某垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程设计规模为 100m3/d,采用了预处理 UASB +MBR+NF+RO 工艺对渗滤液进 行生化及物化处理,达标废水进入垃圾焚烧电厂冷却水池回用,浓缩液及污泥进入垃圾焚烧系统焚烧;本文对各单元工艺 设计、设备选型、施工过程中碰到的问题以及部分运行数据进行了详细介绍及总结。
1 、工程概况:某垃圾焚烧电厂垃圾处理量约 900t/d,垃圾渗滤液产生量约100m3/d;采用预处理+UASB+MBR+NF+RO工艺对渗滤液进行生化及物化处理, 其中MBR系统采用二级AO+UF 组成,设计出水水质要求能够达到《生活垃圾填埋污染控 制标准》排放限值,并需保证出水氯离子≤ 400mg/L。最终出水进入焚烧电厂冷却水池回用。
2 、工艺设计
2.1 、设计水质(表1)
表1 某垃圾焚烧发电厂渗滤液项目设计进出水水质 |
项目 |
CODcr (mg/L) |
BOD5 (mg/L) |
NH3-N (mg/L) |
SS (mg/L) |
TP (mg/L) |
Cl- (mg/L) |
pH |
色度 (倍) |
进水 |
60000 |
30000 |
2000 |
12000 |
/ |
/ |
6~9 |
/ |
出水 |
100 |
20 |
15 |
30 |
3 |
400 |
6~9 |
40 |
2.2、 工艺设计及参数选择
2.2.1 预处理:预处理利用混凝沉淀理论、浅层沉淀理论设计;集水坑利用焚烧厂垃圾库房原集水坑,提升泵采用两台潜污泵, Q=6m3/h, H=25m, N=2.2kW,一用一备。格栅渠、混凝沉淀池、调节池一体建设。格栅渠1.8m×0.5m×1.5m,格栅机宽 0.4m,倾角75°,栅距 10mm。混凝池 1.8m×0.6m×1.5m,水力停留时间 15min,设计采用计量泵投加碱、PAC、PAM,药剂投加量 : PAC-500ppm ;PAM-3ppm;采用穿孔管曝气搅拌。沉淀池 3.9m×1.8m×3.5m, 表面负荷取 0.6m3/(m2 ·h), 安装斜管。沉淀池设置排泥泵一台, Q=11m3/h, H=16m, N=1.5kW。
2.2.2 调节池:调节池 25m×5.0m×4.0m,水力停留时间 5d,采用穿孔管 曝气,曝气风机罗茨风机,Q=6.27m3/min, H=5m,N=7.5kW;厌氧提升泵离心泵,Q=4.2m3/h, H=15m,N=0.75kW,一用一备;进水管端设置 5mm 篮式过滤器。
2.2.3 UASB罐体:UASB 罐体 Φ12.0m×5.5m, 场地限制高度设计为 5.5m, CODCr 负荷 3.3kgCOD/m3·d, 沼气产率 0.4m3/kgCOD;设置循环泵保证上升流速,循环泵 Q=80m3/h,H=15.8m, N=5.5kw;HRT=5.7d,水力上升流速 0.7m/h;池底采用大阻力配水系统配水;沼气可与臭气收集后通过离心风机送入垃圾库房,另设置应急火炬系统,Q=160m3/h,N=1.5kW;循环水管道上设置管道混合器, 连接厂区蒸汽, 蒸汽直接进入废水处理系统, 在冬季可通过蒸汽保证中温厌氧消化温度,三相分离器采用两层倒三角设计。
2.2.4 两级AO罐体:一级 A 罐 Φ8.0m×5.0m,一级O罐 Φ11.5m×5.0m;二级 A 罐 Φ6.0m×5.0m, 二级O罐 Φ6.0m×5.0m;总停留时间 9.5d;缺氧池采用潜水搅拌机搅拌,N=2.5kW, Ie=7.0A,带起吊装置,N=1.5kW, Ie=4.0A,带起吊装置;好氧池采用罗茨风机曝气,Q=24.41m3/min,H=5.5m, N=37kw,好氧池池底安装微孔曝气管;混合液从一级O回流至一级A, Q=50m3/h, H=13m, N=3.0kw。硝化液回流比 0~1000%;夏季水温过高,设置冷却塔系统对生化系统进行降温,清水利用厂区消防水。
2.2.5 UF+NF+RO系统:UF 系统采用 berghof 的膜,超滤系统采用外置管式超滤膜,膜柱面积15m2 ,孔径30 nm,组件直径 6寸 4支,膜组件流道直径8mm, L=3000mm, 功率 N=30kW, 膜PVDF。 设计过滤通量为 69.4L/(h·m2),膜总过滤面积 60m2;UF 系统浓水回流至一级 A 罐、二级 A 罐、二级 O 罐,通过阀门调节流量;NF 选用美国星达NFW系列, 组件 8040 膜 8支,膜有机复合膜,膜壳玻璃钢,膜架优质碳素钢;RO 采用 陶氏 8040 膜 12支,BW30FR-365, 34m2;膜有机复合膜,膜壳玻璃钢,膜架优质碳素钢;膜系统整体回收率≥ 65%。
