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单县垃圾填埋场单县垃圾填埋场渗滤液处理工程渗滤液处理工程 技术文件技术文件 80t/d80t/d 北京天地人环保科技有限公司 二零一零年十二月 2 目 录 一、项目综述一、项目综述.4 1项目简介.4 2项目的特点分析.4 3对工艺的基本要求.4 二、渗滤液处理厂的设计二、渗滤液处理厂的设计.5 1. 执行标准.5 2. 设计原则.6 3. 设计水量.6 4. 设计进水指标.6 5. 设计出水指标.7 三三. . 垃圾渗滤液处理工艺比较垃圾渗滤液处理工艺比较.7 1. 生化工艺介绍.7 2. 膜工艺介绍.9 四、处理工艺选择及工艺特点四、处理工艺选择及工艺特点.14 1. 处理工艺确定.14 2. 工艺特点.14 五、工艺设计五、工艺设计.18 1工艺流程.18 2工艺说明.19 3各工艺段去除效果.20 4主要设计参数.20 5主要设备一览表.23 6主要建、构筑物一览表.25 六、浓缩液处理六、浓缩液处理.25 3 1浓缩液回灌的理论依据.25 2浓缩液的回灌实际应用.26 3有控制的浓缩液回灌方式.28 4浓缩液回灌率的设定.29 七、电气设计七、电气设计.31 1设计范围.31 2供电设计.31 3照明.32 4设备防雷接地.32 5电缆敷设.32 6通讯.32 八、自控设计八、自控设计.32 九、环境保护、劳动安全与卫生九、环境保护、劳动安全与卫生.33 1设计依据.33 2环境保护.34 3劳动安全与卫生.34 十、十、 管理体制及劳动定员管理体制及劳动定员.35 十一、经济分析十一、经济分析.37 4 一、项目综述一、项目综述 1 1项目简介项目简介 本垃圾处理场，日渗滤液产量为 80m3/d。 2 2项目的特点分析项目的特点分析 本项目处理对象为垃圾填埋场产生的渗滤液，渗滤液的水质受填埋垃圾的 成分、规模、降水量和气候等因素的影响，通常而言，具有如下特点： （1）渗滤液水质变化大渗滤液水质变化大。渗滤液的水质变化幅度很大，它不仅体现在同 一年内各个季节水质差别很大，浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限的增 加，水质特征也在不断发生变化，如渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年限 的增加而降低。通常在填埋初期，氨氮浓度较低，用生物脱氮就可去除渗滤液 中的氨氮，但随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，COD 不断下降，最好采 用物化法处理。 （2）有机物浓度高有机物浓度高。垃圾渗滤液中的 CODcr和 BOD5浓度最高可达几万毫克 /升，与城市污水相比，浓度非常高。高浓度的垃圾渗滤液主要是在酸性发酵阶 段产生，pH 值略低于 7，低分子脂肪酸的 COD 占总量的 80%以上，BOD5与 COD 比 值为 0.50.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD5与 COD 比值将逐渐降低。 （3）SSSS 含量高含量高。填埋场渗滤液通常在垃圾停置及填埋过程中产生，渗滤 液在渗出过程中将垃圾中或填埋过程中的颗粒性杂质一并带出，表现为 SS 含量 极高。 （4）氨氮含量高氨氮含量高。渗滤液的氨氮浓度较高，并且随着填埋年限的增加而 不断升高，有时可高达 10003000mg/l。当采用生物处理系统时，需采用很长 的停留时间，以避免氨氮或其氧化衍生物对微生物的毒害作用。 （5）营养元素比例失调营养元素比例失调。一般的垃圾渗滤液中 BOD5/TP 大都大于 300，与 微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以 补给。另一方面，老龄填埋场的渗滤液的 BOD5/NH3-N 却经常小于 1，要使用生 物法处理时，需要补充碳源。 3 3对工艺的基本要求对工艺的基本要求 5 鉴于垃圾渗滤液的上述水质特点，为达到生活垃圾填埋污染控制标准 （GB16889-1997）中“表 2”排放标准，同时避免不必要的投资浪费，在进行工 艺选择时应考虑以下基本要求： （1）工艺成熟； （2）确保出水达标； （3）抗冲击能力强、运行稳定，可以适应不同时期渗滤液水质； （4）尽量减少浓缩液产量，膜处理工艺要求较高的产水率。 二、渗滤液处理厂的设计二、渗滤液处理厂的设计 1.1. 