城市生活垃圾渗滤液处理工程实例

Posted 2023-01-13 反应器

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摘要:针对城市生活垃圾渗滤液可生化性差、氨氮含量高等特点,采用了吹脱—UBF—SBR的处理工艺。运行结果表明,处理出水的COD、BOD5、NH3-N、SS等指标均能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889—1997)的二级标准。

关键词:垃圾渗滤液,吹脱,复合高效厌氧反应器,SBR,工程调试

湖南长沙县城市固体废弃物处置场位于长沙县安沙镇,主要接受星沙开发区的生活垃圾。该场于2002年8月开始运行,平均填埋量为400 t/d,渗滤液产生量为10～80 m3/d,其渗滤液的基本性质见表1。

表1垃圾渗滤液水质Tab.1 Characteristics of refuse leachate项目浓度范围COD/(mg·L-1)1 600～5 000BOD5/(mg·L-1)398～1 246总氮/(mg·L-1)160～900氨氮/(mg·L-1)80～400SS/(mg·L-1)30～280pH 6.2～6.5该渗滤液于2003年初开始集中处理,采用的工艺为吹脱—UBF—SBR,设计处理能力为100 m3/d,处理出水通过专用管道排入地表水Ⅳ类水体,执行《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889—1997)的二级标准。

1工艺流程及构筑物

1.1工艺流程

生活垃圾渗滤液的有机物浓度高,可生化性差,一般BOD5/COD<0.3,且含氨氮浓度较高[1]。针对渗滤液的这些特性,设计中采用厌氧、兼氧、好氧相结合的方式进行处理,具体工艺流程如图1所示。

1.2　构筑物

①　吹脱池
由于渗滤液中氨氮浓度较高且废水的pH值较低,为减少生物处理过程中的脱氮负荷,根据氨氮在弱碱性条件下容易挥发的性质设计了吹脱池,先加入氢氧化钙溶液调节渗滤液pH值至8. 0左右,再向渗滤液中鼓风,使一部分氨氮挥发到大气中。吹脱池尺寸为18 m ×3 m ×4 m,设计水力停留时间为1. 0 h,设自动加药设备1套,由pH控制仪控制自动加药。

②　调节池
由于垃圾场产生的废水量受降雨量的影响较大,为保证处理系统进水水质相对稳定,必须有较大的调节池来调节水量,同时随着渗滤液量的变化,其有机物浓度也有较大的变化,特别是在冬季渗滤液量少,浓度特别高,因此需对原水进行适当调节,以免对处理设施冲击过大。另外,调节池可以起到兼氧反应的作用,因生活垃圾渗滤液进入污水处理厂之前已经过较长时间的厌氧发酵过程,渗滤液直接进行厌氧作用已不显著,通过吹脱池的充氧作用和自然复氧作用,使调节池中的渗滤液处于一个兼氧环境,渗滤液中本身存在的大量兼氧菌生长活跃,这样一方面可去除部分有机物,另外可极大地提高废水的可生化性,使后续生化处理难度降低[ 2 ] 。调节池设计尺寸为50 m ×30 m ×5 m,停留时间为60 d。

③　UBF反应器
废水经过调节池的兼氧反应后可生化性得以提高,但有机物浓度仍较高(COD 为2 000 mg/L 左右) ,直接进行好氧处理不仅运行成本无法接受,且容易产生污泥膨胀等异常情况。因此,选择复合高效厌氧反应器(UBF)去除大部分有机物,设UBF池2座,单池尺寸为ª3. 8 m ×8 m,间歇进水,设计平均停留时间为43 h。池体为A3 板焊接而成,外设保温层,常温下发酵,采用穿孔管进水,反应器上部安装1. 5 m高的半软性填料,顶部设锯齿状出水堰。另外,为保证反应器中污泥处于悬浮状态,提高废水与污泥接触的机会,还设置了出水回流装置。

