城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液處理工程設計

司亞康，任登凱

(1.河北海之潤檢測技術服務有限公司，河北 唐山 063000；2.天津工程機械研究院有限公司，天津 300409)

目前城市生活垃圾具有多廚余物、高含水率和較低熱值的特點，若采用焚燒法處理，在焚燒電廠需將新鮮垃圾在垃圾倉中儲存5 d左右進行發酵熟化，濾出水分、提高熱值，以保證后續焚燒爐的正常運行。因此，城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液主要來自于垃圾儲倉產生的滲濾液和垃圾卸料區的沖洗廢水，呈現出高濃度氨氮和高COD，BOD5含量的特點，而且相對COD，BOD5含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高，對于高濃度有機廢水一般采用的生化處理工藝而言，這種營養比例失調以及BOD5/COD比率變化幅度較大的可生化性能的不穩定性增加了廢水處理的難度[1-2]。

基于實際需求，對某項城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液處理工程進行設計，選擇處理技術，計算工藝參數。

1 工藝設計方案

1.1 設計規模

考慮生產發展需要，設計滲濾液處理規模為50 m3/d。

1.2 設計水質與排放要求

垃圾滲濾液處理站設計進水水質為：COD 50 000～60 000 mg/L，BOD525 000～30 000 mg/L，SS 1 600～2 000 mg/L，NH3-N 2 200～2 500 mg/L，TN 2 900～3 200 mg/L。

滲濾液處理出水滿足《生活垃圾填埋場污染物控制標準》GB16889-2008表2標準，設計出水水質滿足COD≤100 mg/L，BOD5≤30 mg/L，SS≤30 mg/L。

2 工藝流程設計及說明

2.1 流程設計

根據企業提供的進、出水水質參數和焚燒電廠垃圾滲濾液的特點，并結合工程實踐，確定垃圾滲濾液的處理工藝采用物化法與生化法相結合的工藝技術來實現滲濾液的達標排放。具體工藝流程見圖1。

圖1 滲濾液處理工藝流程

2.2 流程說明

污水處理：垃圾滲濾液進入調節池進行水質均衡，經提升流經篩網，截留去除絮凝較大的固體物質；受限于后續UASB厭氧反應器處理階段對進水SS濃度不能過高的要求，滲濾液經篩網過濾后再經混凝沉淀池投加藥劑去除水中的部分懸浮物；然后經提升進入到UASB厭氧反應器，利用厭氧反應去除滲濾液中大部分的COD和BOD5，以減輕好氧生物的處理負荷，好氧段采用生物接觸氧化工藝對滲濾液進行處理，出水再進入MBR和RO系統，此階段通過向生物接觸氧化池增加回流污泥、截留水中的顆粒物，實現泥水高效分離。廢水經多級生化、物化處理后，出水達到設計排放要求。

污泥處置：混凝沉淀池與MBR中產生的污泥進入儲泥池，經污泥脫水系統進一步降低污泥含水率，減少污泥體積，脫水后的污泥泥餅送電廠焚燒，污泥脫水系統的上清液輸送至調節池與進水一起處理。

3 工藝設計參數

3.1 預處理工藝

3.1.1 調節池

因工程中垃圾儲倉產生的滲濾液量高于垃圾卸料區產生的沖洗廢水量，需設置調節池以均衡水質。為減少沉泥多的不利影響，需在池底設置推流裝置和排泥設備。調節時間設計為6 d，調節池有效容積為300 m3，采用全地下鋼筋混凝土結構，內設1臺排泥泵，流量為24 m3/h。

3.1.2 混凝沉淀池

鋁鹽為混凝劑，聚丙烯酰胺為絮凝劑，藥劑投加到污水管中，通過管道混合器混合，進入絮凝反應區。池內沉淀區設置PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉淀，提高沉淀效率。設計絮凝反應池1座，有效容積為1.0 m3；沉淀池1座，有效容積為3.0 m3。

3.2 生物處理工藝

3.2.1 UASB厭氧反應器

滲濾液自混凝沉淀池流入UASB厭氧反應器，在反應器內完成pH調節、營養鹽投加和滲濾液提升到預期溫度三個過程，在反應器內滲濾液中大量的有機物被生物降解轉化為沼氣。設計UASB厭氧反應器1座，罐體為鋼筋混凝土結構，容積負荷為6.6 kg/(m3·d)，尺寸為Φ=6 m，H=12 m，有效容積為340 m3。

UASB厭氧反應器的供料流量由電磁流量計連續監測和記錄，進水流量由該電磁流量計和控制閥自動控制。連續監測UASB厭氧反應器出水的pH值和溫度。加熱恒溫系統采用廠區內現有蒸汽源的蒸汽加熱。厭氧反應器殼體外圍用50 mm厚的聚氨酯泡沫噴涂，用于罐體內混合液的保溫，泡沫外側用彩鋼板包裹。

