城市生活垃圾处理厂的垃圾渗滤液处理方案设计书实施方案书

随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。到1999年，我国的城市生活垃圾已达1.4亿吨，并且以每年8％～10％的速度递增，人均日产生的垃圾已超过1kg，接近工业发达国家水平。根据我国垃圾处理"无害化、减量化、资源化"的原则，将有一大批生活垃圾卫生填埋场要新建。而垃圾渗滤液是否处理达标排放,是衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。一个不合格的垃圾填埋场，就是一个大的污染源，如不及时对其进行收集、处理，将造成对地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境的污染和影响。尤其是它对地下水源和土壤的污染更为严重。一些旧的垃圾填埋场由于没有采取防渗措施，产生的渗滤液渗入地下水中，造成对地下水的严重污染。其污染延续时间可以长达数十年，甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被其污染，想用人工方法实施再净化，技术上将非常困难，其费用也极其昂贵，难以实施，从而严重威胁到人的生活和生产。鉴于此,成都加杰尔环保有限公司针对“开江县城市生活垃圾处理厂”渗滤液的特点，进行了多次实验研究，并制定本方案，要求渗滤液处理后排放的水质达到国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）的相关要求。2、工程名称、设计依据及范围2.1工程名称:城市生活垃圾处理厂垃圾渗滤液处理工程2.2编制单位：有限公司2.3设计依据➤《中华人民共和国环境保护法》➤《中华人民共和国水污染防治法》➤《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）➤《污水综合排放标准》（GB8978-1996）➤《建筑给排水设计规范》（GB50015-2002）➤《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）➤《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）➤《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）➤《自动仪表施工及验收规范》（GB93-86）➤《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）➤用户提供的相关污染现状监测结果及特殊要求➤污水处理站规划用地的地勘资料及当地天气情况➤进出水位标高及地面高程➤本公司以前承接过的相关废水处理工程的经验2.4设计范围本方案设计范围为：垃圾渗滤液处理站范围内的全部设备、设备安装、调试。3、设计规模及原则3.1设计规模：设计每天垃圾渗滤液处理量Q=200m3/d。3.2设计原则(1)执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）二级排放相关标准和规范。(2)严格执行国家有关环境保护法律法规的要求；(3)严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布的法规、规范与标准；(4)充分考虑国内外垃圾渗滤液处理存在的问题以及渗滤液随垃圾填埋场的“年龄”的变化情况，针对这些问题，结合我公司经验，选择国内外先进成熟的污水治理技术，采用优质、可靠、适用、经济的治理工艺路线；(5)切合实际，正确掌握设计规范和标准，优化工艺技术，合理选用优质、高效的处理设备和设施；(6)在确保出水稳定达标的前提下，尽可能地节省投资，减少占地面积和降低运行费用，延长使用寿命，调整好一次性投资与运行费用、水质要求之间的比例关系；(7)废水处理站总体布局、统一规划，力求与周围环境协调；(8)在处理站运行中保证清洁、安全、无二次污染。