（环境工程专业论文）青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进.pdf

青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 i m p r o v e m e n ta n dm o d i f i e dd e s i g nf o rr e f u s el e a c h a t et r e a t m e n t 。p l a n to fq i n g d a ow a s t ed i s p o s a ls t a t i o n a b s t r a c t w i t ht h eq u i c k e n i n go fu r b a n i z a t i o na n d r a p i d l yi m p r o v i n go fc o n s u m p t i o n , d a i l yo u t p u t o fm u n i c i p a ls o l i dw a s t ei sr i s i n g f o rq i n g d a ox i a o j i a n x im u n i c i p a lr e f u s ed i s p o s a lp l a n t , t h e a m o u n to fm u n i c i p a ls o l i dw a s t ei su pt on e a r l y3 , 0 0 0t o np e rd a y , a n dl a n d f i l ll e a e h a t ei s5 0 0 t o n s a st o t a la m o u n to fw a s t ea n dl e a c h a t es t i l ls t r e n g t h e nc o n s t m a t l y , t h ec a p a c i t y - e x p a n s i o n a n dr e d e s i g na r ea l r e a d ye x t r e m e l y u r g e n t t h i ss t u d yt e s t i f i e st h el e a c h a t es c a l e ，t h ep o l l u t a n ti n d e x e so fd i f f e r e n t w a s t e st r e a t m e n tm e t h o d s ，a n dc o m p a r e st h ep o s s i b l el e a c h t et r e a t m e n ts y s t e m s a n dm e t h o d s f u r t h e r m o r e ，t h i ss t u d yg i v e sas u g g e s t i v ea p p l i c a b l ea n dr e l i a b l e c o n s t r u c t i o np l a nf o r t h es c i e n t if i cr e f e r e n c eo fp r o j e c td e c i s io n t h i ss t u d yi sb o t hap r a c t i c a la n dt h e o r e t i c a lj o b ，a n dd u r in gt h es t u d y p r o c e s s ，t h ec o m b i n e dm e t h o do ft h e o r yw i t hp r a c t i c ei su s e d l a r g en u m b e r so f r e a ld a t aa r ec o l l e c t e d ，a n dr e l a t i v ee x p e r i m e n t a t i o n sa r ed o n e t h u st h i ss t u d y b a s e so nt h ef i r s th a n dm a t e r i a l s ，t h r o u g hs c i e n t i f i c a l l ya n a l y s i sa n ds t u d yr e a c h t h er i g h tc o n c l u s i o n ，a n dd o e ss o m ei m p r o v e m e n ti n t ot h e o r e t i c a ld is c u s s i o n t h e w h o l er e s e a r c hs t a n d sm a i n l yo n0 i n g d a od o m e s t i cw a s t es a n i t a r y1 a n d f i1 1s i t e w i t hl o t so ff i e l dw o r k ，a n da tt h es a m et i m ec o o p e r a t e sw i t ht h er e l a t i v e g o v e r n m e n t a l d e p a r t m e n t sa n dr e s e a r c hi n s t i t u t e s i n t e r n