3.2.2 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池的作用是繼續降解厭氧反應器出水中的小分子有機物。設計生物接觸氧化池1座，鋼筋混凝土結構，有效容積為730 m3，水力停留時間為14.5 d，有效水深為5.5 m。

3.3 深度處理工藝

MBR主體部分：5支管式膜，1臺60 m3/h循環泵。超濾預處理部分：1臺20 m3/h原水泵，1臺預處理過濾器，孔徑為800 μm。膜清洗系統：1臺30 m3/h清洗泵，1臺超濾清洗箱，1套鈦加熱棒加熱系統。RO膜主體部分：6支RO膜，1臺2.1 m3/h增壓泵，1臺2.1 m3/h高壓泵。

3.4 污泥處理工藝

污泥處理工藝見圖2。

圖2 污泥處理工藝

3.4.1 儲泥池

調節池、混凝沉淀池、生化系統產生的剩余污泥收集于儲泥池中，用污泥輸送泵定時抽取進行脫水處理，池內設1臺20 m3/h的污泥泵和1臺0.5 kW的攪拌器。設計儲泥池長×寬×高為2.0 m×2.0 m×3.5 m，容積為12 m3。

3.4.2 污泥脫水系統

污泥脫水系統采用污泥脫水機對儲泥池的污泥進行脫水處理，最終產生含水率≤80%的干泥，送往電廠焚燒。設計污泥脫水機1套，帶寬為500 mm，不銹鋼304機架。

3.4.3 投藥系統

(a)聚合氯化鋁(PAC)加藥裝置

PAC的作用是沉淀水中的顆粒物質，降低COD和SS。投加點設置于絮凝反應池的進水管路中，PAC配置濃度為10%，溶液使用量為10～50 L/h。

(b)聚丙烯酰胺(PAM)加藥裝置

PAM具有在顆粒間形成比較大的絮體由此加速沉淀的作用。投加點設置于絮凝反應池的進水端，PAM配置濃度為0.5%，溶液使用量為10～50 L/h。

(c)調節pH加藥裝置

NaOH加藥裝置：本項目垃圾滲濾液呈微酸性，為了滿足后續的物化和生化處理工藝所需的pH的要求，需要投加一定量的堿液至反應系統前端。投加點設置于混凝沉淀池和UASB厭氧反應器的進水管，NaOH配置濃度為20%，溶液使用量為0.001～1 L/h。

HCl投加系統：HCl用槽車由卸料泵輸送至HCl貯罐。貯罐中設有液位計，以連續監測物料的液位。由計量泵向厭氧反應器中投加HCl，以調節pH。該貯罐設有排空管。貯罐產生的酸霧在酸霧吸收器中用工業水吸收。

(d)H3PO4投加系統

因垃圾滲濾液營養成分比例不平衡，需投加磷酸鹽調整營養配比，促進生物接觸氧化池中的微生物生長。投加點設置于生物接觸氧化池前端，H3PO4投加濃度為85%，溶液使用量為0.5～5 L/h。

3.5 沼氣收集系統

3.5.1 沼氣穩壓柜

沼氣穩壓柜容積為5 m3，帶有可活動的浮頂，浮頂上設置混凝土配重塊，使沼氣系統中保持250～300 mm水柱的壓力。沼氣氣囊的氣位由超聲物位計連續監測。

3.5.2 沼氣燃燒器

沼氣燃燒器最大燃燒能力為80 m3/h。沼氣穩壓柜的氣位自動控制沼氣燃燒器的操作，當沼氣穩壓柜氣位達到較高水平，主燃燒器控制閥自動打開，沼氣由點火器點燃，然后沼氣穩壓柜氣位緩慢下降，當達到某個水平，主燃燒器控制閥會自動關閉，而沼氣火苗繼續燃燒。沼氣的燃燒溫度會高于815 ℃。

3.5.3 冷凝水箱

冷凝水箱收集從厭氧反應器產生的沼氣飽和水氣，當沼氣溫度下降時水冷凝析出。在水箱中設有650 mm深度的水封，防止沼氣從排水管泄漏(排水來自沼氣管路)。

4 運行效果

工程經過調試后，對出水指標進行監測，結果見表1。監測數據表明，采用混凝沉淀池+UASB+生物接觸氧化池+MBR+RO工藝處理城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液，出水水質低于排放標準。

表1 出水效果 mg/L

5 效益分析

考慮電費、污水處理工作人員費用、維修費、污泥處理處置費等，實際廢水處理的總成本為25.8元/m3。

6 結論

工程運行效果表明，在設計負荷范圍內，處理設施運行穩定。采用物化法與生化法相結合的工藝技術可實現城市生活垃圾焚燒電廠滲濾液中主要污染物的去除，各處理構筑物對滲濾液中有機污染物的處理效果均能達到預期設計要求。