設計案例 | 某垃圾滲濾液處理站提標改造工程方案

水處理網訊:01 工程概況

上海某危險廢物填埋場一期工程總庫容為2.5萬t/a，其垃圾滲濾液處理站配套處理該填埋場所產生的滲濾液，該滲濾液處理站現狀設計規(guī)模為60 m3/d，于2009年開始投入運行，尾水執(zhí)行上海市地方標準《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》（DB 31/445—2009），達標后納管排放。設計工藝：調節(jié)池→還原槽→氧化中和槽→絮凝槽→斜管沉淀池→中間水池→石英砂過濾器→回用水儲罐→達標納管排放。

上海市于2017年頒布了《上海市環(huán)境保護局關于進一步加強一類水污染物排放企業(yè)監(jiān)管工作的通知》（滬環(huán)規(guī)[2017]5號）。要求排放一類水污染物的新、改、擴建企業(yè)，有相關行業(yè)排放標準的，即日起執(zhí)行相關行業(yè)排放標準中的水污染物特別排放限值；現有企業(yè)自2018年1月1日起執(zhí)行。排放一類水污染物的新、改、擴建企業(yè)，無相關行業(yè)排放標準的，即日起執(zhí)行上海市《污水綜合排放標準》（DB 31/199—2009）A級標準；現有企業(yè)自2018年1月1日起執(zhí)行。對垃圾滲濾液的排放提出了更高的技術要求。

為此對滲濾液處理站進行提標改造建設，提標改造后處理規(guī)模仍為60 m3/d。提標改造后排放的第一類污染物執(zhí)行上海市地方標準《污水綜合排放標準》（DB 31/199—2009）A級標準，其他排放指標執(zhí)行上海市地方標準《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》（DB 31/445—2009）。改造工藝：調節(jié)池→軟化→沉淀池→石英砂過濾器→蒸發(fā)系統(tǒng)→生化系統(tǒng)→達標納管排放。

由于垃圾滲濾液成分復雜、污染物含量高、含有大量有機物、高濃度氨氮及重金屬，危害性大、水質數量變化大，在嚴化標準的基礎上，提標改造將從根本上改造項目使得尾水達標后納管排放。

02 現狀運行情況

2.1 現狀進、出水水質

滲濾液處理站現狀設計規(guī)模為60 m3/d。尾水執(zhí)行上海市地方標準《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》（DB 31/445—2009）。現狀進、出水水質如表1所示。

2.2 現狀工藝流程

現狀工藝如圖1所示。填埋場滲濾液先進入調節(jié)池均質均量，初步沉淀和降解；然后進入還原槽，投加NaHSO3及H2SO4進行還原；再進入氧化中和槽，通過投加NaOH及PAC進行氧化中和；接著進行絮凝反應；在后續(xù)斜管沉淀池中，大顆粒混凝物通過沉淀去除；上清液通過石英砂過濾器過濾后進入回用水儲罐，經檢測達標納管排放。

2.3 現狀運行情況評述

滲濾液處理站運行多年，部分進水水質與原設計值相比發(fā)生一定的變化，出水標準對處理站的管理要求越來越高，目前，運行過程中主要有如下幾方面問題。

（1）隨著使用年限的增加，還原槽、氧化中和槽及絮凝槽等設備局部腐蝕嚴重。

（2）斜管沉淀池中斜管設備老化嚴重，破損較多。

（3）工藝中還原及氧化中和單元目前沒有起到很好的作用，實際運行中，還原槽已不添加藥劑。

（4）主要出水指標不達標，主要表現為COD、BOD、總鎘、總鉛及Cl-出水不達標，填埋場承受較大的壓力。

03 提標改造工程設計

3.1 提標改造設計

進、出水水質如表2所示。

3.2 提標改造技術路線

（1）應用化學軟化法去除垃圾滲濾液中硬度離子

根據現狀進水濃度可知，進水具有高CODCr、高氨氮、高硬度、高堿度、高鹽分的特點。根據現場取樣檢測分析，氯離子濃度可高達十數萬毫克每升，總溶解性固體（TDS）含量近200 g/L，總堿度近8 g/L，同時含有重金屬離子。給常用的滲濾液處理技術，如膜分離、蒸發(fā)結晶技術等技術，帶來很多的困難：膜污染、極易發(fā)生結垢等而引發(fā)一系列問題。任艷雙等對化學軟化/RO工藝處理垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液中試中，研究了化學軟化對COD和硬度的去除率。結果表明，進水CODCr基本為700~1 000 mg/L，出水CODCr為350~550 mg/L，化學軟化工藝對COD去除率為30%~60%；化學軟化進水的硬度（以碳酸鈣計）基本為800~1 200 mg/L，出水硬度為10~40 mg/L，去除率基本在96%以上，最高可達99.2%，化學軟化對硬度的去除效果很好。鄭攀峰等采用化學軟化對高含鹽高硬度廢水進行預處理，針對某工業(yè)園區(qū)排放的經過超濾+反滲透工藝系統(tǒng)處理過的工業(yè)高含鹽高硬度廢水（總硬度為1 900~3 200 mg/L），通過高密池投加液堿調節(jié)廢水pH值至11.2，投加量約為理論投加量的1.8倍，之后投加純堿，投加純堿為理論計算量的1.2倍，然后投加絮凝劑和助凝劑在斜板沉淀區(qū)沉淀后，出水用硫酸調節(jié)pH值至8左右，出水總硬度<100mg/L，效果明顯。