执行标准执行标准 1) 生活垃圾填埋场污染控制标准 （GB16889-2008） ； 2) 中水水质标准 （GB50336-2002） ； 3) 城市杂用水标准 （GB/T18919-2002） ； 4) 恶臭污染物排放标准 （GB14554-93） ； 5) 城市环境卫生设施设置标准 （CJJ27-89） ； 6) 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 （CJJ31） ； 7) 室外排水设计规范 （GBJ14-87 1997） ； 8) 建筑物防雷设计规范 （GB50057-94） ； 9) 城市污水再生利用景观水质标准 （GB/T18921-2002） 10)水质 氨氮的测定 纳氏试剂法 GB 7478-1987 11)水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定 稀释与接种法 GB 7488- 1987 12)水质 悬浮物的测定 重量法 GB/T 11901-1989 13)水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法 GB 11914-1989 14)一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准 （GB 18599-2001） 15)生活垃圾填埋场环境检测技术要求 （GB/T 18772-2002） 16)生产过程安全卫生要求总则 （GB 12801-1991） 17)城市区域环境噪声标准 （GB 3096-1993） 18)环境空气质量标准 （GB 3095-1996） 6 19)城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程 （CJJ93-2003） 20)低压配电设计规范 （GB 50054-95） 21)给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 （CECS138：2002） 22)生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理设备 （CJ/ T279-2008） 2.2. 设计原则设计原则 1) 根据垃圾填埋场渗滤液中污染物含量高，水质水量多变的特点，选用技 术先进、工艺可靠、性价比高的处理设备； 2) 充分考虑垃圾填埋场各填埋阶段的水质变化，按照最可靠的原水水质 （包括电导率）进行设计; 3) 自动控制程度高，实现电脑中央监控； 4) 充分考虑节能降耗，降低运行费用，采用投资最少、运行费用合理、易 于维护和运行管理的工艺； 5) 尽量采用先进完善的设施和设备来消除垃圾渗滤液处理过程产生的恶臭 和噪声等二次污染问题； 6) 为保证出水达到招标文件要求的出水标准，采用 MBR碟管式反渗透处 理系统，该系统为成熟工艺，完全可以满足要求。 3.3. 设计水量设计水量 根据现有渗滤液产生量，综合考虑季节变化、水质变化等因素，本处理设 施建成后的处理能力为每天 80 吨渗滤液，清水排放量 64 吨，剩余污泥 1 吨， 浓缩液产量 15 吨，系统总回收率为 80。 4. 设计进水设计进水指标指标 项 目数 值平均值 设计采用值 BOD5 150010000mg/L 6000mg/l8000mg/l CODcr 550025000mg/L 12000mg/l20000mg/l SS 3001500mg/L 800mg/l1000mg/l NH4-N 10002500mg/L 2000mg/l2000mg/l TN 15003000mg/L 2300mg/l2500mg/l PH 6.58.56.09.06.09.0 7 5.5. 设计出水指标设计出水指标 系统出水水质达到生活垃圾填埋污染控制标准 （GB16889-2008）表 2 中的污染物排放限值。 符合生活垃圾填埋场污染控制标准GB16889-2008 渗滤液出水水质执行 GB16889-2008 表 2 中排放质量浓度限值。 项目项目 CODCODCr Cr (mg/L)(mg/L) BODBOD5 5 (mg/L)(mg/L) NHNH3 3-N-N (mg/L)(mg/L) TNTN (mg/L)(mg/L) TPTP (mg/L)(mg/L) SSSS (mg/L)(mg/L) pHpH 值值 进水1003025403306.5-8.5 注：其他指标也能达到排放要求。 三三. . 垃圾渗滤液处理工艺垃圾渗滤液处理工艺比较比较 1.1. 