a t i o n a lc o m p a r a t i v e m e t h o d s m a n yc o u n t r i e si nt h ew o r l dh a v ed o n el a r g ea m o u n t so fr e s e a r c ha b o u t t h es o l i dw a s t el e a c h a t et r e a t m e n t ，a n dh a v e m a d em a n ye x p e r i m e n t a la n a l y s i sa n d a s s e s s m e n t sa b o u tt h ep r o d u c t i o na m o u n to fl e a c h a t ea n dit sc o n t e n t s t h e r e f o r e ， t h i sr e s e a r c hp r o g r a mc o m p a r e st h ed i f f e r e n tm e t h o d si nt h ew o r l d ，a n dt r i e s t o f i n dt h eb e s ta n da p p li c a b l el e a c h a t et r e a t m e n tm e t h o di nq i n g d a o a f t e rt h ec a l c u l a t i o n , t h ep r o c e s s i n gs c a l e so ft h el a n d f i l ll e a c h a t ei nq i n g d a o i sa r o u n d 1 0 0 0 m 3 d a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l e so fw a s t ew a t e rp r o c e s s i n gt e c h n o l o g ya n dc o m b i n e d 、i t ht h ee o l l l m o l ll a n d f i l ll e a c h a t et e c h n o l o g y , w er e s u l ti nt h et e c h n i q u eo f “a n n n o n i a s t r i p p i n g + m b rm e m b r a n eb i o r e a c t o r + n a n o f i l t r a t i o n + r e v e r s eo s m o s i s t h i s t e c h n o l o g yh a sa p p a r e n ta d v a n t a g e si ns k i l l s ，e n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n , p r o j e c tc o n s t r u c t i o na n d o p e r a t i o nf e e s t h em a i ns t r o n gp o i n t sa r e 笛f o l l o w s ：t h es t e a d yq u a l i t yo fp r o c e s s e dw a t e r , 2 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 m g hp r o c e s s i n ge f f i c i e n c y , l e s sr e m a i n gs l u d g e ，n os t e n c hp o l l u t i o n , s i m p l ep r o c e s s i n g t e c h n o l o g y , l o wn e e do fm a n a g e m e n t , l o wf e e so fp r o j e e tc o n s t r u c t i o na n do p e r a t i o n ，a n dh i g h a d a p b i l i t y 、析t ht h ec h a n g e so ft h eq u a l i t ya n dq u a n t yo fw a t e r a n di nt h ee n dw ed e c i d et ou s e t h e a m m o n i as t r i p p i n g + m b rm e m b r a n eb i o - l a e t o r + n a n o f i l t r a t i o n + r e v e r s eo s m o s i s ”t e c h n o l o g yt o g u a r a n t e et h ee f f l u e n tq u a l i t yr e a c h e si - c l a s sc r i t e r i as p e c i f i e di ng b 8 9 7 8 - 19 9 6 t h ef o r m e r2 0 0m 3 dl e a c h a t ep r o c e s s i n ge q u i p m e n ti sa d d e