鑒于本項目規(guī)模較小、總溶解性固體濃度高等特點，采用石灰-純堿軟化法，具有更好的可行性。與軟化相結合的工藝是沉淀，考慮投資成本及運行管理，采用化學軟化-沉淀的方法對滲濾液進行預處理。

（2）原石英砂過濾器利舊去除垃圾滲濾液中SS

目前，原處理單元石英砂過濾器運行情況良好，用石英砂過濾器進一步去除懸浮物，有利于后端處理系統(tǒng)及排水管道系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（3）應用蒸發(fā)結晶技術分離重金屬、無機化合物及大部分有機物

滲濾液由于長時間經過填埋場的一系列生化反應，其中有機物多為長鏈的碳水化合物及腐殖質，且隨著時間的推移，BOD快速下降，從而BOD/COD比值降低，難降解成分高、毒性大，不利于生物處理。

目前滲濾液的處理多采用生化處理、反滲膜、熱力蒸發(fā)等工藝進行處理。

排放標準對氯化物有低于600 mg/L的要求，廢水中較高的含氯量，超過了膜分離技術的應用界限；同時，廢水中也含有其他雜質對膜組件造成不可逆的污染，污堵可能性比較高，需要頻繁維護甚至需要更換，從技術角度限制了膜分離技術在該項目中的應用。高級氧化技術的處理過程相對過于復雜、處理費用普遍偏高、氧化劑消耗大，碳酸根離子及懸浮固體對反應有干擾，工程應用尚不成熟。

蒸發(fā)技術處理垃圾滲濾液是一種利用物理分離原理實現污染物與水分離的垃圾滲濾液處理技術。蒸發(fā)處理后，垃圾滲濾液分離成相對潔凈的液相和含有污染物的固相。蒸發(fā)法處理垃圾滲濾液具有對水質水量變化適應性強、工藝占地面積小、產水能力高及可析出鹽類晶體等特點。李星等采用直接蒸發(fā)法對垃圾滲濾液的處理進行了試驗研究，在中性和堿性條件下，CODCr絕大部分未被蒸出，而NH3-N有較高的蒸發(fā)量，便于后期開展進一步深度處理，對中晚期垃圾滲濾液進行有效濃縮分離，濃縮倍數可達6~10倍，濃縮后滲濾液體積可縮減至原液的1/6~1/10，顯著降低了滲濾液后續(xù)處理量，是一種垃圾滲濾液的有效處理方法。趙海對某滲濾液處理工程實際運行效果分析可知，滲濾液預處理后采用MVR蒸發(fā)工藝，進水CODCr達到30 000 mg/L，只有6%~8%的COD隨蒸汽會發(fā)出來，能適應高含鹽量的水質環(huán)境，運行穩(wěn)定，有較強耐沖擊能力，能適應垃圾滲濾液水質不穩(wěn)定，水量變化大的需要。同時，蒸發(fā)設備在其他領域已比較成熟，與常規(guī)工藝相比蒸發(fā)法具有明顯的優(yōu)勢。

（4）應用生化系統(tǒng)（一體化SBR/MBBR反應器）進一步處理蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝液

本項目生化系統(tǒng)采用一體化SBR/MBBR反應器，SBR池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。主要特點為工藝簡單投資少、耐沖擊負荷去磷除氮效果好、反應推力大處理效率高、能充分抑制污泥膨脹運行靈活、便于實現高度自動化。MBBR池通過投加載體填料的方式完成處理能力和處理效果的提升，耐沖擊性強、性能穩(wěn)定、池體無堵塞、池體容積利用充分、系統(tǒng)靈活方便、使用壽命長。一體化SBR/MBBR反應器兼具二者優(yōu)點，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)越性，使之揚長避短、相互補充，以取得更好的處理效果。朱云鵬等采用SBR/MBBR法改造青島某污水處理廠ICEAS工藝，由于進水工業(yè)廢水比例高達70%，致使可生化性較差；改造后的出水氨氮基本都在2 mg/L以下，平均去除率為90%，遠好于改造前65%的去除率，SBR/MBBR工藝抗沖擊負荷能力強；通過調整進水方式及投加懸浮填料，強化了系統(tǒng)的硝化能力，減少了曝氣時間，節(jié)約了能耗。

蒸發(fā)器冷凝液中含有一定濃度的氨氮及總氮，需要加以針對性地處理以使其滿足排放要求。鑒于蒸發(fā)器冷凝液規(guī)模較小、污染物濃度一般等特點，結合一體化SBR/MBBR反應器工藝具有更好的可行性。