生化工艺介绍生化工艺介绍 1.1 传统生化工艺 这里所说的传统活性污泥及生物膜工艺是指广泛应用于传统的市政污水及 工业污水处理的生化工艺，生物膜法如接触氧化、生物滤池，活性污泥法如 SBR、氧化沟、AO 及其诸多的衍生工艺。 这些传统工艺均在市政污水及工业污水方面有很多成功的案例，但垃圾渗 滤液有其显著的特点和诸多的不确定因素，这就给传统生化工艺的实施带来很 大的困难，应用于处理渗滤液中，在以下几方面表现的不尽如人意： 针对可生化性差的渗滤液无能为力针对可生化性差的渗滤液无能为力 垃圾渗滤液成份复杂，含有大量高分子难以生化降解的污染物，尤其是到 填埋场晚期，渗滤液中的易降解有机物已在垃圾堆体中消耗殆尽，生化工艺对 其基本没有处理效果。 污泥浓度低，占地面积大污泥浓度低，占地面积大 传统生化工艺污泥浓度通常控制在 25g/L，而垃圾渗滤液虽然水量较少， 但污染物浓度极高，一个中型渗滤液处理项目所处理的污染物总量与一个中小 型城市污水处理厂相当，占地面积巨大，这在很多地区是很难做到的。 难以应对渗滤液的高浓度、高毒性，抗冲击能力差 渗滤液具有高浓度、高毒性、水质水量变化大的特点，这些特点均会对生 8 化系统造成很大的冲击，这是在其它污水中比较少见的，传统工艺由于污泥浓 度低，面积大，混合效果差，从而易对局部区域的微生物造成毒害抑制作用， 进而影响整个系统的处理效果。 出水水质差出水水质差 由于渗滤液的可生化性差同时又具有较强的冲击性，使得传统生化工艺很 难正常运行，出水水质较差，也极不稳定。如想达到较高的排放标准，必须设 膜分离作为系统的后处理，但由于传统生化泥水分离效果较差，生化出水还需 经过较复杂的预处理才能进入膜系统。 实际应用少，设计参数不成熟实际应用少，设计参数不成熟 传统生化工艺所沿用的设计参数均为市政污水的设计参数，并不能很好的 适用于渗滤液处理。这些工艺曾在早期较多的应用于渗滤液处理，但由于上述 的种种因素，大部分难以正常运行，出水不达标，或根本无法启动，目前的应 用案例较少。 1.2 MBR 工艺 MBR，又称膜生物反应器，是生物处理与膜技术相结合的一种工艺，与传统 工艺相比，MBR 用膜分离技术代替了传统的泥水分离技术，膜分离技术的高效性 决定了 MBR 相对传统生化工艺有如下优势： 水力停留时间与泥龄分离水力停留时间与泥龄分离 膜技术可以全部截留水中的微生物，实现了水力停留时间和污泥龄的分离， 使运行控制更加灵活，使延长污泥龄成为可能，这有利于增殖缓慢的硝化细菌 的生长和繁殖，脱氮效率得到很大提高。同时由于系统具有很长的泥龄，故产 生的剩余污泥量很小； 出水水质高于传统生化工艺出水水质高于传统生化工艺 膜技术不但可以截留水中的微生物，还可以截留部分大分子的难溶性污染 物，延长污染物在反应器内的停留时间，增加难降解污染物的去除率，同时由 于泥龄长，脱氮效果好，加上出水基本不含 SS，所以 MBR 的出水水质要好于传 统工艺； 占地面积小占地面积小 由于膜系统的高截留率，使得反应器内可以保持高浓度的污泥浓度，通常 9 是传统活性污泥法的 35 倍，高污泥浓度使得反应器容积较传统工艺小很多， 加上高效率的深水供氧形式，生化部分占地面积要远小于传统工艺； 耐冲击性能强耐冲击性能强 高污泥浓度也使得系统的耐冲击负荷有所提高。 运用较广泛、实际案例多运用较广泛、实际案例多 垃圾渗滤液处理污染物排放标准提高以来，MBR 法作为反渗透工艺的前处理 工艺在国内得到广泛运用；设计运行参数较可靠，有实际工程案例可参照；运 行中能有效降低垃圾渗滤液中的有机污染物及氨氮/总氮，是大中型垃圾渗滤液 处理项目中的必选工艺单元。 当然 MBR 作为一种生化工艺也同样具有生化工艺的缺点： 处理效果依赖于渗滤液的可生化性处理效果依赖于渗滤液的可生化性 由于 MBR 主要靠生化段去除污染物，故处理效果严重依赖于渗滤液的可生 化性，对于可生化性差的中晚期渗滤液不适用； 影响因素多影响因素多 影响出水水质的因素较多。季节的变化、垃圾成分的变化、填埋场年限的 变化、天气的变化、人为因素都会改变垃圾渗滤液的水质水量，对系统造成冲 击负荷，进而影响的系统的出水水质。同时系统的负荷、温度、pH 值、碱度、 DO 值、泥龄等等参数控制不当，同样会影响出水水质； 出水不能满足高标准要求出水不能满足高标准要求 垃圾渗滤液中含有大量不可生物降解的污染物，生化法是无法去除的，MBR 的出水 COD 浓度和色度值都仍然较高，这也就决定了 MBR 处理渗滤液出水并不 能达到较高的排放标准，要想满足高标准的出水要求则需要应用去除效率更高 的膜技术或其它物理方法。 2.2. 