【文章內(nèi)容簡介】 因此在工藝流程選擇上應(yīng)采用高效、低耗、先進、合理、成熟的工藝，在運行中具有較大的靈活性，并適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化，運行費用經(jīng)濟。 嚴格執(zhí)行國家環(huán)保有關(guān)規(guī)定，確保水處理系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，達到中華人民共和國《生活垃圾填埋場污染控制標準》 (GB168892020)的現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值標準，并結(jié)合現(xiàn)場情況及地理特點，本著投資省，工程造價運行費用低、施工方便、操作運行管理簡單的設(shè)計原則，因地制宜，選擇合適的工藝及處理設(shè)施。 因此，充分認識滲濾液的特點，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，采用先進、穩(wěn)定、高效 的工藝技術(shù)至關(guān)重要 [3]。 滲濾液處理方案的對比 滲濾液處理方法一般包括：生物處理法、物理化學(xué)方法及土地法 [4]。 生物處理方法 垃圾滲濾液屬于高濃度的有機廢水，生化處理是較為經(jīng)濟有效的方式。厭氧處理技術(shù)，可節(jié)約能耗，降低運行成本；好氧方式，可使有機污染物得到徹底降解。因此，一般采用厭氧與好氧相結(jié)合的方式，又由于滲濾液中氨氮濃度高，還需結(jié)合 8 脫氨工藝。 （ 1）厭氧生化處理工藝選擇分析 采用厭氧技術(shù)處理滲濾液，主要考慮的因素有：進水濃度高，水質(zhì)不穩(wěn)定、處理負荷經(jīng)常變化， 運行要求簡易可靠，能節(jié)省運行費用。適合滲濾液處理的厭氧反應(yīng)器主要如下： ① 上流式厭氧污泥床（ UASB 工藝） UASB 反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、負荷率高、水力停留時間短、能耗低、不需污泥回流系統(tǒng)、抗沖擊負荷能力強、污泥耐長時間饑餓狀態(tài)能力強等優(yōu)點，在國外尤其是歐洲應(yīng)用較多。存在的缺點主要是操作管理要求高，啟動時間長。與一般厭氧池相比，進水所允許的懸浮物濃度要低，出水懸浮固體含量較高。在第二代厭氧處理工藝設(shè)備中， UASB 反應(yīng)器在處理懸浮物含量低的高濃度有機廢水方面應(yīng)用最為廣泛。 ② 厭氧過濾器（ AF 工藝） AF 系統(tǒng)內(nèi)可維持高濃度的生物膜量，具有較高的 COD 負荷率與去除率，處理時間短，水力負荷高，污泥停留時間長，產(chǎn)泥量少，不需回流，出水懸浮物低，可適應(yīng)低溫處理，管理簡單，但基建投資大于 UASB 反應(yīng)器。 ③ 上流式厭氧污泥濾床（ UBF 工藝） UBF 反應(yīng)器在 UASB 反應(yīng)器中加掛填料，集合 UASB 和 AF 的優(yōu)點， COD 負荷率與去除率高，抗沖擊負荷能力強、綜合適應(yīng)能力強，處理效果好，管理簡單，但建設(shè)投資大。 （ 2） 好氧生化處理工藝選擇分析 好氧處理工藝是降解有機污染物最徹底、最經(jīng)濟的處理方式。由于受厭氧機理的局 限，單純的厭氧處理難以將可生化降解的有機物完全處理；物理化學(xué)方式由于處理成本較高，僅可作為生化處理的輔助方法。同時，好氧處理不僅可以有效降解有機污染物，還可通過流程的安排進行硝化和反硝化來達到降解氨氮的目的，盡可能降低處理成本。且垃圾滲濾液的處理規(guī)模一般較小，成分復(fù)雜，因而要求處理工 9 藝必須簡單、靈活、安全可靠，抗沖擊能力強。目前處理工藝技術(shù)成熟、較多應(yīng)用于滲濾液處理的好氧生化處理工藝有氧化溝、 SBR 工藝、兩段活性污泥法等。 氧化溝對初期滲濾液的處理效果較好，抗沖擊負荷能力強，處理效果穩(wěn)定，適應(yīng)滲濾液水質(zhì)的 復(fù)雜變化。由于考慮脫氮，污水停留時間長，活性污泥增殖慢。甚至由于缺乏碳源，部分細菌呈內(nèi)源呼吸狀態(tài)而導(dǎo)致污泥減量，而氧化溝是連續(xù)流運行，污泥易流失。