3.3 提標改造后工藝流程

提標改造后工藝流程如圖2所示。進水經過調節(jié)池，由泵提升后進入軟化-沉淀池，出水由泵提升至石英砂過濾器；然后在蒸發(fā)系統(tǒng)進行蒸發(fā)濃縮，冷凝液經生化系統(tǒng)處理后達標納管排放。軟化-沉淀池及生化系統(tǒng)剩余污泥一并排入污泥儲罐，至生產車間回用或固化。蒸發(fā)系統(tǒng)產生的結晶體，定期外運作進一步處理處置。

3.4 主要構筑物及設備參數

3.4.1 調節(jié)池（利舊）

調節(jié)池1座，有效容積為150 m3，鋼砼防腐結構。主要收集、貯存來自垃圾填埋場產生的滲濾液，均質均量，并起到一定預處理的功能，完成滲濾液初步沉淀和降解。

調節(jié)池設置污水提升泵2臺，1用1備，Q=2.5 m3/h，H=25 m，N=0.75 kW；超聲波液位計1臺，控制液位啟停。

3.4.2 軟化-沉淀池（新建）

軟化-沉淀池1座，為豎流沉淀池，規(guī)格：φ=2.2 m×4.0 m，碳鋼襯膠成套設備。主要起水質軟化預處理作用，有利于后端蒸發(fā)系統(tǒng)和排水管道系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?；炷磻獣r間>30 min，沉淀區(qū)固體負荷100 kg/(m2∙d)，沉淀區(qū)表面負荷0.7m3/( m2∙h)，設計污泥產量360 kg DS/d，通過污泥泵間歇排泥至污泥儲罐。

軟化-沉淀池設置石灰、純堿、PAM加藥裝置各一套。

3.4.3 石英砂過濾器（利舊）

石英砂過濾器2臺，單臺規(guī)格：φ =0.8 m，H= 3.0 m，碳鋼襯膠成套設備。主要作用為去除懸浮物，有利于后端蒸發(fā)系統(tǒng)和排水管道系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。設計濾速為5~8 m/h，單水反沖洗，反洗強度為10~12 L/（m2·h），濾料為石英砂d=0.6~1.2 mm，無煙煤d=0.6~1.6 mm。

過濾器設置進水泵2臺，Q=2.5 m3/h，H=25 m，N=0.75 kW；反沖洗水泵Q=6 m3/h，H=35 m，N=2.2 kW。

3.4.4 蒸發(fā)系統(tǒng)（新建）

三效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)1套，水蒸發(fā)量為2.5 t/h，設計晶體量為0.5 t/h，設計冷凝液量為50 m3/d。主要作用為除鹽及金屬離子。進料溫度為25 ℃，設計物料沸點升12 ℃，蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝器冷卻水進水溫度≤32 ℃，蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝器冷卻水回水溫度為39 ℃，蒸氣壓力0.5 MPa(G)。

三效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)設置加熱器、分離器、晶漿罐和母液罐等。

3.4.5 生化系統(tǒng)（新建）

生化系統(tǒng)采用IFAS-SBR工藝，2組并聯，間歇進/出水運行方式，單組規(guī)格：V=15 m3，設計流量為50 m3/d。主要作用為去除NH3-N、TN，使之滿足納管標準。總生化反應時間為12 h。

生化系統(tǒng)設置反應罐2套，單臺規(guī)格：φ 2.0 m×H 6.0 m；潛水曝氣機2臺，自吸式，Q=0.4 m3/min，H=6 m，N=2.2 kW；聚胺酯懸浮型填料，填充率30%。

04 經濟分析

該垃圾滲濾液處理站工程總投資為530萬元（不含設備基礎土建費用）。

項目建成投入使用后，對滲濾液處理站運行成本進行預統(tǒng)計，主要包括：①動力成本（主要為電費、蒸汽費和循環(huán)水費，消耗量分別為1 345 kW∙h/d、22 t/d和1 760 t/d，對應運行費用分別為16.50元/m3、73.40元/m3和5.90元/m3）：95.80元/m3，②藥劑成本（主要包含石灰、純堿、預處理PAM及污泥處理PAM，平均投加量分別為100、100、2 mg/L和3 kg/( t DS)，對應投加費用分別為0.04、0.54、0.40元/m3和8.52元/m3）：9.50元/m3，③人工成本18.26元/m3，④管理成本：6.18元/m3。

滲濾液處理站預計直接運行成本：①+②+③+④=129.74元/m3。

05 結論

滲濾液處理站提標改造的主要內容為：利用原調節(jié)池、石英砂過濾器，新增軟化-沉淀池、蒸發(fā)系統(tǒng)、生化系統(tǒng)，通過優(yōu)化工藝改造，滿足提標改造的要求。項目建成投入使用后，預計排放的第一類污染物達到上海市地方標準《污水綜合排放標準》（DB 31/199—2009）A級標準，其他排放指標達到上海市地方標準《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》（DB 31/445—2009）。在處理站的布置上，要結合原滲濾液處理站的自身情況，結合原有設備間功能區(qū)劃，合理布置新增設備，設計適宜的改造方案，有待進一步研究改善。

原標題:設計案例 | 某垃圾滲濾液處理站提標改造工程方案