膜工艺介绍膜工艺介绍 2.1 膜技术分类 膜技术按截留颗粒/分子量的大小可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，目前 在膜深度处理单元主要应用的有纳滤（NF）和反渗透（RO） ；按膜组件形式划分 可分为中空纤维膜、管式膜、板式膜、卷式膜、碟管式膜（DT）等，在本工段 应用的主要为卷式膜和碟管式膜；根据膜的材质还可分为有机膜和无机膜，目 10 前应用的均为有机复合膜。 NF 和 RO 的最显著区别在于截留能力不同，NF 截留分子量通常为 1501000，氨氮、硝酸盐、其它一价盐和部分小分子有机物可以透过 NF 膜， 进入透过液，NF 膜对大分子有机物和高价盐截留率较高，由于其受一价盐渗透 压影响较小，故其操作压力较低。 RO 膜对除了水分子以外的污染物均有极高的截留能力，包括氨氮、硝酸盐、 亚硝酸盐等，由于一价盐大部分被截留，RO 膜受渗透压影响较大，其操作压力 较高。 2.2 卷式膜工艺 传统的卷式膜更多的应用于给水、市政污水、中水回用、海水淡化等领域， 包括卷式反渗透和纳滤。这种膜组件是针对纯水领域设计的，德国从 1986 年开 始尝试应用到渗滤液的处理中，但因为接下来的运行中出现了膜污染问题，从 国外的工程实例来看目前已陆续报废，有些已被替换成碟管式反渗透设备。由 于卷式膜抗污染性差，需要严格的预处理手段，且膜寿命较短，运用于渗滤液 处理领域劣势较大。 11 在这种膜组件中，膜片间有网状支撑层，隔网厚度通常为 2847mil,而由于 格网是与膜紧挨着的，液体需靠压力从膜与格网之间挤过，所以流道的有效空 间非常小，容易被污染物堵塞及产生浓差极化。所以对进水水质要求相当苛刻， 必须进行复杂的预处理，使 SDI 小于 5、悬浮物小于 5mg/l,并且一旦预处理系 统运行不稳定时，卷式膜就会很快堵塞，造成不断的停机清洗，影响系统运行 的稳定性，另一方面，膜更换时必须成卷更换，运行费用高。 由于卷式膜对进水要求极其苛刻，所以卷式膜没有直接应用于渗滤液处理 的可能性，但由于其填装密度高、价格便宜，有些项目将其与其它工艺相组合， 作为其它工艺的后处理，比如作为 MBR 的后处理，MBR 的膜分离采用 UF 膜，可 以截留大部分大分子污染物，为卷式膜的应用创造了一定条件，但 MBR 的出水 COD 值通常在 1000 以上，远高于卷式膜的有机物浓度极限要求，同时超滤出水 中仍含有大量的结垢离子，具有极高浓度的 TDS，所以卷式膜的有机物污染和结 垢是难以避免的。卷式膜自身的结构缺陷使得这种膜分离形式即便在具有极完 善的预处理前提下仍然存在易堵塞、浓差极化的现象，膜的寿命和产水率受到 严重影响。 卷式 RO 由于为传统的给水行业所设计，通常操作压力较低，膜系统的回收 率也较低，拿与渗滤液净化接近的海水淡化来说，回收率通常只有 4050，即便是在低电导率的情况下，卷式膜的回收率通常也要低于 75，再加上卷式膜频繁的清洗，卷式膜的产水率受到严重影响，这使得渗滤 12 液处理的浓缩液产量成倍增加，增加浓缩液处理的难度。 卷式 NF 抗污染能力要优于卷式 RO，并且不受一价盐渗透压影响，操作压力 低，回收率高，但由于其对氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮等基本没有截留率，对 COD 的截留率也较低，无法适应排放标准对总氮的要求，只能应用于出水要求不高 的情况。 2.3 DTRO 工艺 DT 膜技术即碟管式膜技术，分为 DTRO（碟管式反渗透）和 DTNF（碟管式纳 滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是专门针对渗滤液处理开发的 它的膜组件构造与传统的卷式膜着截然不同，原液流道：碟管式膜组件具有专 利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流 盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过 8 个通道 进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后 180 逆转到 另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘，从而在膜表面形成由 导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从 进料端法兰处流出。