dw i t ha m m o n i as t r i p p i n gb e f o r e t h em b r p r o c e s s i n gt or e d u c et h ea m m o n i aa n dn i t r o g e nc o n t e n t t h ea m m o n i as t r i p p i n ga n da b s o r p t i o n s y s t e ma r ec o n s t r u c t e da tt h ef i r s ts t a g eo ft h ep r o j e c t a n da c c o r d i n gw i t ht h ew e a t h e rc o n d i t i o ni nq i n g d a n ， m b ri sd e s i g n e dw i t hh e a tp r e s e r v a t i o nt og u a r a n t e et h en o r m a lo p e r a t i o ni nw i n t e r k e yw o r d ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ；l a n d f i l ll e a c h a t e ；m e m b r a n eb i o r e a c t o r ；n a n o f i l t r a t i o n ； r e v e r s eo s m o s i s 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含未获得 注；如筮直墓他盂要 挂剔直明的：奎拦互窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：蠡耀 签字日期：蚶岁月弘日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文 在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：基艨导师签字： 签字日期：即。辟岁月o 日 签字同期：年月 日 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 o 前言 青岛市小涧西垃圾综合处理厂于1 9 9 5 年立项，1 9 9 9 年完成可行性研究报告，2 0 0 0 年投资建设，2 0 0 3 年填埋区投入使用。该项目原设计渗滤液处理规模为2 0 0m 3 d ，但是 根据工程的实施情况，实际卫生填埋处理规模已达到3 0 0 0m 3 d ，渗滤液的产生量也大幅 度提高。且随着环保指标的提高，原出水水质已无法满足排放要求。根据以上情况，青 岛市生活垃圾处理厂渗滤液处理工程一方面要对原渗滤液处理工艺进行升级改造，另一 方面处理规模要大幅度提高以满足日益增长的垃圾处理量的需要。 论文主要分为三大部分进行研究。第一部分通过理论计算和实际运行经验，研究确 定渗滤液处理厂的规模；第二部分对处理工艺进行论证和选择；第三部分对原有2 0 01 1 1 3 d 的处理工程进行升级改造，选定扩容工程工艺。 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 1 绪论 1 1 目的和意义 垃圾处理量的迅速增加，渗滤液排放标准的提高，带来了一系列渗滤液处理的问题， 具体表现在以下几个方面： ( 1 ) 目前，青岛市小涧西综合处理厂内已建有处理规模为2 0 0 m 3 d 的渗滤液处理厂， 2 0 0 3 年建成并投入使用，主要用来处理填埋场一期工程垃圾渗滤液，设计排放标准为污 水综合排放标准( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) 二级标准，处理达标后的污水排入桃源河。2 0 0 4 年青 岛市政府把桃源河由类水质改为类水质，因而要求污水处理标准达到污水综合排 放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 一级标准，目前处理后的污水不能直接排放到桃源河，因此必 须对目前的渗滤液处理厂进行升级改造。 ( 2 ) 在实际运营中，由于垃圾处理量由原设计日处理量为1 1 0 0 t ，上升到目前日处 理量为3 0 0 0 t ，以及填埋作业工艺等原因，根据运营方提供相关数据，目前一期工程垃圾 填埋库区每天产生的渗滤液量已经远大于目前渗滤液处理厂的规模，其渗滤液的产量为 5 0 0 m s d ，渗滤液处理厂的处理能力已经不能满足现状要求，每天约有3 0 0m 3 的渗滤液得 不到有效地处理。 ( 3 ) 设计进水氨氮含量为1 0 0 0 1 5 0 0m g l ，而实际进水氨氮含量为3 0 0 0m g l ，超 过设计进水指标，处理系统氨氮的进水负荷过高，使得出水氨氮不能达标。因此，必须 对原系统进行改造升级。 ( 4 ) 根据青岛市环保局对生化处理项目环评报告书的批复要求，小涧西生化处理厂 建设的同时必须对小涧西渗滤液处理厂进行扩建，渗滤液处理要求达到污水综合排放 标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 一级标准。 综上所述，随着青岛市综合处理厂内垃圾处理规模的不断扩大，渗滤液产生量会相 应增加，目前的处理设施远不能满足需要。