设备运行简单，以操作维护方便，利于管理为原则。工艺设计4.1废水来源垃圾渗滤液的产生受诸多因素影响,不仅水量变化大,而且变化无规律。垃圾渗滤液的产生来自以下五个方面:①降水的渗入。降水包括降雨和降雪，降雨的淋溶作用是渗滤液产生的主要来源。②外部地表水的流入。包括地表径流和地表灌溉。③地下水的渗入。当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。④垃圾本身含有的水分。这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。⑤垃圾填埋后，微生物的厌氧分解产生的水。垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。4.2垃圾渗滤液的水质分析及特性4.2.1垃圾渗滤液主要污染指标分析垃圾的种类和成分决定了渗滤液的成分，因此在设计处理工艺时对填埋垃圾的种类进行组分分析,从而可以预测渗滤液的主要污染物成分，通过走访调查,查阅大量的当地文献资料。表4-1为垃圾种类经过填埋所产生渗滤液的主要污染成分。表4-1渗滤液主要污染成分垃圾种类pHCODBOD5NH3-NSSFe,Mn色度E.coli蒸发残物臭气重金属一般废弃物、有机物、可生物降解的废物√√√√√√√√燃渣、无机物的物化分解物√厨余√√√√√√√√√覆盖及周围土壤√√注：COD—化学需氧量；BOD5—5d内渗滤液所消耗的生化需氧量；SS—悬浮固体；E.coli—大肠杆菌①垃圾渗滤液的物理性质----色与嗅渗滤液均具有很重的色度,其外观多呈茶色、暗褐色或黑色，色度可达到2000～4000倍（稀释倍数），垃圾腐败臭味极其明显。②pH垃圾填埋初期，渗滤液的pH在6～7之间，随着填埋场时间的推移和填埋场的稳定，pH可提高至7～8。③BOD5值随时间变化及填埋场微生物的活动增强，渗滤液中BOD5浓度发生变化。一般变化规律是垃圾填埋后的6个月至2.5年间渗滤液BOD5逐步增至高峰，此时BOD5多以溶解性为主，此后BOD5的浓度开始下降，至6～15年填埋场完全稳定时为止，此时，BOD5保持在某一低值范围内（≤100mg/L），且波动很小。因此，渗滤液BOD5值的变化过程实质是填埋场稳定化的过程。通过定期测定渗滤液的BOD5值，根据BOD5值随时间的变化规律，可判断填埋场的稳定程度。④COD值COD值与BOD5值相似，但是随着填埋场时间的推移，COD值的降低较BOD5值缓慢的多。⑤BOD5/COD值有机物种类的变化造成BOD5/COD比值的变化。填埋初期BOD5/COD比值较高，可达0.5以上，但随时间的推移，由于BOD5和COD的降低速率和幅度不同，BOD5急速下降而COD下降较缓慢，因此该比值逐渐下降。当随填埋场完全稳定之后，该值最终在某一范围内（≤0.1），而且波动极小。⑥溶解性固体总量垃圾渗滤液中含有较高浓度的总溶解性固体。这些溶解性固体在渗滤液中的浓度通常随时间而变化。填埋初期渗滤液溶解固体总量高，且有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐等，一般在填埋后6个月至2.5年达到高峰值，此后随时间的增加，无机物浓度下降，直至达到最终稳定。⑦NH3-N垃圾渗滤液NH3-N浓度含量高，是由于含氮可生化有机组分的厌氧水解和发酵所致，因pH接近中性值，它主要以NH3-N形态存在于渗滤液中，很少以氨气形式释放，或以游离氨形式存在。⑧磷垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的。⑨重金属对于只填埋生活垃圾的填埋场，金属的溶出率较低，在水溶液中为0.05%～1.8%，在微酸性溶液中为0.5%～5.0%。