DT 组件两导流盘之间的距离为 4mm，导流盘表面有一定方 式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇 凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞 和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积 垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶 劣的进水条件。 透过液流道：过滤膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝 状支架，使通过膜片的净水可以快速流向出口。这三层环状材料的外环用超声 波技术焊接，内环开口，为净水出口。渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心 拉杆外围的透过液通道，导流盘上的 O 型密封圈防止原水进入透过液通道；透 过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜片均相等。 13 碟管式膜柱流道示意图碟管式膜柱流道示意图 DTDT 膜片和导流盘膜片和导流盘 以 DT 膜为核心技术的 DTRO 工艺由于可以直接处理渗滤液，且出水标准高、 系统运行稳定可靠，是专门用于垃圾渗滤液处理的反渗透膜技术，因此在国内 外有大量的运用实例和广泛的发展前途。 进料进料透过液透过液 浓缩液浓缩液 14 四、处理工艺选择及工艺特点四、处理工艺选择及工艺特点 1.1. 处理工艺确定处理工艺确定 通过前述介绍可知，垃圾卫生填埋污染物排放标准提高后，MBR+膜处理 工艺是目前国内大中型垃圾渗滤液处理的主流工艺。本项目氨氮含量经常在 20003000mg/l，不经脱氮处理，传统的生化处理很难正常运行。并且随着填 埋时间的增长，会出现老化现象，COD、BOD 浓度下降、氨氮含量升高、碳氮比 失调、可生化性降低将导致传统的生化处理系统无法运转。故生化工艺采用两 级 A/O 强化生化系统的脱氮功能。当渗滤液可生化性变差时，可在二级反硝化 投加碳源，保证生化系统的脱氮效率。膜生物反应器采用外置式管式超滤系统， 污泥浓度可以控制到 15g/l,抗冲击负荷的能力强，而且缩小了生化池体积，降 低了土建投资费用。虽然 MBR 系统对渗滤液中的污染物有着较高的去除率，但 是 MBR 出水也是无法达到排放要求的，需要在 MBR 系统后设置一套 RO 系统进一 步对渗滤液进行处理。膜深度处理段主要有卷式膜和碟管式反渗透膜两种；卷 式膜运用于该工艺流程中时，卷式纳滤系统+卷式反渗透系统是其基本组合，相 较于卷式膜，碟管式膜更具优越性，是专门用于垃圾渗滤液处理的反渗透技术， MBR 后直接进入单级碟管式反渗透膜系统是其一般运用形式。DTRO 系统处理垃 圾渗滤液，膜片寿命可以达到 5 年以上，回收率可以达到 80以上。经过 DTRO 处理后的污水可达到排放标准。因此，考虑到渗滤液处理系统的安全性、适应 性与稳定性，确定本项目所采用 MBR 工艺+DTRO 的工艺组合来处理垃圾渗滤液。 2.2. 工艺特点工艺特点 先进、成熟的处理工艺技术先进、成熟的处理工艺技术 本工艺设计的核心技术为“MBR+DTRO” ，其中 MBR 采用外置管超滤膜， DTRO 为碟管式反渗透膜工艺，是专门用于垃圾渗滤液处理的最先进可靠的技术； 采用管式超滤膜作为泥水分离组件的 MBR 工艺比其它 MBR 工艺具更高的污泥浓 度、更强的抗冲击负荷和更高的去除效果，本工艺设计选用的 UF 膜组件采用原 装进口膜，该超滤膜在国内外垃圾渗滤液领域均得到成功运用，膜使用寿命长， 运行稳定可靠；北京天地人环保科技有限公司是国内著名的垃圾渗滤液处理单 位，拥有多个国内领先，国际一流的垃圾渗滤液处理工程案例，MBR 设计参数的 15 选取参照成功案例的运行参数，设计更具先进性和合理性。 DTRO 膜工艺是国内外垃圾渗滤液处理最成功和先进的反渗透膜处理工艺， DTRO 膜工艺在垃圾渗滤液领域的运用近三十年，在不断的工艺改造和技术进步 中，始终走在国内外垃圾渗滤液膜处理领域的前列，自 2002 年首次引入国内以 来，有超过 30 个成功运用的工程案例；北京天地人环保科技有限公司是这一技 术的持有人和 DTRO 成套装置制造商，完全消化吸收的基础上更是积累了大量的 设计、建造和运行经验，能更好的服务于国内垃圾渗滤液的处理。 