UASB+A_O+UF+NF工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液.pdf

U A S B A /O U F N F 工艺处理 生活垃圾焚烧厂渗滤液 ＊ 宋灿辉 1 胡智泉 2 肖 波 2 1. 杭州锦江集团, 杭州 310005;2. 华中科技大学环境学院, 武汉 430074 摘要 采用“U A S BA/OU FN F ”工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液, 工程规模为150 m 3/d , 工程总投资 500万元, 运 行成本为 25元 /t ; 污泥处理工艺过程为 剩余污泥 厌氧污泥 浓缩 ※脱水 ※焚烧。 工程设计进水水质指标为 ρ C O D 50 000 m g /L , ρ B O D 525 000 m g /L , ρ N H3- N600mg /L , ρ T P 15mg /L , ρ S S 9 000mg /L , 出水 主要水质指标为 ρ C O D ≤50mg /L , ρ B O D 5 ≤15 m g /L , ρ N H3- N ≤10 m g /L , ρ T P ≤0. 27mg /L , ρ S S ≤4 m g /L , 补充到电厂循环冷却水中回用, 不但实现了垃圾焚烧污水零排放, 还有着较好的经济和环境效益。 关键词 渗滤液; U A S B ; A/O膜生物反应器; N F T R E A T ME N TO FL E A C H A T EF R O M MS W I N C I N E R A T I O NP L A N T WI T HU A S B A/O U F N FP R O C E S S S o n gC a n h u i 1 H uZ h i q u a n2 X i a oB o2 1. Ha n g z h o uJ i n j i a n gG r o u p , Ha n g z h o u310005, C h i n a ; 2. I n s t i t u t eo f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g , H u a z h o n gU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y , Wu h a n430074, C h i n a Ab s t r a c t U A S BA/OU FN Fp r o c e s s i s u s e dt ot r e a t t h el e a c h a t ef r o ma MS Wi n c i n e r a t i o np l a n t , w h o s ed e s i g n e dl o a d - i n gi s150 m 3/d , w i t ha ni n v e s t m e n t5 m i l l i o nY u a n R M B , a n dt h eo p e r a t i o nc o s t i s25 Y u a np e rt o n .S l u d g ed i s p o s a l p r o c e s si s c o n c e n t r a t i o n※ d e h y d r a t i o n※ i n c i n e r a t i o n .T h ed e s i g n e di n f l u e n tq u a l i t yi s ρ C O D 50 000 m g /L , ρ B O D 525 000 m g /L , ρ N H3- N 600 m g /L , ρ T P 15 m g /L , ρ S S 9 000mg /L .T h es y s t e me f f l u e n tq u a l i t y w a s ρ C O D ≤50mg /L , ρ B O D 5 ≤15 m g /L , ρ N H3- N ≤10 m g /L , ρ T P ≤0. 27 m g /L , ρ S S ≤4mg /L .T h ee f - f l u e n t i s r e u s e da sr e c i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e ro f at h e r m a l p o w e r p l a n t , i t n o t o n l yr e a l i z e st h ew a s t e w a t e r z e r od i s c h a r g ea t MS Wi n c i n e r a t i o np l a n t , b u t a l s oh a st h ec o n s i d e r a b l ee c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a l b e n e f i t s . Ke y wo r d s l e a c h a t e ;U A S B ;A/Om e m b r a n eb i o r e a c t o r ;N F ＊国家自然科学基金项目 20876066 。 1 概述 生活垃圾焚烧厂渗滤液是一种污染物成分复杂, 含有高浓度有机物和盐分等其他有害污染物的废水, 如果采取回喷至焚烧炉内焚烧处理, 成本每吨废水高 达近百元,而且还会对焚烧炉产生锅炉负荷降低、锅 炉腐蚀加快 、 煤耗增加等一系列影响 。