但如有工业垃圾填埋的话，渗滤液中重金属含量较多。其中所含的重金属主要有：镉（Cd）、镍（Ni）、锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）和铅（Pb）等。4.2.2垃圾渗滤液的特性垃圾渗滤液的有机物可分为三种:①低分子量的脂肪酸。②中等分子量的灰黄霉酸类物质。③高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质类。渗滤液中的有机物成分随填埋时间而变化。填埋初期，渗滤液中的有机物可溶性有机碳约90%是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸浓度最大。其次的成分是带有相对高密度的羟基和芳香羟基的灰黄霉酸。随着填埋时间的增加，填埋场逐步趋于稳定，此时，渗滤液中挥发性脂肪酸含量减少，而灰黄霉酸和腐殖质类成分增加。垃圾渗滤液的特性如下：(1)有机污染物种类繁多，水质复杂垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量较多的有机烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等。(2)污染物浓度高和变化范围大垃圾渗滤液的这一特性是其他污水所无法比拟的，其中的BOD5和COD浓度最高可达每升几万亳克，主要是在酸性发酵阶段产生，pH达到或略低于7，此时BOD5和COD比值为0.5～0.6。一般而言，COD、BOD5、BOD5/COD随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度则升高。(3)水质水量变化大垃圾渗滤液水质水量变化大，主要体现在以下方面：产生量随季节变化大，雨季明显大于旱季；污染物组成及其浓度也随季节变化；污染物组成及其浓度随填埋时间变化。(4)金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，由于国内垃圾不像国外某些城市那样经过严格的分类和筛选，所以国内城市垃圾渗滤液的金属离子浓度与国外某些城市垃圾渗滤液中金属离子浓度有差异。(5)氨氮含量高城市垃圾渗滤液是一种组成复杂的高浓度有毒有害有机废水，其中高NH3-N浓度是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一。(6)营养元素比例失调对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是BOD5：N：P=100：5：1，而一般的垃圾渗滤液中的BOD5/P都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大。(7)其他特点渗滤液在进行生物处理时会产生大泡沫，不利于处理系统正常运行。综上所述，根据垃圾填理场渗滤液的水质特点及同类行业废水的相关分析数据统计，设计本站垃圾渗滤液的水质为表4-2所示（最终水质以用户提供的水质报告为准）：表4-2生活垃圾渗滤液指标范围及设计进站水质水量m3/d(m3/h)水质(单位：mg/L)CODcrBOD5NH3-NSS100(4.2)20000800015006004.3污水排放控制标准根据国家环保总局的相关规定及水域功能区划分标准，本工程执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）二级排放标准。