2.2.6 污泥脱水系统:离心脱水机对污泥进行脱水,污泥脱水机 LW=360, 双电机双变频, 采用西门子PLC自控系统一键控制, 处理能力 8~12m3/h;配套自动化加药系统,在脱水机进泥管道投加混凝剂 PAM;进泥采用螺杆泵Q=0~20m3/h,H=30m,N=7.5kw;脱水后的污泥含水率低于 80%,脱水污泥运送至垃圾库房与垃圾一起进焚烧炉焚烧。
2.2.7 臭气处理系统:根据垃圾渗滤液工艺流程及各处理单元功能,产生臭气处 理主要单元为、预沉池、调节池、一级 A 池、二级 A 池、污泥浓缩池、浓缩液池、脱水机房;主要污染因子为各单元内挥发 出来的部分有机溶剂, 如少量石油醚、氨、硫化氢等恶臭气体;将沼气混合如臭气中一同抽送至垃圾成品库, 则根据沼气的爆炸极限为体积比4.9%~16%,则为安全计,取沼气占臭气的体积分数为1.5%;设置引风机 2 台,1用1备,采用防腐防爆电机材质为玻璃钢,风量 11400m3/h,全压4000Pa,功率 18.5kW。
3、 设计及施工总结
3.1、 水量:设计水量为 100t/d,厂区雨污混流严重,雨水全部进入污水系统,因此设计时应考虑雨水对垃圾渗滤液产生量影响。
3.2、 预处理:本项目渗滤液中杂质(纤维类)非常多,集水坑前必须增加格栅机;应在设计初针对水质做详细的调研,纤维类杂质在运行一段时间后对 UF 膜系统造成严重影响;集水坑提升泵选型应选择砂浆泵。初期选择潜污泵在现场无法使用,后期更换为砂浆泵,但仍存在堵塞现象,最终解决方法在前端增加格栅,人工粗格栅、机械细格栅等;初沉池可适当增大,具体设计参数根据规范取较大值;本项目渗滤液浮渣量大,且为纤维性的物质 , 如继续采用混凝沉淀工艺,必须设计浮渣挡板,要求运行人员人工捞渣,根据水质设计气浮去除浮渣可能效果会更好。
3.3、 生化系统:UASB 高度,根据设计规范及实际运行经验,UASB 高度在 8 ~10m 比较合适;本项目总计 5.5m,对后期污泥增长之后运行不利,容易造成跑泥,影响处理效果;UASB 三相分离器 材质对安装存在非常大影响,今后设计可以考虑直接碳钢焊接,然后防腐 ;或者玻璃钢整体做好后吊装;UASB 出水堰板存泥;理想状态下污水经三相分离器之后出水不带泥, 今后设计需考虑此清泥问题。
3.3.1、蒸汽管道混合器选型应采用专业计算工具计算后选择, 防 止使用过程中出现震动及噪声。
3.3.2、渗滤液各级处理系统在线仪表较为重要,调节池应设置甲 烷、H2S、pH、温度传感器仪表 ;UASB 应设置甲烷、ORP、 pH 仪表 ;A 池应设置 pH 仪表 ;O池应设置 DO 仪表。各进水 管道、回流管道上应设置电磁流量计。
3.3.3、风机出口应装放空阀,好氧池内部曝气管应联通循环,使曝气均匀,渗滤液好氧池泡沫多,会满出反应罐体,喷淋除沫 喷头应适当的多增设;各循环泵介质虽然是污水,但应考虑有活性污泥存在,不能按照清水泵来采购。
3.4 、膜系统:进UF系统篮式过滤器应设旁路或备用。考虑回收率,按 照出水流量来设计。NF 系统及RO 系统设计应考虑一定的余量 系数。NF 系统及RO 系统的加酸间应综合考虑,应封闭,有预防泄露的应急措施;浓水如能制浆使用、拌灰使用、进炉焚烧,膜处理对渗滤液处理是适合的工艺。
3.5、 污泥脱水系统:进泥泵电机应配套变频,螺杆泵设置回路,防止对泵造成损伤;渗滤液剩余污泥经脱水后的污水泡沫多,泡沫带泥严重,不易破碎,应考虑对污泥进行调理后再脱水。
4、结论:采用预处理+UASB+MBR+NF+RO组合工艺处理生活垃圾发电厂的渗滤液,对COD、BOD5、NH3-N和TP 的去除率高达99% 以上,其出水平均水质能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)排放限值,并需保证出水氯离子≤ 400mg/L;工艺设计及施工过程中应充分结合焚烧厂垃圾渗滤液水质、水量情况,设计参数选择、设备选型、材质要求、管路设计等需重点考虑。
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