如将垃圾渗滤 液同厂区的生活污水集中生化处理回用, 不但可以有 效解决对水体的污染问题, 而且还可以实现电厂废水 零排放 。 2 设计水质水量 武汉某垃圾焚烧发电厂处理垃圾 1 000 t /d ,垃圾 渗滤液和生活污水通过收集到处理站后集中处理 ,据 研究, 生活垃圾在堆酵 48 h 后 ,实际脱水率为 12左 右 ,垃圾整体减重可达 20左右 [ 1] 。渗滤液的收集 主要是从成品库和垃圾输送链板中收集, 产生的渗滤 液量为 140 t /d 左右, 生活污水量为 12 t /d 左右 , 污水 站按照处理量 150 t /d 设计, 工程总投资 500万元左 右 ,设计水质及排放的执行标准见表 1。 3 渗滤液处理工艺 该项目工艺流程见图 1。 垃圾渗滤液通过调节池并进行预曝气 ,在调节水 质水量的同时可以去除一部分氨氮和有机物, 出水通 过初沉池沉淀预处理去除大颗粒有机物和无机物 ,然 40 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 表 1 原水及排放标准 水质指标渗滤液出水标准 p H4 ～ 56. 5 ～ 8. 5 ρ S S / m g L - 1 9 000≤30 色度 /度800≤30 ρ C O D / m g L - 1 50 000≤60 ρ B O D 5 / m g L - 1 25 000≤30 ρ N H3- N / m g L - 1 600≤10 ρ T P / m g L - 1 15 后通过水解酸化后再进入 U A S B 厌氧反应器, U A S B 进水利用电厂余热加热保持 30℃中温消化 , 通过厌 氧消化作用去除 60以上 C O D , 产生甲烷通过收集 器至锅炉内焚烧。 U A S B 反应器出水进入 A/O 膜生 物反应器,通过硝化反硝化作用 ,去处 95 以上 C O D 和氨氮 , 再经过纳滤系统, 出水达 G B /T 19923- 2005 城市污水再生利用 - 工业用水水质中循环冷却用 水水质要求 。 图 1 渗滤液处理工艺流程 处理工艺中设置污泥处理系统、U A S B 、A/O 膜生 物反应器。沉淀污泥进入污泥浓缩池后, 再通过板框 压滤污泥脱水机污泥脱水, 脱水后污泥含水率低于 75,并通过焚烧炉进行焚烧无害化处置。污泥浓缩 池上清液和污泥脱水回流至水解酸化池。 各工艺段去除效果见表 2。 4 主要处理构筑物 4. 1 调节池 在垃圾渗滤液处理工程设计中, 调节池不但起着 调质调量的作用 ,还具有预处理的作用 ,对整个系统 也起到了缓冲作用 [ 2] 。在垃圾渗滤液处理过程中, 调节池对整个系统的运行稳定性有很大的作用。调 节池设计尺寸为 20 m15 m 4. 5 m , 地下钢混防腐 结构,池底设污泥斗, 池内设置穿孔管曝气 ,曝气量为 5 ～ 6 m 3 / h m 2 , 空气由风机提供。 4. 2 U A S B 垃圾焚烧厂渗滤液一般有机物浓度高 、B/C 在 表 2 各工艺段去除效果m g /L 序 号 处理 单元 ρ C O D ρ B O D5ρ N H3- N ρ S S 1调节池进水50 00025 0006009 000 出水30 00015 0004809 000 去除率 /≥40≥40≥20≥0 2沉淀预处理进水30 00015 0004809 000 出水21 00012 0004323 600 去除率 /≥30≥20≥10≥60 3U A S B进水21 00012 000432720 出水8 4006 000432432 去除率 /≥60≥50≥0≥40 5 A/O膜生物反应器进水8 4004 200432432 出水6722102143 去除率 /≥92≥95≥95≥90 6N F进水6722102143 出水5316104 去除率 /≥92≥92≥50≥90 7总去除率 /99 . 8999 . 9398. 399. 95 0. 45以上, 宜于厌氧生物处理 。本工程中选用 U A S B 工艺, U A S B 系统由池体、配水系统 、三相分离器 、出 水系统 、气室和排泥系统组成 , U A S B设计尺寸为 10. 0 m 10. 0 m7. 5 m , 半地下钢混防腐结构 ; 配 水系统采用穿孔管。 渗滤液由前端沉淀预处理装置流入有效容积为 15 m 3的预酸化池中 。其中的有机污染物被酸化菌部 分酸化为 V F A 。预酸化池配备连续运转的潜水搅拌 机以防止固形物沉淀和优化 p H控制。 废水的 p H值通过投加 N a O H或 H C l 来控制。 池内设置蒸汽喷射器, 温度计连续监测池内水温, 根 据温度变化自动开启蒸汽管道阀门向池内喷蒸汽以 调节水温, 使水温达到工艺规定的范围 。营养盐、磷 酸也在此加入, 调节 p H和温度后 , 池内废水通过供 料 泵 进 入U A S B厌 氧 处 理 ,C O D容 积 负 荷 5 k g / m 3 d , 容积产气率为 1. 75 m 3 / m 3 d , 反 应区有效高度5. 5 m ,有效 H R T 为 4 d 。 U A S B 反应器接种的污泥来自于啤酒厂厌氧反 应器中的颗粒污泥和部分絮状污泥, 污泥接种量 22 g /L 左右 。 U A S B 调试分为污泥驯化阶段、提高负荷 阶段和满负荷运行阶段,共 3个阶段 。 4. 