适应于垃圾填埋场全寿命周期的处理工艺适应于垃圾填埋场全寿命周期的处理工艺 垃圾填埋场全寿命周期渗滤液的显著特征是可生化性持续下降，碳氮比严 重失衡，维持生化系统的持续有效运转往往需要投加大量的碳源，造成巨大的 运行负担和浪费；DTRO 反渗透膜最大的特点是对进水水质要求低，甚至可以直 接用于垃圾渗滤液原水的处理，反渗透膜的高效盐截留率不受水质变化影响， 可持续保证出水达标排放；工艺设计中针对不同水质情况和远期运行，设置了 不同的运行方式及工艺流程，保证全寿命周期垃圾渗滤液处理的达标排放。 核心工艺单元均为成套设置，安装方便，操作维护简单核心工艺单元均为成套设置，安装方便，操作维护简单 UF 及碟管式反渗透单元均为成套装置，在工厂完成组装及调试，运达现场 安装就位后即可调试运行；成套装置均可实现全自动运行，操作简单，维护工 作量少。 16 DTRO 成套装置示意图成套装置示意图 超滤成套装置示意图超滤成套装置示意图 17 工艺中采用的 DT 膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开 DT 组 件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量 不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响 DT 膜组件的使用。 DT 膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。DT 的 特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长 了膜片寿命。实践工程表明，在渗液原液处理中，MBR 后的 DTRO 膜寿命长达 5 年以上，这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。 出水水质好出水水质好 MBR 出水经反渗透处理，反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水 水质好，可高标准满足生活垃圾填埋污染控制标准 （GB16889-2008）表 2 的 要求。 自控程度高，操作运行简单自控程度高，操作运行简单 MBR+单级 DTRO 系统是成熟先进的垃圾渗滤液处理运用技术，从生化单元 到膜处理单元操作控制均可实现自动控制；对运行操作人员要求较低，易于掌 握和操作运行。 18 五、工艺设计五、工艺设计 1 1工艺流程工艺流程 UF清液 调节池 达标排放 两级AO系统 UF系统 单级DT系统 RO透过液 污泥脱水系统 剩余污泥 泥饼回填 集水井 UF浓缩 液回流 废液 溢流 浓缩液回灌 浓缩液 回灌填埋场 M MB BR R+ +单单级级D DT TR RO O工工艺艺流流程程图图 鼓风曝气系统 2 2工艺说明工艺说明 MBRMBR 系统系统 MBR 系统主要包括一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化 池、超滤清水池、UF 膜分离系统、微孔曝气系统、加药系统、冷却系统和控制 系统等组成。 MBR 系统作为主要处理环节，它的作用是去除大部分的有机污染物。经过 预处理系统处理后的渗滤液直接按顺序自流进入一级反硝化池、一级硝化池、 二级反硝化池、二级硝化池。在这里，微生物对水中的有机物进行分解利用， 合成细胞组织，放出二氧化碳和氮气。由鼓风机、微孔曝气器构成曝气系统为 水中微生物提供必要的氧，并且对池体中的污泥与污水进行充分搅拌。由于渗 滤液的特殊性，生化培养阶段和运行期间有时会产生大量的泡沫，本系统设置 了消泡系统。生化过程中会产生大量的热使反应器温度升高，不利于生化运行 和超滤系统的运行，故设置了冷却系统，由冷却塔提供冷却水，通过热交换器 冷却生化池水体。控制系统主要由配电系统、传感器、输入输出模块和 PLC 组 成，生化系统进水主要监测流量，生化池主要监测 pH 值、溶解氧、温度、液位 等指标，通过对这些指标的分析控制供气量、排泥量和超滤运行时间，创造微 生物适宜的生存环境。MBR 系统采用管式超滤系统，生化的泥水混合液通过超滤 系统进行泥水分离，透过液进入超滤清水池，再由泵提升进入下一流程 DTRO 系统。浓缩后的泥水混合液回流至反硝化池进行反硝化，达到脱氮的目的， 剩余污泥排至污泥存贮池。 DTRODTRO 系统系统 单级 DTRO 系统处理能力 100 m3/d。单级 DTRO 系统由罐系统、砂滤器、芯 式过滤器、高压泵、在线泵、膜柱等系列单元组成。