该渗滤液治理后的排放控制标准如表4-3所示：表4-3排放控制标准排放要求水质(单位：mg/L，pH值、大肠杆菌除外)GB16889-1997二级排放标准CODcrBOD5NH3-NSS大肠杆菌3001502520010-1-10-26、污水处理流程选择通过以上对垃圾渗滤液的各污染物分析及其水质水量受当地气候和垃圾填埋场“年龄”的影响，对处理方法一一进行说明和比较，结合生活垃圾渗滤液的具体情况以及污水处理的目的、投资、占地面积、能耗、运行费用、管理方面程度、运行可靠性及使用寿命等综合因素的分析，以及我公司根据大量前期调研结果、吸收国内外渗滤液处理的经验并结合多年废水治理的实践经验，在进行充分、合理分析污水处理系统运行过程中将会出现的水质冲击负荷及当地的具体气候等情况后，特采用以下工艺：废水→原水调节池→脱氨氮装置→UASB高效厌氧→沉淀池→曝气池→两级生物接触氧化反应→絮凝反应→滤膜池→次氯酸钠消毒处理→达标排放本污水处理系统充分考虑了垃圾渗滤液的各污染物的成分及其水质水量受当地气候和垃圾填埋场“年龄”的影响，此系统抗冲击负荷强，保证被治理废水达标排放，资源的再次利用，污泥量小、无臭味、低能耗、基建成本及运行费用低等优点。6.1工艺流程图垃圾渗滤液垃圾渗滤液原水调节池曝气机曝气机加药装置加药装置风机1脱氨氮装置风机1脱氨氮装置清液回流清液回流污泥回流UASB高效厌氧池污泥回流UASB高效厌氧池沉淀池沉淀池剩余污泥剩余污泥风机2曝气池风机2曝气池一级生物接触氧化池一级生物接触氧化池污泥回流污泥回流二级生物接触氧化池污泥浓缩池二级生物接触氧化池污泥浓缩池加药装置加药装置絮凝沉淀池絮凝沉淀池剩余污泥剩余污泥滤膜池滤膜池回灌垃圾处理场加药装置回灌垃圾处理场加药装置消毒池消毒池达标水排放达标水排放图6-1生活垃圾渗滤液处理工艺流程框图6.2流程说明6.2.1原水调节池由于垃圾渗滤液的水量受季节变化明显，枯水期水量少，而丰水期水量大且渗滤液的水质情况受垃圾填埋场的“年龄”影响，因此,为使后续处理设施正常，在此设置调节池，并在调节池内设置曝气机进行曝气，以使水质水量得到调节、均匀、水量相对稳定，且可降低氨氮、有机物。为节省投资，减少成本，该调节池采用原有调节池，调节池容积为2000m3，该调节池为用户原有设施。6.2.2脱氨氮装置该装置是在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。该装置对去除垃圾渗滤液中的氨氮有极好的效果。经过该装置处理后，出水中的氨氮可降低50%以上。6.2.3UASB高效厌氧池经脱氨氮装置进行脱氨氮处理后，出水进入UASB高效厌氧池，在厌氧工况下，发生酸化和腐化反应，使污水中大分子物质降解为小分子物质，难降解物质转化为易降解的物质，同时产生甲烷和二氧化碳。为保证此阶段有很好的预期效果，设计停留时间为6d,设计厌氧池有效容积为600m3。颗粒化厌氧污泥的培养：在UASB高效厌氧池中污泥颗粒化程度与活性是影响UASB处理效率的关键，因此有必要对其活性污泥的颗粒化程度进行严格的把关。而本工艺对活性污泥颗粒化的培养主要从以下几方面着手：Ⅰ：严格控制进入UASB厌氧池中污水的成份及营养，（适量的营养元素C：N：P=200：5：1，控制有毒物质的浓度，保持pH=6.5～7.5，补充适量的微量元素：Ca2+、Fe3+）。Ⅱ:准确设计出反应器的结构和参数，UASB中主要的组成部分三相分离器有其良好的水力混合、三相分离特性，从而培养出活性高、沉降性能好的颗粒化活性污泥。Ⅲ：UASB进水采用多管多点布水系统，使进水在反应器底部均匀分配并采用适当的上流速度使反应器内细小、分散的污泥冲洗出，确保各单位面积的进水量基本相同，有利于颗粒化的完成，从而避免死角所造成死污泥堆积的情况发生。Ⅳ：在UASB高效厌氧池启动过程中，以化粪池底泥作为菌种，启动初期将渗滤液按比例进入处理系统，并及时提高负荷，使微生物得到足够的营养，能更好地形成颗粒化污泥。Ⅴ：在污泥床水力搅拌的同时，充分考虑水力搅拌与产生沼气搅拌对进水与污泥混合的影响，防止局部产生酸化现象。由于废水在厌氧池进行厌氧反应后产生沼气，若进行处理后回收利用，则投资大，收效甚微，在此，我公司建议对厌氧池产生的沼气进行自行燃放处理，从而节省成本且避免二次污染。