鞍山市羊耳峪垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)

來(lái)源《CE碳科技》微信公眾號(hào)

作者劉一夫、孫文汗、徐創(chuàng)、蘇克鋼、石歡、陳玉婷、閆佳璐、倪琦

劉一夫現(xiàn)就職于中城環(huán)境第八事業(yè)部，高級(jí)工程師，注冊(cè)公用設(shè)備工程師（給水排水）、注冊(cè)環(huán)保工程師，主持設(shè)計(jì)的項(xiàng)目曾多次獲得省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，作為主要參編者參與多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則的編制工作。目前主要從事固廢、污水處理相關(guān)技術(shù)研究和設(shè)計(jì)工作。

一、工程概況

鞍山市羊耳峪垃圾填埋場(chǎng)于1997年12月建成，1998年7月7日正式投入使用，填埋區(qū)容量為1100萬(wàn)t。2017年以后，填埋場(chǎng)內(nèi)平均每天產(chǎn)生滲濾液410m3/d，原滲濾液站實(shí)際處理能力僅為60m3/d。隨著2018年年底應(yīng)急項(xiàng)目的投入，大量濃縮液被回灌，導(dǎo)致滲濾液水質(zhì)進(jìn)一步惡化。為徹底解決填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液處理能力不足的緊迫問(wèn)題，鞍山市羊耳峪垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理項(xiàng)目于2019年年底開(kāi)工建設(shè)，項(xiàng)目處理規(guī)模為500m3/d。

二、設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水質(zhì)情況，并結(jié)合其他類似填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)水水質(zhì)，確定項(xiàng)目的滲濾液進(jìn)水水質(zhì)。項(xiàng)目出水水質(zhì)達(dá)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)，主要設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)表

本項(xiàng)目的進(jìn)水水質(zhì)負(fù)荷較高，碳氮比失調(diào)，氨氮與總氮指標(biāo)接近，屬于典型老齡化填埋場(chǎng)水質(zhì)。本項(xiàng)目建設(shè)之前，存在一定的濃縮液回灌，導(dǎo)致水體內(nèi)電導(dǎo)率較高，接近40mS/cm，給運(yùn)行帶來(lái)很大難度。

三、工藝流程

根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)及GB 16889—2008表2的排放要求，滲濾液處理采用主流的“膜生物反應(yīng)器（二級(jí)A/O+超濾）+膜深度處理”工藝，納濾濃縮液采用“減量化+混凝沉淀+兩級(jí)芬頓氧化+膜生物反應(yīng)器”。

滲濾液由現(xiàn)狀調(diào)節(jié)池提升至均衡池，調(diào)節(jié)C/N比之后，經(jīng)過(guò)MBR生化處理去除主要污染物，超濾出水指標(biāo)接近排放標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)采用納濾（NF）進(jìn)行深度處理，正常情況下納濾出水可達(dá)到排放要求直接排放。同時(shí)為應(yīng)對(duì)水質(zhì)劇烈波動(dòng)等不利情況，采用反滲透系統(tǒng)作為出水保障措施。

納濾濃縮液經(jīng)過(guò)減量化處理后，采用混凝沉淀去除其中的堿度、硬度及20%~30%的有機(jī)污染物。其后，利用芬頓氧化系統(tǒng)提高B/C至0.3以上，提升生物降解性能。最后通過(guò)小規(guī)模的膜生物反應(yīng)器處理濃縮液廢水中的總氮。

具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程及水量平衡圖

四、工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

1. 水質(zhì)均衡池

水質(zhì)均衡池設(shè)置2座，總有效池容160m3，總停留時(shí)間7.68h。用于補(bǔ)充碳源，調(diào)節(jié)水質(zhì)，提高碳氮比。

2. MBR系統(tǒng)

兩級(jí)缺氧/好氧池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與均衡池一并建設(shè)?？傮w采用兩條線設(shè)計(jì)。

一級(jí)缺氧池共2格，單格尺寸12m×9m×8m，總有效池容1728m3，停留時(shí)間3.46d。每格配置2臺(tái)4kW潛水?dāng)嚢杵?，混合功率?.26W/m3。