渗滤液首先由泵从微滤清 水池中提升入原水罐，加酸调节 pH 后加压通过砂滤器和芯式过滤器过滤，然后 经过高压泵再次加压进入膜柱，在高压泵压力和在线泵形成的大流量循环作用 下，水分子通过膜被分离形成透过液，截留下来的污染物以浓缩液形式排入浓 缩液池贮存。DTRO 产水率大于 80。DTRO 膜使用寿命 5 年以上。 20 污污泥泥处处理理系系统统 污泥处理系统由污泥浓缩池、进泥泵、厢式压滤机、絮凝剂制药系统、加 药系统等组成。 生化系统产生的剩余污泥排入污泥浓缩池中进行浓缩处理，上清液排到集 水井中回到生化池继续处理。浓缩后的污泥通过进泥泵提升、与絮凝剂混合后 进入厢式压滤机进行脱水处理，产生的泥饼填埋处理，滤液流入集水井中继续 处理。 3 3各工艺段去除效果各工艺段去除效果 工艺段项目 CODcr (mg/L) BOD5 (mg/L) NH3-N (mg/L) TN (mg/L) SS (mg/L) 进水 200008000200025001000 出水 80016020250100 MBR 系统 去除率96%98%99%90%90% 进水 75016020250100 出水 52.511.2425 DTRO 系统 去除率93%93%80%90%99% 排放标准排放标准 1001003030252540403030 4 4主要设计参数主要设计参数 4.14.1 生化系统生化系统 项目指标参数 设计处理水量 Qd 80 m/d 设计进水 COD 20000 mg/L 设计进水 BOD 8000 mg/L 设计进水 NH4-N 2000 mg/L 设计进水 TN 2500 mg/L 设计温度 T 30 设计指标 设计污泥浓度 MLSS 15 kg/m 设计进水 TN 2500 mg/L 设计出水 TN 500 mg/L 设计反硝化速率 qNi 0.06kg NO3-N/kgMLSS/d 硝态氮去除总量 160 kg NO3-N/d 一级反硝化池 计算有效容积 192 m 21 设计有效水深 6.5 m 设计池体数量1 座 设计池体尺寸 8.0m4.0m 设计有效容积 208 m 混合搅拌方式液下潜水搅拌 设计进水 COD 20000 mg/L 设计进水 BOD 8000 mg/L 设计进水 NH4-N 2000 mg/L 设计 COD 负荷 qCOD 0.20 kgCOD/kgMLSS/d 设计生化 COD 去除率 90 % COD 日处理量 576 kgCOD/d 计算有效容积 480 m 设计有效水深 6 m 设计池体数量1 座 设计池体尺寸 10.08.0m 设计单座有效容积 480 m 一级硝化池 曝气方式管式微孔曝气头曝气 设计进水 NO3-N 500 mg/L 设计出水 NO3-N 250 mg/L 设计反硝化速率 qNi 0.03kg NO3-N/kgMLSS/d 硝态氮去除总量 20 kg NO3-N/d 设计有效水深 5.9 m 计算有效容积 77.4 m 设计池体数量1 座 设计池体尺寸 4.0m3.5m 设计有效容积 84 m 二级反硝化池 混合搅拌方式液下潜水搅拌 设计进水 COD 2000 mg/L 设计 COD 负荷 qCOD 0.12 kgCOD/kgMLSS/d 设计生化 COD 去除率 60 % COD 日处理量 96 kgCOD/d 计算有效容积 57.8 m 设计有效水深 5.8 m 设计池体数量1 座 设计池体尺寸 2.5m4.0m 设计单座有效容积 58 m 二级硝化池 曝气方式管式微孔曝气头曝气 4.24.2 UFUF 系统系统 项目参数 设计处理水量 Qd 80 m/d 设计裕量 1.1 设计膜通量 65 L/h.m2 单只超滤膜面积 15m2 膜柱数量3.76 根 设计膜柱数量4 根 设计组件套数1 套 设计进水污泥浓度 15 kg/m 22 浓缩倍数10：1 设计进水流量 37 m3/h 膜表面流速 4.0m/s 循环流量 150 m3/h 设计单支组件运行压降 0.80bar 循环泵1 台 设计清洗流量 60 m3/h 设计清洗罐容积 1000 L 跨膜压差 2-3bar 膜材质聚偏氟二乙烯 膜孔径 30nm 组件长度 3000mm 组件外径 160mm 通道直径 8mm 膜壳材料 GFK 4.34.3 DTRODTRO 系统系统 项目详细描述 实际处理水量 Qd=80.00m/d 设计富裕系数 n=1.10 设计处理水量 Qd=88.00m/d 设计回收率 80.00% 实际清液产量 Qd=70.4m/d 设计清液产量 Qd=70.4m/d 设计台数1 台 设计处理量 Qd=88m/d 设计回收率 RRO=80.00% 设计清液产量 Qd=70.4m/d 设计清液产量 Qh=QP/24=2.93m/h 