6.2.4沉淀池UASB厌氧池出水中含有厌氧污泥需经沉淀池进行沉淀去除,以保证后续水泵和管道免受堵塞，并缓解后续好氧生物接触氧化反应负荷。初沉池为自由沉淀，污泥部分回流至UASB厌氧反应池,部分定期由污泥泵提升至污泥浓缩池。该沉淀池具有处理水量大小不限，沉淀效果好；对水量和温度变化的适应能力强；平面布置紧凑，施工方便，造价低等优点。6.2.5曝气池从厌氧处理到好氧处理，是两种完全不同的生物菌种反应，为防止厌氧细菌对后续好氧反应产生不利影响，故设置此曝气池。其功能主要是去除厌氧出水中H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件，起到缓冲和转化作用。6.2.6生物接触氧化经上述工艺处理，大部分有机物被降解后，废水经两级生物接触氧化反应。接触氧化池中填料采用当前最新型的立体弹性填料，由于该填料具有独特的结构形式和优良的材质工艺选择，使其具有使用寿命长、不堵塞、充氧性能好、耗电小、启动挂膜快、脱膜易、耐高负荷冲击、耐酸耐压，处理效果显著等优点，其比表面积大于300m2/m3。接触池设计气水比20：1。曝气头采用曝气均匀且效果好的膜片式微孔曝气头，其表面布气均匀，具有气泡上升速度慢、充氧利用率高，一般为25%～30%，使用时可以随时停机，不会堵塞，耐腐蚀。设计一级接触氧化池总停留时间为HRT=6h,设计容积负荷为3.0kgBOD/m3·d，有效容积为30m3；设计二级接触氧化池停留时间为HRT=4h,设计容积负荷为1kgBOD/m3·d，有效容积为20m3。6.2.7絮凝沉淀池经过生物接触氧化处理后的垃圾渗滤液进入絮凝沉淀池，进行絮凝反应，进一步去除水中的细小悬浮物、胶体微粒、有机物、重金属物质，以及水中的色度，并且还具有去除水中的微生物、病原菌、病毒和除磷作用。所需药剂根据水中SS含量及水质特性而定，可选用三氯化铁[FeCl3]、硫酸铁[Fe2（SO4）3]、聚丙烯酰胺[PAM]、聚合氯化铝[PAC]。根据实验确定,该垃圾渗滤液采用三氯化铁[FeCl3]、聚合氯化铝[PAC]效果显著。6.2.8滤膜池废水经絮凝沉淀反应后，出水进入滤膜池，滤膜池除能有效的吸附悬浮物、重金属离子，去除部分色度外,还可自动挂膜,降低水中的BOD和COD。6.2.9次氯酸钠消毒池滤膜池出水进入次氯酸钠氧化单元进行杀毒灭菌处理，以降低废水中的致病细菌如大肠杆菌等的残留量。并且加入次氯酸钠消毒剂还具有脱色和去除有机物的作用。经以上工艺处理后的垃圾渗滤液的各项指标完全达标出水排放。6.2.9污泥浓缩池根据所产生的污泥量，设计污泥浓缩池的容积，设计有效容积为50m3，污泥浓缩池将收集各沉淀池的污泥,污泥浓缩池内的污泥将通过污泥泵(此污泥泵由业主自备)抽回填埋场进行处理。7、设计处理效果整个处理工艺分八个阶段：预处理阶段（原水调节池、脱氨氮装置）、生物处理阶段（UASB厌氧、两级生物接触氧化）、后处理阶段（滤膜池、絮凝沉淀、次氯酸钠杀菌阶段），各阶段处理效果据我公司经验估计如表7-1所示：表7-1各主要运行单元负荷分担单位：mg/L工程原水预处理阶段生物处理阶段后处理阶段去除率（%）CODcr200001000050020099.00BOD58000480024014698.12SS600420904093.3NH3-N1500180352398.58、污水处理站的平面布置（具体布置见附图）污水处理站的平面根据贵公司生产基地具体情况确定，同时考虑以下几个方面：（1）贵公司所规划的处理站、生产基地区域位于主导的下风向。（2）地质结构良好，无地震带、断裂带、无流砂带。（3）少占厂内有用地段，尽量使用废弃地段。（4）离周围公共建筑群有一定的隔离长度和自然隔离带。（5）布置应符合国家现行防火、防噪声、防震、安全、卫生等规定的要求。（6）在满足工艺流程的情况下，力求管线最短、操作及维护方便。（7）充分利用地形，尽量选择有适当坡度的地段，以满足废水处理构筑物高程布置的需要，减少土方量与某些构筑物的埋深，减少污水与污泥的提升设备并节省动力费用。