在運行上，對于長期的水質(zhì)特點變化，運行操作上的調(diào)整有限，處理效果欠穩(wěn)定。 SBR 工藝集進水、反應(yīng)、沉淀、排水于一池，具有工藝簡單、節(jié)省費用、泥水分離效果好、耐沖擊負荷、活性污泥高、運行費用低、可實現(xiàn)脫氮除磷等優(yōu)點，因此在滲濾液處理上 SBR 應(yīng)用較為廣泛。針對滲濾液處理的 SBR 小試結(jié)果表明，填埋年限 5 年、進水 COD 為 3500～ 5000 mg/L、 NH3N 為 180～ 300 mg/L時，出水 COD為 160～ 300 mg/L，去除率超過 90%， NH3N 的硝化率達到 95%，反硝化率達到 55%。 兩段活性污泥法與接觸氧化等工藝基本原理相同，但接觸氧化需要增加填料，導(dǎo)致單位構(gòu)筑物投資加大，同時對水質(zhì)變化的適應(yīng)性比 BR 工藝差。 （ 3） 氨氮處理工藝選擇分析 氨氮的處理方式有多種，如生物脫氮、吹脫、折點加氯、離子交換等。生物脫氮是最易接受的方式，和有機物的生化處理結(jié)合在一起，一方面去除了有機污染，同時又可降低氨氮，處理效果穩(wěn)定，成本低。離子交換與折點加氯作為化學(xué)處理方式，可以徹底地處理氨氮，但成本偏高，操作要求嚴格，且對產(chǎn)生的廢液需要進行二次處理。吹脫是較經(jīng)濟、簡單、易于控制的方式，但排出的氨氣可能需要吸附回收。 填埋場垃圾滲濾液，前期碳源比較充足，可以利用生化系統(tǒng)對氨氮進行硝化，后期進水水質(zhì)惡化，氨氮濃度提高，原水堿度及碳源不足以維持硝化與反硝化運行條件，需要增加氨氮處理設(shè)施，一般采用吹脫方式進行輔助處理 [4]。 物理化學(xué)方法 包括密度分離、化學(xué)混凝沉淀、濕式氧化、吸附法、電解氧化 /膜分離、活性炭吸附、蒸干法等多種方法。與生物處理法相比，物化法不受水 質(zhì)水量的影響，出水 10 水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其對 BOD/COD 比值較低（ ～ ）難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果；但其成本高，不宜 用 于大量滲濾液的處理，相對應(yīng)用較廣的是蒸發(fā)與焚燒。在德國、荷蘭、瑞士的一些垃圾填埋場以及廣州的興豐垃圾填埋場，則將膜法應(yīng)用到滲濾液處理 [4]。 土地法 包括慢速滲濾液系統(tǒng)、快速滲濾液系統(tǒng)、表面滿流、濕地系統(tǒng)、地下滲濾土地處理系統(tǒng)以及人工快速滲濾處理系統(tǒng)等多種土地處理系統(tǒng)。土地法主要通過土壤顆粒的過濾、離子交換吸附和沉淀等作用去除濾液中懸浮固體和溶 解成分；通過土壤中的微生物作用使?jié)B濾液中的有機物和氮發(fā)生轉(zhuǎn)化，通過蒸發(fā)作用減少滲濾液的量。目前用于滲濾液處理的土地法主要是回灌法和人工濕地法 [4]。 處理工藝的確定 前面分別討論的滲濾液處理技術(shù)（生物法、物化法及土地法）均有各自的特點，但也存在不足之處：生物法雖然運行成本較低，工程投資也可以接受，但系統(tǒng)管理相對復(fù)雜，且對滲濾液中難降解有機物無能為力，所以一般用作高濃度滲濾液的預(yù)處理；物化法則能有效去除難降解有機物，但有的工藝工程投資極高（如膜分離的反滲透工藝），有的工藝處理成本高（如化學(xué)氧化法），因此 常用作生物預(yù)處理后的滲濾液后處理；土地法具有投資省，運行管理簡單，處理成本低等諸多優(yōu)點，但因為 最終出水難以達標，仍需與其他工藝組合后應(yīng)用。所以新建填埋場滲濾液處理一般采用組合工藝形式。根據(jù)本工程水質(zhì)特點，本設(shè)計采用吹脫塔 +UASB+反滲透組合工藝。 基本工藝流程 具體處理工藝流程如圖 21： 11 圖 21 垃圾滲濾液處理工藝 工藝流程簡述 ：垃圾填埋區(qū)產(chǎn)生的垃圾滲濾液經(jīng)專用的收集管道匯入明渠，經(jīng)格柵后流入調(diào)節(jié)池，滲濾液在調(diào)節(jié)池中得到均質(zhì)均量，并 去除一部分的 COD、 BOD5和 NH4+N。