同时，垃圾渗滤液的处理中，氨氮指标不能 达标，因此，若不对现有的处理设施进行改造和扩容，必将面临的局面是大量的渗滤液 无法消纳和处理，造成环境污染。所以垃圾渗滤液处理扩容、改造工程的建设已经受到 主管部门领导的高度重视，开展这项工作已是迫在眉睫。 2 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 1 2 国内外研究现状 垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、 化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法、 纳滤、反渗透等多种方法，在c o d 为2 0 0 0 4 0 0 0 m g l 时，物化方法的c o d 去除率可达 5 0 8 7 。和生物处理相比，物化处理比较稳定，尤其是对b o d 5 c o d 比值较低，难以 生物处理的垃圾渗滤液，有较好的处理效果。但是物化方法处理成本较高，不大适宜垃 圾渗滤液的处理，因此，目前垃圾渗滤液主要采用生物法处理。 生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥 法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池、m b r 膜生物反应器等。厌氧处理包 括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合器及厌氧稳定塘等。 1 2 1 垃圾渗滤液的处理现状 垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点：b o d 5 和c o d 浓度高、金属含量较高、 水质水量变化大、氨氮的含量较高、微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法 中，将渗滤液与城市污水合并处理是最简单的方法。但是填埋场通常远离城镇，因此其 渗滤液与城市污水合并有一定的难度，需要单独建污水处理厂( 站) 进行处理。1 到目前为止，国内外尚无十分完善、可靠、成熟的垃圾渗滤液污水处理工艺技术。 国外发达国家或地区普遍采用的较经济而简便的处理方法是将垃圾渗滤液直接排入市政 污水处理厂，经市政污水稀释后合并处理。我国多数垃圾填埋场都没有配套建设渗滤液 污水处理设施，已建成的渗滤液污水处理设施也多难以达标、达量运行。 我国对垃圾渗滤液污水处理工艺技术的研究和实用工程设备的开发起步较晚，大多 数处理工艺技术、工程设备还处于试验研究阶段，技术上对于垃圾渗滤液的复杂性和处 理难度认识不足，实际工程经验较少。 我国前几年建设的垃圾渗滤液污水处理工程，多半为组合普通污水处理工艺技术或 将市政污水处理工艺技术按照浓度比例放大设计等，如各种厌氧+ 氧化沟( a o 、a 2 o ) + 混凝沉淀”工艺，尽管根据环保要求按照一、二级排放标准进行工程设计、建设，但工 程实际建成投入使用后却难以达到三级排放标准，甚至难以连续稳定运行。 1 曹占峰，何品晶，邵立明，李国建s b r 法处理垃圾填埋场新鲜渗滤液的实验研究环境污染治理技术 与设备，2 0 0 5 ，6 ( 2 ) ：3 3 - 4 8 3 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 由于垃圾渗滤液所含污染物成份的复杂性、不确定性和不稳定性，其处理难度远远 超出任何污染物成份相对清楚、浓度相对稳定、性质相对确定的污水，对垃圾渗滤液的 处理已经超出污水处理的范畴，而达到混合浆液处理的程度，尤其是我国城市垃圾分类 收集设施尚不完善，城市生活垃圾中混杂的大量工业废弃物更增加了渗滤液的处理难度。 由于不同的填埋场操作和环境条件的不同，使用年限的不同，渗滤液的水质特征也 往往不同，加之对处理水质的要求，所需采用的处理工艺也有很大的差别，综合起来可 以分为以下四类：2 ( 1 ) 渗滤液埘节池寸与城市污水合并处理； ( 2 ) 渗滤液埘节池生物预处理与城市污水合并处理； ( 3 ) 渗滤液斓节池生物预处物化处理； ( 4 ) 渗滤液埘节池寸生物预处理土地处理。 渗滤液的处理工艺必须将两种以上的处理技术合理组合，才能使处理后的渗滤液达 到排放要求。渗滤液随填埋场的使用时间而变化，由此产生的性质截然不同的新填埋场 和老填埋场渗滤液，必须相应采用不同的处理工艺或改变工艺参数。 目前国内外渗滤液处理工艺中，生化处理是主体，物化处理为预处理，土地处理为 后续处理系统。 1 2 2 物化法 1 2 2 1 反渗透处理技术 对于老化的填埋场渗滤液，是极其难以被生物降解的，其可生化性小于o 1 ，有的甚 至小于o 0 1 ，此时采用生物处理方法处理收效甚微。因此，一些运行数十年的老垃圾场 渗滤液处理设施不能处理现有的垃圾渗滤液，而改用膜分离法( 尤其是反渗透膜法) 来 对垃圾渗滤液进行处理。反渗透( i 的) 膜能从水溶液中分离去除0 3 1 2 r i m 大小的溶质 分子，也可从水溶液中去除氢离子、氢氧根离子外的其它无机离子，去除率高达9 8 ， 去除低分子量有机物( 5 0 0 d a 以下) 可到1 0 0 ，因此反渗透膜能高效地去除其个体尺寸 大于溶质分子的病原微生物。 反渗透( i 的) 分离技术能有效地截留垃圾渗滤液中溶解态有机物和无机物，在国外 已经广泛应用于渗滤液的处理中，它对垃圾渗滤液中成分的变化发挥了高度灵活的抗变 2 张荣辉国内外垃圾渗滤液处理方式与技术分析中i 虽- t - 木工程学会水工业分会排水委员会第四届第 一次年会论文集，中国土木工程学会水工业分会排水委员会，2 0 0 1 4 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 能力。