（8）根据贵公司总体发展规划，废水处理站地址的选择还应考虑远期发展的可能性，尽可能留有扩建的余地。9、电气设计9.1设计范围电气设计范围包括:废水处理站内的动力及照明配线、继电保护与控制、防雷接地、静电接地及电力系统工作接地、仪表系统接地等，不包括电源进线开关外的供电线及保护。9.2全站用电荷统计全站用电荷统计见表9-1。表9-1全站用电负荷统计表序号设备名称装机台数运行台数单机功率（kw）装机容量(kw)运行负荷(kw)日运行时间(h)日耗电(kw·h)1调节池污水提升泵213.06.03.01848.02厌氧池循环泵112.22.22.21226.43曝气机2115.030.030.0123604池风机1217.515.07.5161205池风机2213.06.03.01236.06加药泵440.0220.0880.088201.767污泥泵221.12.22.212.28搅拌装置330.451.351.352027合计=SUM(ABOVE)18=SUM(ABOVE)14-=SUM(ABOVE)62.838=SUM(ABOVE)49.338-=SUM(ABOVE)621.36全站用电设备装机为18台（套），装机容量为=SUM(ABOVE)62.838kw,运行台数为14台（套），运行负荷为=SUM(ABOVE)621.36kw。9.3供电供电电源380V、50Hz，由建设单位低压配电所引至污水处理站配电柜。污水处理站配电系统采用三相五线制，单相配电为三线制。动力配电及电缆敷设，污水处理站设有配电柜，分别给各动力设备供电。照明配电由配电柜提供220V电源作室内外照明电源。9.4保护方式电气系统设过流保护.短路保护.过载保护，其中过流保护.短路保护.过载保护作用于跳闸，设于配电柜。电动机采用空气开关作短路保护，采用热电器作为过负荷保护。9.5自动控制方式工艺采用全自动控制系统，勿须手动操作。(1)高水位停止，低水位启动，最高水位报警。(2)风机连动。(3)污水较少时或没有污水时，风机设置自动间隙曝气，以避免过多曝气导致微生物过早衰老或因曝气不足产生的微生物新陈代谢停止及死亡。(4)手动、自动可切换。(5)运行风机与备用风机自动切换，运行泵与备用泵也可切换使用。9.6电线电缆电力电缆选用VV型，控制电缆先用KVV型，经电缆沟或穿线管敷设，需直埋的电力电缆或控制电缆用VV22或KVVP型。9.7防雷及接地系统接地与防雷利用建筑物的基础钢筋作自然接地体，或安装人工接地极，接地电阻应小于10欧姆。建筑物用避雷带和短避雷针作防雷保护。10、建筑设计10.1概述废水处理站共有14座池体结构建筑，依照现场地质情况采用砖混（钢筋混凝土）结构。10.2建筑施工要求1）污水池主体构筑物采用钢混结构。2）污水池垫层采用C10，钢筋混凝土池壁、池盖采用C20，梁采用C30；3）池体内、外壁采用防水防酸碱抹灰；4）钢筋混凝土池壁施工采用预留施工缝或止水带，要求一次浇注高度为2000－3000mm；注：该建（构）筑物为初步方案，具体建（构）筑物结构要求在满足现场地质、地理条件的情况下才能采用，如现场条件限制，要求必须做出现场调整；其结构必须满足现场地质、地理环境、工艺、构造要求。11.2主要设施览表表11-2土建设施一览表序号名称有效容积单位数量备注1调节池2000m3座1用户原有2UASB高效厌氧池600m3座1钢混3沉淀池20m3座1钢混4曝气池20m3座1钢混5生物接触氧化池一级生物接触氧化池30m3座1钢混二级生物接触氧化池20m3座1钢混6滤膜池28m3座1钢混7絮凝沉淀池20m3座1钢混8消毒池10m3座1钢混（贴瓷砖）9污泥浓缩池30m3座1钢混10溶药池1.5m3座4砖混11风机、值班室、化验室、药品房座1用户提供80m2机房土建投资估算：人民币万元（整）备注：1、土建部分可由甲方自建,施工工艺图由本公司提供。2、土建构造可由现场地质结构具体情况进行调