從調(diào)節(jié)池中加入石灰調(diào)節(jié)水質(zhì) pH 至 10～ 11 使之流出的垃圾滲濾液能夠高效率地實現(xiàn)氨吹脫，流至靜態(tài)混合器加入鹽酸中和將水質(zhì) PH 調(diào)至 7 左右，自流至 UASB 厭氧反應(yīng)器。垃圾滲濾液經(jīng) UASB 厭氧反應(yīng)器厭氧處理后，進入反滲透系統(tǒng)，處理達放標后排放。 ：吹脫塔出來的氣體通至氨吸收塔； UASB 厭氧反應(yīng)器分離出來的氣體通至甲烷燃燒系統(tǒng)。 ： UASB 厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的剩余污泥進入貯泥池，經(jīng)污泥提升泵將污泥送至污泥脫水間脫水后運至填埋場填埋。 貯泥池及污泥脫 水間 上清液使用排泥泵泵回 UASB 池。 主要構(gòu)筑物的選擇 滲濾液處理構(gòu)筑物 （ 1）格柵 格柵是一組或數(shù)組平行的金屬柵條與框架組成 ,傾斜安裝在進水的渠道 ,或進水泵站集水井的進口處 ,用以攔截污水中較大的懸浮物及雜質(zhì) ,以保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常工作。在污水預(yù)處理階段，通常都會用到格柵設(shè)備，進行工程設(shè)計時，格柵設(shè)計的主要參數(shù)是確定柵條間隙寬度，其確定又與污水性質(zhì)、處理規(guī)模以及后續(xù)處理設(shè)備（如泵）的選擇有關(guān)，設(shè)計時一般要遵循不堵塞水泵以及其他處理設(shè)備，保證污水處理系統(tǒng)正常運行的原則，當(dāng)格柵設(shè)置在提 升泵前時，柵條間隙寬度要根據(jù)水泵的要求而定。 按格柵柵條凈間隙大小的不同 ,可分為粗格柵、中格柵和細格柵 3 種類型；按格柵形狀可分為平面和曲面兩種；按格柵的清渣方法，有人工格柵和機械格柵兩種。在處理污水過程中，當(dāng)攔截的柵渣量大于 ，采用機械清渣方式；柵 12 渣量小于 ，采用人工清渣方式 [56]。 (2)調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池的主要作用是對滲濾液進行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，平衡豐水期和枯水期的差異，為滲濾液處理系統(tǒng)提供恒定的水量，同時可對滲濾液水質(zhì)起到預(yù)處理的作用。依據(jù)填埋庫區(qū)所在地的地址情況 （當(dāng)采用滲濾液重力自流入調(diào)節(jié)池時，還需考慮滲濾液穿壩管的標高影響），調(diào)節(jié)池通常采用地下式或半地下式，調(diào)節(jié)池的池底和內(nèi)壁通常采用 HDPE 膜進行防滲，膜上采用預(yù)制混凝土板保護 [7]。 (3)吹脫塔 吹脫法是利用廢水中所含氨氮的實際濃度和平衡濃度之間存在差異，在堿性條件下用空氣吹脫，使廢水中的氨氮不斷地由液相轉(zhuǎn)移到氣相中，從而達到從廢水中去除氨氮的目的。 廢水中的氨氮，大多以氨離子 (NH4+)和游離氨 (NH3)形式存在，并在水中保持如下平衡關(guān)系： 423 OHNHOHNH ??? ? 這一關(guān)系受 pH 影響，當(dāng) pH 值高時，平衡向右移動，游離氨的比例較大，當(dāng) pH 值為 11 左右時，游離氨大致占 (氨態(tài)氮 )90％。故應(yīng)在吹脫之前將水質(zhì)調(diào)至 11 左右 [8]。 吹脫塔常采用逆流操作，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，以增加氣 —液傳質(zhì)面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。常用填料有拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂，并分布到填料的整個表面，通過填料往下流，與氣體逆向流動，空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加，隨氣液比增加而減少。 一般氣液比為 2020～ 3000。氨氣吹脫塔對氨氮的去除效率在在 60%～ 95%之間。