一級(jí)好氧池共4格，單格尺寸12m×9m×8m，總有效池容3456m3，停留時(shí)間6.91d。每格好氧池配置2個(gè)20路射流曝氣器，1臺(tái)射流循環(huán)泵，Q=600m3/h，H=13m，Pn=37kW。

二級(jí)缺氧池及二級(jí)好氧池均為2格，單格尺寸7.5m×4.3m×8m，單格有效池容258m3。二級(jí)缺氧、好氧池總停留時(shí)間均為1.03d。

兩級(jí)好氧池共配置3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，Q=5000m3/h，H=8m，Pn=160kW。冷卻塔2座，總流量為600m3/h，同流量配置冷卻污水泵、冷卻清水泵。

超濾膜系統(tǒng)選用2套集成設(shè)備，一套為雙環(huán)路、一套為單環(huán)路，帶自清洗設(shè)備。配置3臺(tái)超濾進(jìn)水泵，2用1備，單臺(tái)泵Q=150m3/h，H=25m，Pn=22kW。

系統(tǒng)精簡(jiǎn)了硝酸鹽回流泵，通過(guò)超濾回流及冷卻污水泵回流，總計(jì)回流量比為42.2。理論上，MBR系統(tǒng)出水可控制總氮為80mg/L以下。脫氮率可達(dá)97%以上。

3. 膜深度處理

膜深度處理采用納濾處理，反滲透作為應(yīng)急備用。納濾膜系統(tǒng)進(jìn)水設(shè)計(jì)流量500m3/d，考慮1.1倍富余系數(shù)，清液產(chǎn)率85%，設(shè)計(jì)通量18L/（h·m2），單位膜元件面積37m2（產(chǎn)品參數(shù)），膜元件30支，膜總面積1110m2。反滲透設(shè)計(jì)進(jìn)水能力200m3/d，考慮1.1倍富余系數(shù)，清液產(chǎn)率80%，設(shè)計(jì)通量12L/（h·m2），單位膜元件面積40.4m2（產(chǎn)品參數(shù)），膜元件20支，膜總過(guò)濾面積808m2。

4. 濃縮液處理系統(tǒng)

濃縮液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為75m3/d，濃縮液經(jīng)過(guò)減量化后首先進(jìn)入混凝沉淀裝置，混凝沉淀出水進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)的芬頓氧化處理系統(tǒng)，每級(jí)含5個(gè)反應(yīng)池，總有效容積34.90m3，1個(gè)沉淀池，有效容積為12.38m3。芬頓氧化系統(tǒng)出水進(jìn)入MBR系統(tǒng)。MBR系統(tǒng)包括容積130m3反硝化池、容積330m3硝化池以及處理能力75m3/d的內(nèi)置式超濾系統(tǒng)。濃縮液處理系統(tǒng)產(chǎn)水送至總排口混合達(dá)標(biāo)排放，沉淀物進(jìn)入脫水系統(tǒng)脫水，脫水清液回流至生化處理系統(tǒng)，污泥經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)脫水后送至填埋場(chǎng)。

投產(chǎn)運(yùn)行后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各工藝段水質(zhì)情況分析，此濃縮液工藝，混凝沉淀對(duì)COD去除率在60%以上，兩級(jí)芬頓氧化處理系統(tǒng)對(duì)COD的進(jìn)一步去除率為40%，MBR系統(tǒng)對(duì)COD的進(jìn)一步去除率為5%，最終達(dá)到總排口混合達(dá)標(biāo)排放。目前執(zhí)行GB 16889—2008表2標(biāo)準(zhǔn)的濃縮液處理工藝，可優(yōu)先考慮濃縮液處理后出水與納濾出水混合后達(dá)標(biāo)排放。

濃縮液工藝流程圖詳見(jiàn)圖2。

圖2 濃縮液工藝流程圖

5. 污泥處理系統(tǒng)