3 A/O 膜生物反应器 本工程采用外置式 A/O 膜生物反应器 [ 3] , 系统 41 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 由生化和膜分离两部分组成 , 为实现脱氮 ,生化部分 通常分为硝化、反硝化两段 ,通过控制溶解氧、碱度、 污泥龄等条件实现除碳、硝化及反硝化作用, 对水中 的有机污染物、 氨氮等进行分解利用 。 A 池设计尺寸 为 5. 0 m 6. 0 m 5. 0 m ; 地上钢混防腐结构。 B 池设计尺寸为 20. 0 m6. 0 m5. 0 m ; 地上 钢混防腐结构,污泥质量浓度 10 ～ 15 g /L , C O D 有机 物 污 泥 负 荷 为 0. 3 k g / k g d , 硝 氮 污 泥 负 荷 为 0. 05 k g / k g d 。 泥水混合物通过外置式膜分离, 膜采用荷兰 N O R I T 的错流式管式超滤膜, 共需 5只面积为 33 m 2、 膜管内径为 5. 2 m m 的管式膜 。管式超滤膜由进水系 统、 循环系统、 膜组件、 清洗系统和控制系统组成, 是一 种交错流过滤形式的膜分离系统,通过大流量的循环, 在膜表面实现很强的冲刷作用, 污染物难以在膜表面 积累,在膜两侧压差的作用下 ,小部分水透过膜形成透 过液 ,绝大部分水连同污泥一起回流至生化系统。 与传统生化处理工艺相比, 微生物菌体通过高效 超滤系统从出水中分离 , 确保 0. 03 μ m的颗粒物、 微生物和与 C O D 相关的悬浮物截留在系统内 , A /O 膜生物反应器稳定运行之前 ,必须培养出适应垃圾渗 滤液的水质特点 ,具有脱氮功能的硝化菌和反硝化菌 的活性污泥。硝化菌属于自养型好氧菌, 产率系数 小 ,生长繁殖慢 , 对环境及毒物敏感。反硝化菌是异 养型缺氧菌 , 生长繁殖快, 对环境及毒物适应性强。 接种污泥采用污水处理厂二沉池的回流污泥, 按照曝 气池总容积的 1的干泥量投入反应器进行接种。 通过对污泥龄的控制, 培养出大量的硝化菌, 从而提 高氨氮的去除率 。污泥浓度通过错流式超滤的连续 回流来维持 ,工艺流程如图 2。 图 2 外置式 A /O 膜生物反应器 4. 4 N F 系统 渗滤液中大部分可降解有机物通过 A/O 膜生物 反应器进行有效处理 ,通过垃圾渗滤液相对分子质量 分布分析和可降解性分析 ,垃圾渗滤液中 ρ C O D 在 500 m g /L 左右的难降解有机物相对分子质量 8545 ～ 75 380～ 9040 ～ 60 5 结论 处理垃圾1 000 t /d 的垃圾焚烧发电厂产生渗滤 液 150 t /d 左右 , 渗滤液处理站投资在 4万元 /t , 处理 成本为 25元 /t左右, 而垃圾焚烧电厂的垃圾补贴基本 在 50 ～ 200元 /t , 处理后的出水基本可达到 G B / T 19923- 2005中循环冷却水要求 。 政府垃圾补贴按照 60元 /t 、水费按照 1. 5元 /t计 算 , 每 年 处 理 垃 圾 渗 滤 液 直 接 产 生 的 利 润 为 59. 1万元 /a 。 垃圾渗滤液如通过锅炉焚烧处理 , 则焚烧 1 t渗 滤液需要消耗 90 k g 标煤, 按 18 900 k J /k g 原煤价格 800元 /t计算,焚烧处理渗滤液成本 112元 /t , 而通过 集中处理, 一年产生的的额外效益将在近 600万元。 处理后的废水 ρ C O D 为100 m g /L 计算 ,垃圾渗 滤液经处理可减少 C O D 排放量为 2 694. 6 t /a 。 通过对垃圾焚烧电厂的渗滤液和生活污水这类 末端污水收集处理, 并回用于电厂循环冷却水中, 加 之再对电厂各个用水子系统进行相应的优化和调整, 不但可以有效实现垃圾电厂污水零排放, 还有着较好 的环境效益和经济效益。 下转第 46页 42 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 89. 45,说明气水联合清洗并碱洗的方式是有效的。 2. 2 膜组件造价 本试验采用经稀释的纯膜液制作覆膜 ,用该方法 制造的膜组件每平方米需要膜液 20 ～ 60 m L ,而传统 的有机膜制造工艺则需要 500 m L 左右, 可见这种工 艺能较大程度地减少膜液的用量 ,减少石油资源的使 用 ,制造成本降低 ,总成本约为 93. 2元 /m 2 传统有 机膜膜组件造价一般为 150 ～ 450元 /m 2 。 3 结论 本试验采用玻璃纤维管动态膜生物反应器对沼 渣废液进行了处理, 效果良好, 解决了沼渣废液存在 的悬浮颗粒多、 黏度高和臭味大的问题 ,并得到了一 种液态肥料 。同时,栅式的膜组件解决了传统中空纤 维膜组件存在的断丝问题, 而且价格相对低廉 。此 外 ,该膜组件能够单丝更换, 而且经清洗后膜组件的 过滤性能恢复良好, 再次运行仍能稳定 ,通量和跨膜 压差相差不大,维护费用也会降低。平板化的栅式膜 组件,当改性方式分别为 1∶4 1∶50和 1∶2 1∶ 50 时 稳 定 通 量 分 别 为5. 45 L / m 2 h 和 6. 50 L / m 2 h 。目前本试验中的厌氧反应器运转 效果不够理想 , 这主要与厌氧反应器内温度不高有 关 ,工程实际应用时应保持反应器内温度在 35℃左 右 ,以使该工艺在最佳条件下运行。 该项技术对农村沼气工程的可持续发展有重要 意义。 参考文献 [ 1] 郭强, 柴晓利, 程海静, 等. 沼液的综合利用[ J ] . 再生资源 研, 2005 6 37-41. 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