對 COD 去除率約為 25%， BOD 去除率約為 30%， SS 去除率約 50%。 吹脫法用于處理高濃度氨氮廢水具有流程簡單、處理效果穩(wěn)定、基建費和運行費較低等優(yōu)點，實用性較強。 在吹脫塔旁同時設(shè)置吸收塔，將吹脫后的氨氣吸收，用工業(yè)硫酸吸收并得到利用。 13 (4)靜態(tài)混合器 靜態(tài)混合器是一種沒有運動部件的高效混合設(shè)備， 它 工作原理是讓流體在管線中流動沖擊各種類型板元件，增加流體層流運動的速度梯度或形成湍流。層流時是“分割 位置移動 重新匯合 ”，湍流時，流體除上述三種情況外，還會在斷面方向產(chǎn)生劇烈的渦流，有很強的剪切力作用于流體，使流體進一步分割混合，最終混合形成所需要的乳狀液。之所以稱之為 “靜態(tài) ”混合器，是指管道內(nèi)沒有運動部件，只有靜止元件。主要用于加入鹽酸調(diào)節(jié)從吹脫塔出來的水質(zhì)， 使出水水質(zhì) pH 值適合后續(xù)工藝要求。 (5)UASB 厭氧反應(yīng)器 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket， UASB)，是一種處理污水的厭氧生物方法。 UASB 反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)一般高 ～ 4m，其中充滿的高濃度和高生物活性的厭氧污泥 是其高效工作的基礎(chǔ)。反應(yīng)區(qū)內(nèi)厭氧微生物分別以游離污泥、絮狀污泥和顆粒污泥三種形式存在。廢水由下向上通過反應(yīng)器，廢水中大部分有機污染物在反應(yīng)區(qū)經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳 [7]。 反應(yīng)器上部設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應(yīng)器頂部導(dǎo)出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應(yīng)器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。 UASB 負荷能力很大，適用于高濃度有機廢水的處理。運行良好的 UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應(yīng)較大幅度的負荷沖擊、溫度和 pH 變化。 垃圾滲濾液經(jīng) UASB 厭氧反應(yīng) 器處理后，可去除 COD60%～ 90%,垃圾滲濾液中的非氨態(tài)氮被轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，同時有部分 NNH??4 被去除。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫除臭后放空或回收利用。出水進入反滲透系統(tǒng)，剩余污泥通過活性污泥管，進入污泥貯泥池，產(chǎn)生的甲烷等氣體進入 甲烷燃燒系統(tǒng) 。 (6)反滲透系統(tǒng) 與自然界的滲透一樣，反滲透是一種壓力驅(qū)動的膜處理過程，其分離原理主要 14 是，水溶液能夠順利通過膜，而其他化合物則或多或少甚至完全被膜截留。這樣進水經(jīng)過膜后就被分成兩部分：處理后的滲濾液（出水） 和截留液（濃縮液）。 反滲透膜具有合成的半透膜的特性，分離能力很強，能從水溶液中分離除去低分子量的物質(zhì)，如無機離子也能被去除。 反滲透的操作壓力一般為 ～ ，截留組分為（ 1～ 10） 1010m 小分子溶質(zhì)。除此之外，還可以從液體混合物中去除全部懸浮物、溶解物和膠體，例如從水溶液中將水分離出來，以達到分離、純化等目的。 當(dāng)反滲透處理垃圾滲濾液或工業(yè)廢水時，水可以優(yōu)先透過反滲透膜，而那些無機物和有機物則被安全的截留下來。因此，對垃圾滲濾液處理廠及污水處理廠來說，采用反滲透裝置有如下一些優(yōu)點： ① 幾 乎與進水的種類和濃度無關(guān)； ② 在發(fā)生故障時，啟動和關(guān)閉是間短； ③ 自動化程度高； ④ 場地利用率高； ⑤ 由于采用膜組件結(jié)構(gòu)，容易改建和擴建。 為了保證