而且这种装置的启动和关闭可以开关操作，并且可以测量电导率，其运行稳定性 高、安全，并在实际的运行中取得了良好的运行效果。 1 2 2 2 渗滤液脱氮工艺 氨氮是造成水体污染、营养盐的主要来源之一，可导致水富营养化现象产生，是水 体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害，也是近海水域的富营养化是造 成赤潮发生的主要原因。 渗滤液中氨氮的存在形式主要有有机氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氮气。通 过各种生物或化学反应，氮的存在形态可以互相转换。污水中氮主要以氨氮和有机氮形 式存在。当p h 为中性时，氨氮主要以铵离子( n h 4 + ) 形式存在；当p h 为碱性时，氨氮 主要以游离氨( n h 3 ) 的状态存在。当氨溶于水时，其中一部分氨与水反应生成铵离子， 一部分形成水合氨，也称非离子氨。非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而铵离 子相对基本无毒。 根据渗滤液中总氮浓度的高低、氮化合物的组分不同，垃圾渗滤液处理中常见的几 种脱氮方法有：生化法、空气吹脱法、蒸汽气提法和化学沉淀法等。空气吹脱法通常是 将水中的氨用空气吹入大气，如果不吸收要造成二次污染。加氯法在经济上是不合算的。 真正技术成熟的处理方法是蒸汽气提法和生物法。蒸汽气提法，特别适用于处理高浓度 的氨氮废水。生物法适用于处理低浓度的氨氮废水。 ( 1 ) 吹脱法 吹脱法通过采用调节渗滤液p h 值的方法，使n h 4 + + o h _ n h 3 + h 2 0 向右进行，通过 空气进行吹脱，将污水中的n h 4 + 转化为气相氨从水中除去。 渗滤液中的氨氮，多以铵离子( 州) 和游离氨( n h 3 ) 的状态存在，两者保持平 衡，当p h 值升高，游离氨所占的比例增大；当p h 值为7 时，氨氮多以氨离子的状态存 在；而当p h 值为1 1 时，氮气大致为9 0 以上。游离氨易于从水中逸出，加以曝气吹脱 的物理作用，并使水中的p h 值升高，则更可促进氨从水中逸出。 利用氨吹脱塔能有效地去除渗滤液中的氨，其优点为除氨效果稳定，操作简便，容 易控制。吹脱法去除渗滤液中的氨氮要考虑p h 、水温、气液比对吹脱效率的影响。其中， 水温对氨氮吹脱率的影响显著。当渗滤液的温度控制在1 0 c 以下时，吹脱率在2 0 左右； 当渗滤液升温至1 0 c 以上时，吹脱率可达7 0 以上；当渗滤液升温至2 5 c 左右，吹脱率 可达8 0 以上；当渗滤液升温至3 0 以上，吹脱率可达9 0 以上。 5 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 ( 2 ) 生物脱氮 生物除氮法适用于以有机氮或氨态氮形式存在的污染源。 生物脱氮的步骤如下： 氨化作用：微生物分解有机氮化物产生氨的过程。 硝化作用：在有氧条件下，将n h 3 氧化成n 0 2 - - 或n 0 3 - - 的过程。其主要反应方 程式为： n h 4 + + 1 5 0 2 _ n 0 2 + 2 旷+ h 2 0 + 能量 n 0 2 - + 0 5 0 2 - - - - * n 0 3 - + 能量 总反应：n h 4 h - 2 0 2 = n 0 3 + 2 + 能量 反硝化作用：在无氧条件下，将n 0 2 或n 0 3 一还原成n 2 0 或n 2 的过程，利用硝 酸盐作为电子受体进行无氧呼吸，用以氧化有机物。其主要反应方程式： 2n 0 3 + 5 h 2 a n 2 + 2 0 h 。+ 5 h 2 0 + 5 a 渗滤液中的氮在各种微生物的作用下实现氮形式的转化，通过氨化、硝化、反硝化 等一系列反应最终形成了氮气，从而达到了处理的目的。生化法除氮需要大量的碳源和 氧气，碳氮磷比一般为1 0 0 ：5 ：1 。该法反应速度较慢，处理费用低，因此在废水的碳氮 比合适、氨氮浓度较低的情况下，宜采用生化法。 生物法脱氮脱出的氮气可回收，也可释放到大气中，不会引起二次污染，并且运行 方便，可以和现有处理装置相结合。 对于含有氨氮等离子的污水处理，目前国内外较成熟的工艺均采用a o 法。该法可 除去污水中的n h 3 - n 和甲醇、乙醇等有机物，还可进行二级生化处理，进一步除去水中 的c o d 、硫化物及氰化物等，使出水达到排放标准，而且该工艺由于将脱氮池设置在去 氮硝化过程的前部，使脱氮过程能直接利用进水中的有机碳源而可省去外加碳源；并且 由于只有一个污泥回流系统，有利于改善污泥的沉降性能及控制污泥的膨胀。 ( 3 ) 化学沉淀法去除氨氮 化学沉淀法去除高浓度的氨氮，采用磷酸氨镁沉淀法( 简称m a p 法) 可有效地去除 渗滤液中的n h 4 + - n 。在渗滤液中投加六水氯化镁和磷酸二氢钠使n h 4 + - n 生成m a p 沉 淀而去除。 在弱碱性溶液中，其反应方程式为： m 毋n h 4 + + p 0 4 3 + h 2 0 一+ m g n h 4p 0 4 6h 2 0 ( k s p = 2 5 x10 j 3 ，2 5 c ) 6 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 从理论上，每去除i g n h 4 + - n 就有1 7 5 9m gn h 4p 0 4 6h 2 0 沉淀生成。 