某垃圾转运站 100m³/d渗滤液处理工程工艺方案设计

马良

天津碧海海绵城市有限公司，天津市， 300202

摘要：随着我国城市化进程的加快，城市垃圾产量也迅速增加，生活垃圾转运及处理过程中会产生大量的垃圾渗滤液，垃圾渗滤液是一种高浓度、难处理有机废水。目前垃圾处理技术包括生化处理、物化处理、膜处理及其组合工艺。

本论文对100m³/d的垃圾中转站的垃圾渗滤液处理工艺进行改造设计，在原有工艺的基础上增加两级AO+MBR+DF处理系统，使MBR出水达到《水污染物综合排放标准》（DB11/307-2013）：排入公共污水处理系统的水污染排放限值的要求；DF出水达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）道路清扫、消防标准。

MBR系统采用534m²中空纤维膜，膜通量为8.0L/(m²•h)；DF系统采用一级两段共6支8寸聚酰胺复合膜，单支膜面积37m²，平均通量为15L/(m²•h)，DF系统产水率达80%，生化脱氮去除率达到90%以上。

关键词：垃圾渗滤液，MBR，低压纳滤膜

绪论：我国是严重缺水的国家，再生水作为一种稳定的再生水源，从污水再生利用的工艺发展来看，近年来，由于需求持续增加，再生水处理工艺也得到了快速发展^[1,2]。

随着经济的发展和生活水平的提高，城市垃圾随之增多，常采用焚烧、堆肥、填埋和综合利用等方法对垃圾进行处理^[3]。垃圾在转运及填埋过程中会产生大量的垃圾渗滤液。

垃圾渗滤液处理工艺需要具有较强的抗冲击负荷能力、高负荷处理能力和高氨氮处理能力^[4]。垃圾渗沥液处理技术中应用趋势最好的一类是膜技术的应用，采用膜技术其优点是出水水质较好，可以达到较高的排放要求^[5]。

本论文主要介绍了100m³/d的垃圾压缩转运站垃圾渗滤液处理提标改造工程工艺方案设计。

一、工程概况

1、项目规模

本工程项目规模为100m³/d。

2、进出水水质

垃圾转运站进水水质指标如下：

设计进水水质：CODcr =5000mg/L，BOD₅ =2000mg/L，SS=2000mg/L，NH₃-N =500mg/L，TN=700mg/L，TP=30mg/L，pH=6-9

根据工程设计基础资料，要求处理后尾水达到北京市《水污染物综合排放标准》（DB11/307-2013）中表3：排入公共污水处理系统的水污染排放限值的要求。中水回用达到《城市污水再生利用 - 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）道路清扫、消防标准，主要污染物控制指标如下：

（1）尾水排放标准：

CODcr ≤500mg/L，BOD₅≤300mg/L，SS≤400mg/L，NH₃-N≤45mg/L，TN≤70mg/L，TP≤8mg/L，pH=6-9。

（2）再生水回用标准

BOD₅≤15mg/L，SS≤10mg/L，NH₃-N≤10mg/L，pH=6-9。

二、工艺确定

1、工艺选择

根据上述的进出水水质分析，本工程工艺需采用生化处理+深度处理系统。

（1）污水生物处理可行性分析（BOD₅/CODcr 衡量指标）

BOD₅/CODCr值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法， BOD₅/COD_Cr 值越大，说明污水可生物处理性越好，本工程为垃圾压缩转运站废水， BOD₅/COD比值应为0.4左右，具有较好的生化性能；

（2）污水生物脱氮可行性分析（BOD₅/TN 衡量指标）

该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，一般认为，BOD₅/TN≥4，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，本工程生活污水设计进水水质 TN 为700mg/L，BOD₅ 为2000mg/L，设计进水 BOD₅/TN=2.86，碳源不足，因此需要外加碳源；

（3）污水除磷分析

本工艺拟采用化学除磷工艺，脱出原水中的TP。

2、MBR工艺

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性， MBR工艺具有以下优点：

（1）出水水质优良、稳定，优于国家一级A标准，部分指标达到地表水IV类，可直接回用。

（2）工艺流程短，运行控制灵活稳定。由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。

（3）容积负荷高，占地面积小。

（4）污泥龄长，污泥排放少，二次污染小。

（5）对水质的变化适应力强，系统抗冲击性强。

（6）生物脱氮效果好。

3、工艺流程

本项目将原旋流沉沙+隔油工艺改造为水解酸化+两级AO+MBR+NF工艺；出水分尾水和中水两部分，MBR出水成为尾水，不需回用水时，尾水直接排放市政污水管道；当需回用水时，尾水进入DF系统， 经DF系统处理后进入产水池回用。DF膜浓水进入浓水处理系统，经过处理后回流到生化系统前端。

工艺说明:

