所示，原工艺流程中渗滤液经由调蓄 池、厌氧池到兼氧池再经过混沉罐和结晶沉淀罐进入p s b r 罐。经过以上工艺段处 理后，进入p s b r 罐的b o d 5 负荷较低，若出现进水水质波动，可能造成p s b r 的 运行负荷低于设计水平。若p s b r 长期欠负荷运行，会对活性污泥造成影响，其结 果可能导致活性污泥因营养不良解絮，沉降性变差，而污泥碎片悬浮于水中随出水 流失。原工艺出现的污泥流失问题可能是由于这个原因造成的。因此，在原工艺中 将p s b r 放置在多段生化、物化单元之后，合理性欠佳。 另外，p s b r 出水经过储水池3 的水量调节后直接进入臭氧氧化塔，这样的流 程组合同样不合理。p s b r 作为生化单元，即使其设计上不存在污泥流失的问题， 其出水含有大量悬浮物的可能性仍然存在。若大量悬浮物长期随污水进入臭氧氧化 塔，其填料存在被堵塞的风险。 以上是原工艺组合中最明显的两处缺陷。而原工艺中的其他环节同样存在一定 程度的不合理性。例如，混凝沉淀一般是被放在最前端作为生化的预处理，以减小 原水对生化系统的冲击，或者是放在最后用作深度处理，以保证出水稳定。而该工 艺将其放在兼氧池与p s b r 之间，既没有发挥缓冲原水冲击的效果，又没有起到保 证出水的作用。所以综上所述，原工艺组合机械，不仅没有充分发挥各单元的作用， 反而由于不合理的组合，造成工艺整体运行不佳、效率低下。 ( 2 ) 成本分析 在原工艺中，物化部分包括混凝沉淀、结晶沉淀、臭氧氧化。其中混凝沉淀主 要去除水中的悬浮物，从监测数据来看，效果十分明显且处理成本适中。而结晶沉 淀主要是去除水中的氨氮，用在p s b r 前以避免高氨氮对活性污泥造成影响。但是 浙江大学硕士学位论文 该种工艺在其产物一磷酸铵镁( m a p ) 不能得到分离利用的前提下，成本是非常高 的。以去除1 0 0 m g l 的氨氮为例，计算出处理1 t 污水的成本，反应条件如表2 2 。 表心磷酸铵镁结晶反应条件 t a b l e2 2c r y s t a i l i z a t i o n 他a c t i o nc o n m t i o n sf o rm a p 澄黼豢蓑善瞀n m 咖：叫篙譬1 嚣罗增嚣毒2 。浓度( m g l )体积( t )p hn 【m 缈：n 州j ：n 【即用鼍( 1 ( g )用量( k g ) 】0 0191 3 ：1 ：1】8 82 7 2 其中m g c l 6 h 2 0 和n a 3 p 0 4 1 2 h 2 0 的单价分别为2 5 元千克、4 5 元千克。 计算出用结晶法沉淀每去除1 0 0m l 氨氮的成本为1 6 9 8 元吨。这样的费用已经 相当于某些处理工艺的全部成本。虽然结晶沉淀在主要去除氨氮的同时对水中的悬 浮物也有一定的去除作用，但这种作用是十分有限。因此，综合考虑，利用结晶法 去除氨氮在经济上不合理。 臭氧段通过臭氧的强氧化作用分解有机物。其处理效果明显。但是同样存在成 本较高的问题。该厂的臭氧发生器功率为1 5k w h ，臭氧氧化塔的有效体积为2 5m 3 ， 停留时间为2 4h ，电价按0 9 5 元度计算出臭氧的处理的成本为1 4 2 5 2 8 5 元 吨。 另外生化段的p s b r 运行费用同样偏高。p s b r 利用空压机产生高压气体曝 气，实际运行周期为2 4h ，曝气时间为2 0h ，p s b r 有效体积为3 0m 3 ，空压机的 功率为1 5k w 电价按0 9 5 元度计算出p s b r 的处理成本为9 5 元t 。 原工艺同时组合了以上单元，必然导致总的处理成本偏高。而再联系到该厂的 出水要求，就更凸显原工艺在经济上的不合理性。 ( 3 ) 处理能力分析 原工艺设计的日处理量为8 0t d 。但混凝沉淀罐的和p s b r 罐的有效体积分别 为2 5i n 3 和3 0m ? ，如果按照这样的处理量，整套工艺一天必须至少运行3 个周期才 能达到8 0t d 的处理量。这样运行不仅将大大增加工作量，而且由于周期数的增加， 使每个周期的时间缩短，从而影响生化处理效果，致使生化出水达不到设计要求。 所以在实际运行中，每天只能进行一个处理周期。因此，该工艺的实际处理能力最 多仅为3 0 4 0 们。随着填埋垃圾量的不断增加，渗滤液产量也会逐渐增大，并超 1 9 浙江大学硕士学位论文 过原工艺的实际处理能力。因此，从工艺的处理能力上考虑，对原工艺的升级改型 十分必要。 ( 4 ) 运行管理分析 该工艺自控程度低，基本全为人工操作，运行管理要求高。而原工艺复杂的i j 程更加大了管理的难度。其中厌氧池、兼氧池和p s b r 罐属于生化单元，管理要乏 较高，尤其是p s b r 罐。另外混沉药剂、结晶药剂全是人工投加，操作准确性要乏 高。这就对操作人员的水平提出了较高的要求。但是场内所有工人的文化程度均 低，运行管理能力十分有限。而在工艺的任何一个环节出现管理不到位都有可能 响系统的稳定性。因此，该工艺设计没有考虑到实际的管理水平，其运行稳定性； 不到保证。 ( 5 ) 土地利用分析 图2 2 原工艺构筑物布置 f i g 2 - 2t h eo r i g i n 噩ld 鹪i g no fp m c 伪sc 蚰s t r u c 6 0 n 原工艺占用土地较多，利用率低。如图2 2 所示，原工艺需要3 个储水池。j 3 个储水池的作用实际上仅是为下一步处理工艺进行水质、水量的调节。而其占j 几乎为整个处理系统构筑物面积的2 5 。因此，原工艺布局松散，土地利用不合理 2 0 1 3 2 运行中存在的问题 ( 1 ) 厌氧池搅拌不足 浙江大学硕士学位论文 图2 - 3 厌氧池原况 f i g 2 - 3t h ea n a e m b i ct a n ki nt h eo r i g i n 曩i 仃垤t m e n tp r e s s 在原设计中，厌氧池从底部进水，进水过程就是厌氧池的搅拌过程。但实际运 行中这样的搅拌作用很有限，不能达到原工艺理想的泥水混合效果。