最佳p h 值投药配比的确定：在理论最佳投药量条件下，即m 矿+ ：p 0 4 3 ：n h 4 + 的物 质量的比为1 ：1 ：1 。当p h 1 0 5 时，氨氮的去除率有所下降，这是因为磷酸铵镁在强碱溶 液中会发生分解，使部分已经固定的n h 4 + - n 游离出来，生成更难溶的m g a ( p 0 4 ) 2 沉 淀( k s p = 9 8 x 1 0 2 5 ，2 5 c ) 。 一般，确定最佳p h = 8 5 ，最佳投药配比按照m g + ：p 0 4 3 ：n h 4 + = 1 ：1 ：1 的比例 投加，最佳温度在1 5 3 5 范围内。目前应用的前景较好，在设计中，需要考虑的是药 剂的投加方式、沉淀生成物的利用等。 ( 4 ) 蒸汽气提法 蒸汽气提法是采用蒸汽和渗滤液直接接触，将渗滤液中挥发性的氨按一定比例扩散 到气相中去，从而达到从渗滤液中分离氨的目的的方法。 气提是在填料塔内用一部分中压过热蒸汽进行的。经气提塔排出液预热后自塔顶进 入塔内，气提蒸汽则从塔底送入。渗滤液在填料层逆流接触。中压蒸汽加热渗滤液，并 降低气提塔气相中各杂质组分的分压，从而使渗滤液中的杂质组分被气提出来，主要是 n - h 3 和c 0 2 。气提气自塔顶排出，塔底出来的气提冷凝液经换热器、冷却器冷却后排出。 蒸汽气提回收n h 3 需要注意以下几个问题： n h 3 h 2 0 蒸发系统容易发生起泡问题，起泡会降低气提塔的效率。添加可溶于 水的消泡剂就可以解决此问题。 带压操作状态下温度较低时，n h 3 和c 0 2 会反应生成氨基甲酸铵( 简称甲铵) ， 反应方程式如下： n h 3 ( 气) + ( 3 0 2 ( 气) 姐c o o n h 2 ( 固) + 热量 此反应可逆，甲铵沉积结晶后会污染汽提塔。只要选择好适宜的操作压力，保证塔 内温度不低于生成甲铵的最高温度，就能使其分解。中压蒸汽气提可以避免甲铵的生成。 蒸汽气提技术在工业上应用较为成熟，对于垃圾渗滤液方面，建议将垃圾填埋场产 生填埋气的处置与本技术结合考虑。 1 2 2 3 高级氧化技术 7 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 当垃圾渗滤液含有较高浓度的物质时，则生物处理难以进行。近年来，渗滤液研究 主要集中于使用高级氧化工艺，如臭氧、h 2 0 2 加v 、c 1 2 舢v 等，应用高级氧化技术对于 难以生物降解或对生物有毒害作用的物质的处理，显示出它独特的优势。它能将有害的 有机化合物转变为无害的无机化合物，彻底实现对污染物的完全去除和无害化。 高级氧化处理渗滤液技术的主要原理是羟基自由基作为氧化反应的中间产物通常由 以下反应产生；自由基链反应分解水中的臭氧；光分解h 2 0 2 ；水合氯、硝酸盐、亚硝酸 盐或溶解的水合亚铁离子。 高级氧化技术的主要方法有f e n t o n 法、光催化氧化等。 1 2 3 生物法 1 2 3 1 好氧处理法 用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经 验，好氧处理可有效地降低b o d 5 、c o d 和氨氮，还可以去除另一些污染物，如铁、锰 等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多，还有曝气稳定塘和生物转盘( 主要用于 除氮) 。下面介绍几种应用于渗滤液处理的好氧处理方法。 ( 1 ) 传统活性污泥法 渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、树脂吸附、气提等方法单独或联 合处理，其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到广泛的应用。运行中通过提高污泥 浓度来降低污泥的有机负荷，活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。 活性污泥法能去除渗滤液中9 9 的b o d ，8 0 以上的有机碳能被活性污泥去除，即 使进水中有机碳高达1 0 0 0 m g l ，污泥生物相也能很快适应并起降解作用。混合式好氧活 性污泥对c o d 的去除率可稳定在9 0 以上。众多正常运行的垃圾渗滤液处理系统表明， 活性污泥法比化学氧化法等其它方法的处理效果更佳。 ( 2 ) 低氧好氧活性污泥法 低氧好氧活性污泥法及序批式( s b r ) 法改进型活性污泥流程，因其具有能维持较 高运转负荷，耗时短等特点，比常规活性污泥法更有效。在控制运行条件下，垃圾填埋 场渗滤液通过低氧好氧活性污泥法处理，效果显著。处理后的出水若进一步用碱式氯化 铝进行化学混凝处理，可使出水的c o d 大幅度下降。 8 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 两段法处理渗滤液的氮磷也均较一般生物法为佳。磷的平均去除率为9 0 5 ；氮的 平均去除率为6 7 5 。此外该法运行弥补厌氧好氧两段生物处理法第一段形成n h 3 - n 较 多，导致第二段难以运行和两次好氧处理历时太长的不足。 ( 3 ) 物化一活性污泥负荷处理系统 由于渗滤液中难以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金属产生抑制作用， 所以常用生物法和物理化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。