（1）进水渠的跌水口处放置提篮格栅，用以去除大颗粒杂物；

（2）水进入旋流沉砂池，去除水中SS；

（3）旋流沉砂池出水进入隔油池，浮渣进入储泥池，脱水处理；

（4）出水流入调节池中，经泵进入二级调节池；

（5）调节池后设置有水解酸化池，提高可生化性。

（6）通过一级、二级缺氧池，利用进水中的有机物将来自一级好氧池的硝酸根离子转化为氮气；

（7）通过一级、二级好氧池，实现剩余部分的氨态氮向硝态氮的转化，同时投加除磷药剂，实现TP从水中去除；

（8）通过MBR膜池出水排入市政污水管网；

（9）MBR产水进入纳滤系统，纳滤产水用作道路清扫；

（10）NF产水进入NF清水池中储存待用，待清水池满后，NF设备停止运行。

（11）纳滤系统浓水进入浓水池中，通过混凝沉淀工艺处理后进入前端调节池。

三、工艺设计

1、调节池

水力停留时间：4.8d

平面净尺寸：12×8m

有效水深：5m

池深：5.5m

2、水解酸化池

水力停留时间：5d

平面净尺寸：12.5×8m

有效水深：5m

池深：5.5m

3、一级缺氧区

平面净尺寸：8×6m

池深：5.5m

有效水深：5m

水力停留时间：57.6h

硝氮去除量：500mg/L

反硝化负荷：0.03 kgNO₃-N/kgMLSS.d

悬浮固体浓度：9000mg/L

4、一级好氧区

平面净尺寸：8×6m

池深：5.5m

有效水深：5m

水力停留时间：57.6h

一级好氧区至一级缺氧区混合液回流比：400%

硝化负荷：0.04kgNH₄⁺/kgMLSS.d

悬浮固体浓度：9000mg/L

曝气量：7.62Nm³/min

污泥龄：23d

气水比：109:1

5、二级缺氧区

平面净尺寸：8×3m

池深：5.5m

有效水深：5m

水力停留时间：28.8h

硝氮去除量：160mg/L

反硝化负荷：0.03 kgNO₃^-N/kgMLSS.d

悬浮固体浓度：9000mg/L

BOD₅需要量：640mg/L

乙酸钠BOD当量：0.5

乙酸钠用量: 1.28g/L

6、二级好氧区

平面净尺寸：8×3m

池深：5.5m

有效水深：5.0m

水力停留时间：28.8h

曝气量：2.5Nm³/min

硝化负荷：0.04kgNH₄⁺/kgMLSS.d

悬浮固体浓度：9000mg/L

气水比：36:1

7、MBR膜池

膜池设计参数：膜池尺寸(长*宽*高)= 4.8×2.5×3.6m，膜组数2组，产水能力50m³/d，膜通量8.0L/m².h^-1，水力停留时间7.8h，单组膜面积267m²，膜吹扫风量300Nm³/h，污泥回流比1000%。

本工程需要计算出所需要的膜组器数量，因此，首先根据公式3-1计算出总的膜表面积：

(3-1)

式中：Az——总膜面积，m²；

Q——处理水量，m³/h；

J——膜通量，L/(m²•h)。

设计中，膜通量J的取值范围是8-10 L/m².h^-1，本工程设J=8 L/m².h^-1，代入公式3-1中，得到所需的总膜面积Az=520.8m²。

8、NF系统

NF系统设计参数：设计产水规模80m³/d，回收率80%，膜数量（2组，共6支），单支膜面积37m²，有效膜面积222m²，膜通量15L/m².h^-1，膜寿命3-5年。

本工程需要计算出所需要的膜组器数量，因此，首先根据公式3-2计算出总的膜表面积：

(3-2)

式中：Az——总膜面积，m²；

Q——处理水量，m³/h；

J——膜通量，L/m².h^-1。

设计中，膜通量J的取值范围是15~20 L/m².h^-1，本工程设J=15 L/m².h^-1，代入公式3-2中，得到所需的总膜面积Az=222m²。

根据总膜面积和公式3-3即可计算出所需膜壳的数量：

(3-3)

式中：N——膜支数量，支；

A——单支膜面积，m²/支；

本工程采用膜面积为A_Z=Ap•n=222m²，单支膜面积37m²，代入公式3-3中，得到所需的膜数量为6支。

四、结 论

（1）根据项目进出水水质要求，本工程原有工艺基础上，增加两级AO+MBR+DF处理工艺；

（2）本工艺具有较高的脱氮效率，脱氮率达到90%以上；

（3）MBR系统采用534m²中空纤维膜，设计膜通量J=8 L/m².h^-1，生化系统污泥浓度8000mg/L；

（4）DF膜系统采用一级两段共6支8寸聚酰胺复合膜，平均通量为15L/(m²•h)，DF系统产水率达80%；

参考文献

[1]中华人民共和国国家质量监督检验总局,GB/T 18921-2002,中华人民共和国国家标准,北京:中国标准出版社,2002-12-20.

[2]鞠宇平,郑兴灿,孙永利,等.城市污水再生利用于市政景观环境的典型工程实践.全国城市污水再生利用经验交流和技术研讨会,2003.

[3]许凎等.关于生活垃圾填埋场渗滤液的危害与处理分析.商情,2018,6期.

[4]沈源源.垃圾渗滤液处理技术.环境与发展,2017,(03):087.

[5]金玲, 黄霞. 膜-生物反应器混合液性质对膜污染影响的研究进展. 环境污染治理技术与设备. 2006, 7(2): 16-23.

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