④　SBR反应池
厌氧反应器出水进入SBR反应器进一步处理,针对废水中氮含量较高这一特性,设计选用SBR反应器,通过控制曝气时间来控制反应过程中DO浓度,使好氧—兼氧反应交替发生,以提高脱氮效率。SBR反应器由4个独立的钢筋混凝土池体构成,单池有效容积为6 m ×5 m ×4. 5 m,采用微孔鼓风曝气,螺旋桨自动滗水器排水。设计12 h为一周期,其中进水2 h (不曝气) 、曝气反应3 h、缺氧反应2h、曝气反应3 h、沉淀排水2 h。

⑤　过滤池
SBR反应池出水含一定量的悬浮物,特别是在污泥异常情况下悬浮物含量往往超标,因此设计了过滤池以去除出水中的悬浮物。过滤池为10 m ×3m ×3 m的钢筋混凝土池体,以炉渣为滤料,过滤层高度为2 m。

2　工程调试

① UBF反应器的调试。厌氧反应器的调试是整个工程调试的关键,接种污泥为某城市污水处理厂的消化污泥, 接种量为15 t, 污泥含水率为75. 8% ,VSS/TSS为0. 52,反应器内污泥含量为10gVSS/L。为使好氧污泥厌氧化,将污泥注入反应器后,加入适量渗滤液,同时针对渗滤液难生物降解的特性,向反应器中加入葡萄糖(浓度为500 mg/L左右) ,静置3 d,然后开始间歇进水( 15 m3 /d) ,为增强污泥的沉降性能,向反应器内投加氯化铁混凝剂和少量颗粒活性炭(粒径为0. 27 ～0. 4 mm) , 10 d后反应器产气较大,其COD去除率达到70%,之后开始连续进水,以COD去除率达到70%为原则逐渐增加进水量,提高负荷为5 m3 /次, 50 d后反应器基本达到设计处理能力,标志着厌氧反应器调试完成。

② SBR反应器的调试。在UBF反应器启动一周后开始进行SBR反应器的调试。SBR 反应器接种某城市生活污水处理厂的活性污泥,接种量为22 t,污泥含水率为82% ,VSS/TSS为0. 55,反应器内污泥浓度为4 gVSS/L。加入种泥后注入厌氧池出水至SBR池容的2 /3位置,加入72 kg口服葡萄糖,开始曝气,并向反应器中加入200 kg粉末活性炭,曝气2 d,然后开始通入厌氧反应器出水并曝气,当出水COD浓度< 50 mg/L时,向反应器中加入少量葡萄糖以补充微生物生长所需营养。当UBF调试达到设计能力时SBR反应池出水水质已完全能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》( GB 16889—1997)二级标准,整个工程调试完成。

3　运行情况

在UBF和SBR反应器调试完成后,按设计流量和设计参数连续运行2个月后,对系统各处理单元的处理效果进行监测,结果见表2 (表中数据为连续5 d的平均值) 。。

该工程于2002年12月通过了长沙县环境监测站的验收监测,验收后一直正常运行至今。

4　投资及运行成本

①　工程投资:整个渗滤液处理工程总投资为105万元(不包括征地费用) ,其中土建投资为64万元,设备投资为41万元。

②　运行费用估算:设操作人员3名,工资及福利费为2. 4 万元/ a,药剂费(石灰)为1 000元/ a,电机总装机容量为36 kW,平均运行功率为15 kW,当地电价为0. 5元/ ( kW•h) ,则电费为6. 57万元/ a,若设备维修费按2 000 元/ a 计,则总运行费用为9. 27万元/ a,渗滤液处理费用为2. 53元/ t。

5　结语

①　采用吹脱—UBF—SBR工艺处理生活垃圾渗滤液,效果较好,出水水质能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889—1997)二级标准。

②　用城市生活污水厂的消化污泥作种泥培养垃圾渗滤液处理的厌氧污泥,城市生活污水厂的好氧污泥作种泥培养垃圾渗滤液处理的好氧污泥,系统启动时间较短。

③　生活垃圾渗滤液处理过程中,调节池既起到调节水量、水质的作用,又可利用兼氧反应提高渗滤液的可生化性,降低后续处理难度。（湖南农业大学环境科学与工程系）