该系统中的进水通 过调节池后，可以避免毒性物质出现瞬时的高浓度而对活性污泥生物产生抑制作用；在 澄清池中加入石灰，可去除重金属和部分有机质；气提池( 进行曝气，温度低时加入n a o h ) 能去除进水n h 3 - n 的5 0 ，从而使n h 3 的浓度处于抑制水平之下；由于废水中磷被加 入石灰所沉淀，且p h 值过高，因而需添加磷和酸性物质：活性污泥系统可以串联或并联 使用，运行时可通过调节回流污泥比来选用常规法或延时曝气法处理，具有较大的操作 灵活性。 ( 4 ) 曝气稳定塘3 与活性污泥法相比，曝气稳定塘体积大，有机负荷低，尽管降解进度较慢，但由于 其工程简单，在土地不贵的地区，是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。 ( 5 ) 生物膜法4 与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点，而且生物膜上能 生长世代时间较长的微生物，如硝化菌之类。当温度回升、微生物的硝化能力随即恢复。 但是应当指出，这种渗滤液的性质与城市污水相近，对于较强的渗滤液此方法是否适用 还待研究。 1 2 3 2 厌氧生物处理 厌氧生物处理有目的的运用已有百年的历史，但直到近2 0 年来，随着微生物学、生 物化学等学科发展和工程实践的积累，不断开发出新的厌氧处理工艺，克服了传统工艺 的水力停留时间长，有机负荷低等特点，使它在理论和实践上有了很大进步，在处理高 浓度有机废水方面取得了良好的效果。 厌氧生物处理有很多优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及运输费用低 廉，而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质少，如其b o d 5 p 只需要4 0 0 0 ：l ， 3 郑俊，吴浩汀编著曝气生物滤池工艺的理论与工程应用化学工业出版社，2 0 0 5 ，1 4 【英】p 希利斯编，刘广立，赵广英，译膜技术在水和废水处理中的应用化学工业出版社，2 0 0 3 ，9 9 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 虽然渗滤液中的磷的含量通常少于1 m 酊，但仍能满足微生物对磷的要求，用普通的厌氧 硝化，3 5 c 、负荷为l k g c o d ( m 3 d ) ，停留时间1 0 d ，渗滤液中的c o d 去除率可达9 0 。 近年来，开发的厌氧生物处理方法有：厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污 泥床反应器及分段厌氧硝化。 ( 1 ) 厌氧生物滤池5 厌氧生物滤池适于处理溶解性有机物，加拿大某填埋场渗滤液c o d 平均为 1 2 8 5 0 m g l ，b o d 5 c o d 为o 7 ，p h 为5 6 ，将此渗滤液先经石灰水调节至p h = 7 8 ，沉淀 1 h 后进厌氧滤池( 此工艺还起到去除z n 等重金属的作用) ，当负荷为4 k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 的去除率可达9 2 以上，当负荷率再增加时，其去除率急剧下降。 通过试验研究在室温条件下用厌氧滤池分别处理年龄为1 5 年和8 年的垃圾渗滤液表 明：虽然厌氧滤池处理高浓度有机污水时负荷可达到5 - 2 0 k g c o d ( m 3 d ) ，但对于渗滤液 负荷必须保持在较低水平才能得到理想的处理效果。 ( 2 ) 上流式厌氧反应器6 用上流式厌氧反应器( u a s b ) 处理c o d i o o o o m g l 的渗滤液，当负荷为3 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 - d ) ，平均泥龄为1 o _ 4 3 d ，温度为3 0 。c 时，c o d 和b o d 5 的去除率各为8 2 和8 5 ，它们的负荷比厌氧滤池要大得多。 在厌氧分解时，有机氮转化为氨氮，且存在n h 4 + = n h 3 + h + 反应。若p h 7 时，平衡 中p h 近似等于7 ，因此出水中可能含有较多的瞰+ ，将会消耗受纳水体中的溶解氧。 1 2 3 3 厌氧与好氧的结合方式 虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性，但单独采用厌氧法 处理渗滤液也很少见。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧好氧处理工艺既经济合理，处理 效率又高。c o d 和b o d 5 的去除率分别可达到8 6 8 和9 7 2 。 ( 1 ) 厌氧好氧生物氧化工艺( 厌氧硝化和生态氧化塘) 西南师大生物系对p h 为8 o - 8 6 ，c o d 为1 6 1 2 4 m g l ，b o d 5 为2 1 4 - 4 0 6 m g l ，n h 3 - n 为4 7 5 m g l 的垃圾渗滤液采用厌氧好氧生物化学处理，取得出水p h 为7 1 7 9 ，c o d 为 1 7 0 3 3 3 1 4 8 m g l ，b o d 5 为9 1 4 m g l ，n h 3 n 为2 9 1 m g l 的良好效果。 