本項(xiàng)目生化系統(tǒng)產(chǎn)生剩余污泥產(chǎn)量約為145.7m3/d，設(shè)計(jì)采用剩余污泥脫水設(shè)施對(duì)剩余污泥進(jìn)行脫水，脫水后污泥量為10.93m3/d，脫水上清液回入生化系統(tǒng)，脫水干泥含水率約為60%，干泥由建設(shè)單位送至垃圾填埋場(chǎng)填埋處置。

五、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

本項(xiàng)目處理規(guī)模500m3/d，于2019年10月動(dòng)工，2020年6月投產(chǎn)達(dá)標(biāo)出水，總占地面積僅為6603.21m2，年總運(yùn)行350d。總投資概算為5934.23萬(wàn)元，設(shè)備裝機(jī)容量為1347kW，年耗電量約為587.75萬(wàn)kWh。滲濾液?jiǎn)挝贿\(yùn)行成本為90.19元/m3。

六、運(yùn)行效果

本工程于2020年6月完工并投入運(yùn)行，目前工程穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)出水水質(zhì)月均變化情況如表2和圖3、圖4所示，從兩年間的運(yùn)行效果可見(jiàn)，工程出水水質(zhì)指標(biāo)均能保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)，可以注意到，進(jìn)水COD的波動(dòng)與出水水質(zhì)呈現(xiàn)一定的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)水NH3-N濃度存在波動(dòng)時(shí)，出水水質(zhì)仍然保持穩(wěn)定的效果?？梢?jiàn)本項(xiàng)目整體工藝路線，對(duì)NH3-N的抗沖擊能力較為理想，對(duì)COD的去除效果基本可控。

表2 項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)

圖3 項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)月均變化

圖4 項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)出水NH3指標(biāo)月均變化

七、項(xiàng)目分析

目前國(guó)內(nèi)生活垃圾填埋場(chǎng)的排放標(biāo)準(zhǔn)在有下游管網(wǎng)和污水廠接納的情況下，一般執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）表2標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別需要直排水體的填埋場(chǎng)執(zhí)行表3標(biāo)準(zhǔn)或者一級(jí)A。從國(guó)內(nèi)已建項(xiàng)目調(diào)研情況來(lái)看，執(zhí)行表2項(xiàng)目的工藝路線選擇較多，可用常規(guī)工藝或者非膜法，建設(shè)成本和運(yùn)行成本也較低，但是需要具備一定條件。

本項(xiàng)目為常規(guī)膜處理工藝，對(duì)納濾濃縮液采用非膜法常用的高級(jí)氧化工藝，主要考慮現(xiàn)狀調(diào)節(jié)池有效容積較少，填埋場(chǎng)選址為山坡，不具備暫存滲濾液的功能，在保障滲濾液日產(chǎn)日銷方面需求較高，因此考慮出水穩(wěn)定，按規(guī)模配置納濾膜，一半規(guī)模配置反滲透作為保障，水質(zhì)波動(dòng)條件下，產(chǎn)水率可以保障至少80%。

八、結(jié)語(yǔ)

填埋場(chǎng)滲濾液的C/N失調(diào)、氨氮總氮濃度高、進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大、出水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一，一直是國(guó)內(nèi)滲濾液處理的難點(diǎn)。如何對(duì)于不同排放標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)性選擇穩(wěn)定合理的、低成本的全量化處理工藝，是行業(yè)內(nèi)持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)。

本項(xiàng)目在采用國(guó)內(nèi)主流工藝路線基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)濃縮液減量化后，采用混凝沉淀+兩級(jí)芬頓氧化+膜生物反應(yīng)器技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)全量化處理，對(duì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）表2標(biāo)準(zhǔn)排放要求的填埋場(chǎng)滲濾液站建設(shè)，具有一定的借鑒意義。

本項(xiàng)目工藝段中兩級(jí)芬頓氧化工藝，在藥劑投加環(huán)節(jié)，需人工根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)投加相應(yīng)量藥劑，如何進(jìn)一步提升芬頓氧化工藝的自動(dòng)化水平，是下一步工作值得關(guān)注的問(wèn)題。

原文標(biāo)題:案例分析丨鞍山市羊耳峪垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)