5 刘旭东、扬正松、张健a o 一体式曝气生物滤池处理生活污水工业安全与环保，2 0 0 2 ，2 8 ( 5 ) ： 1 4 1 7 6 【美】c e l e s l i eg - r a d y , j r g l e nt d a i g g e rh e n r yc l i m 著张锡辉，刘勇弟译废水生物处理) ( 第二版) 北京，化学 工业出版社，2 0 0 3 ，1 1 0 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 ( 2 ) 厌氧氧化沟兼性塘工艺7 一般选用的工艺流程是厌氧氧化沟兼性塘絮凝沉淀。当进水水质较好，兼性塘出 水水质达标时，即可直接将兼性塘水向外排放；而当进水水质较差时，兼性塘出水达不 到排放标准时，则启用混凝沉淀系统，再排放沉淀池上清液。 从目前该工艺的运行情况来看，当进水的c o d 较高时，出水水质良好；一旦c o d 降低，特别是冬季低温少用，c o d 降低到不利于生化处理时，出水各水质成分均偏高难 以达标，出水呈棕褐色，尽管启用絮凝沉淀系统，效果仍不理想。由此可见，渗滤液的 色度和氨氮的有效去除对生化处理将产生有利的影响。 ( 3 ) 厌氧气浮好氧工艺 本工艺厌氧段为上流式厌氧污泥床反应器，好氧段为生物接触氧化法，加化学混凝 沉淀和生物氧化塘，净化处理达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。考虑到 渗滤液水质变幅较大的特点，在厌氧段后加入气浮工艺，提高处理能力以应付进水水质 偏高的情况。目前深圳下坪垃圾填埋场设计采用厌氧气浮好氧工艺处理渗滤液。 ( 4 ) u a s b 氧化沟稳定塘8 本工艺设计采用上向流厌氧污泥床奥贝尔氧化沟稳定塘工艺。渗滤液在奥贝尔氧化 沟中进行好氧生化处理，奥贝尔氧化沟采用三沟式a o 工艺，具有先进的渗滤液脱氮功 能。该工艺突出的优点是在第一沟中既能对氨氮进行硝化，又能以b o d 为碳源对硝酸盐 进行反硝化，总氮去除率可达8 0 ，由于利用渗滤液中的b o d 作碳源，导致渗滤液中 的b o d 5 得到有效地去除，减少了渗滤液中的需氧量。为了提高氧化沟脱氮效果，把第 三沟的出水进行内回流，在第一沟中进行反硝化。 经过氧化沟处理的渗滤液流入二沉池进行固液分离，上清液进入稳定塘进行生物处 理，二沉池中的剩余污泥排至浓缩池。浓缩池中的上清液回流到氧化沟进行生物处理， 浓缩后的污泥进行填埋或进行处理。 1 2 4 土地处理 土地处理法亦即土壤灌溉法，是人类最早采用的污水处理法，但是土地处理系统的 应用多见于城市污水处理厂。对于渗滤液的处理方法，将渗滤液收集起来，通过喷灌使 之回流到垃圾填埋场。循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物的活性， 7 邓荣森等一体化氧化沟技术的发展中国给排水，1 9 9 8 ，1 4 ( 1 ) ：4 2 - 4 4 。区岳州，胡勇有，编著氧化沟污水处理技术及工程实例) 化学工业出版社，2 0 0 5 ，9 l l 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 加速了甲烷生产和废物分解。其次由于喷灌中蒸发作用，使渗滤液的体积减小，有利于 废水处理系统的运转，且可节约能源费用。 由于再循环渗滤液具有诸多优点，所以设计填埋场时顶部不要全部封闭，而应设立 规则性排列的沟道以免对周围水源的污染。低浓度渗滤液不能直接排放，因n h 3 - n 、c i 浓度仍较高，在温度较低季节，蒸发少，生物活性弱，再循环渗滤液的效果有待进一步 研究。 目前的应用是稳定塘人工湿地工艺。与活性污泥法相比，稳定塘体积大，有机负荷 低，尽管降解进度慢，但由于其工程简单，在土地费用低的地区，是最经济处理垃圾渗 滤液的方法。同时，氧化塘还具有操作简单、投资小、运行费用低、运行稳定、可靠等 优点，因其长时间的水力停留时间使其抗冲击负荷和去除有毒有害物质的性能强。 美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试、中试及生产规模的研究表明，采用 曝气稳定塘能获得较好的垃圾渗滤液处理效果。 渗滤液土地处理法工艺简单，基建和运行费用低，目前已成为渗滤液处理最具前途 的处理方法之一。人工湿地是人为创造的一个适宜水生植物或湿地植物生长的“环境”。 近年来，人们对人工湿地处理渗滤液重视度逐渐提高，原因之一就是垃圾渗滤液的数量 和质量的变动性，不仅渗滤液的成分随时间的变化，而且还受到当地的气象特征和填埋 废物的特征包括填埋深度和渗水性的影响，传统的渗滤液处理方法许多需要高的基建投 资及年运行和维护费用。因此，人工湿地是全世界广泛应用的渗滤液处理方法。 人工湿地技术，凭借其缓冲容量大，处理效果好、投资省、能耗和运行费低，设备 简单维护管理方便，即使在填埋场封场后仍能发挥作用等优点，已成功在英国、美国等 国家应用。， 9 b r o w na n d c a l d w e l lc o n s u l t i n ge n g i n e e r s a s s e s m e n to fp h a s e di s o l a t i o nd i t c ht e c h n o l o g i e s ( u s a ) 1 2 青岛市垃圾处理厂污水处理工艺设计与改进 2 环境背景和预测计算 2 1 自然环境概况 2 1 1 地理位置 青岛市位于山东半岛南端，东南濒临黄海，西北连接内陆，环抱胶州湾，市域范围 位于东经1 1 9 0 3 07 1 2 1 0 0 07 、北