膜过滤形式错流过滤 膜组件型号210 39ABS1B，9.405 m2，DTRO-BW 膜材质聚酰胺复合膜 截留率98% (49000s/cm，70bar，25) 膜组件直径 8” 浓水流道宽度 1.5 mm 膜组件长度 L=1000 mm 单支膜组件面积 SRO=9.405m2 设计膜通量JRO=12.0LMH（设计参数） 需要膜面积 SRO, n=(Qh*1000)/JRO=244.17m2 单个组件面积 SRO=9.405m2 需要膜组件数量NRO=SRO, n/SRO=25.96 取 27 支 总膜面积 SRO, t= nRO * SRO=353.94m2 设计循环路数 LRO=1 每路膜柱排列 27 循环泵数量 nL,P=1 清洗泵数量 nL,CP=1 进水泵数量 nL,FP=1 23 进水流量 QF=3.67m/h 设计最大操作压力 65 bar 正常运行压力 PO = 5060bar 膜片使用寿命5 年 5 5主要设备一览表主要设备一览表 主要设备清单 序号名称规格/型号单位数量备注 一一生化系统生化系统 1 渗沥液原水提升泵Q=4m3/h，H=30m，P=0.75kW台 2 一用一备 2 自清洗过滤器Q=5m/h，u=800um，P=0.25KW台 1 3 潜水搅拌器 P=2.5kw 台 1 3 潜水搅拌器 P=3.0kw 台 1 4 管式微孔曝气头L=1000mm,硅橡胶膜片套 220 5 鼓风机Q=16m3/min,H=7m，P=30kw台 3 6 冷却水泵Q=64m3/h,H=15m，P=5.5kw台 1 7 循环水泵Q=40m3/h,H=15m，P=4.0kw台 1 8 硝化液回流泵Q=40m3/h,H=10m，P=3kw台 1 9 热交换器 44m2,SS304 台 1 10 热交换器清洗泵 Q=6.6m3/h,H=15m,P=1.1kw 台 1 11 热交换器清洗罐MC-500L，500L，PE 材质座 1 12 冷却塔Q=64m3/h，P=2.2kw，逆流座 1 13 进泥泵Q=1m3/h,H=60m，P=0.75kw台 1 14 板框压滤机 20m2 台 1 15 絮凝剂配药系统 Q=500L/h P=2.2kW 台 1 16 絮凝剂加药泵 Q=1m3/h P=1.1kW 台 1 17 回用水系统 Q=10m3/h,H=30m,P=3kw 套 1 18 消泡剂加药系统V=200L,Q05L/h，H24m，P=0.1kw套 1 19 碳源加药系统V=3000L,Q020L/h，H24m，P=0.1kw套 1 20 集水井提升泵 Q=20m3/h,H=10m,P=3kw 台 1 21 超声波液位计量程 10m，24V 电源套 2 22 PH 计 套 1 24 ORP 计 套 1 25 DO 计 套 1 26 压力传感器04bar，G1/2套 1 27 压力传感器08bar，G1/2套 1 28 电导率仪接口 DN40,24V 电源，带安装件套 1 29 电磁流量计接口 DN40套 1 30 配电及控制系统 套 1 二二UFUF 系统系统 1 UF 进水泵 Q=40m3/h,H=25m,P=7.5kw 台 2 一用一备 2 UF 袋式过滤器 0.5m2 台 2 一用一备 3 UF 膜组件 6“,L=3m 套 4 4 超滤循环泵 Q=150m3/h,H=32m,P=22kw 台 1 5 UF 清洗罐 2000L,PE 座 1 6 UF 清洗泵 Q=60m3/h,H=20m,P=5.5kw 台 1 7 电加热器12.0kw,380V，316SS 加热管套 1 8 桶泵 Q=150L/min,H=20m,P=0.37KW 台 2 9 超滤清液罐10000L，PE台 1 10 冷却塔Q=20m3/h，P=0.55kw，逆流座 1 11 UF 清液泵 Q=6m3/h,H=20m,P=0.75kw 台 1 24 12 电磁流量计 DN150 套 1 13 电磁流量计 DN100 套 1 14 压力传感器 10bar,1/2GB 个 3 15 温度传感器 TMT181 套 1 16 PH 计个 1 17 液位传感器 0.6bar,1/2GB 个 2 18 集成支架与底座SS 成套，装 6 支膜组件套 1 19 管道与阀门配套套 1 20 配电及控制系统配套套 1 三三DTRODTRO 系统系统 （一）预过滤系统预过滤系统 1 砂滤增压离心泵 CRN5-7, 1.1KW 380V 台 1 2 砂滤器风机 KDT3.6 3KW 380V 台 1 3 砂滤器 9002400mm 台 1 4 蓝式过滤器219,PN10，u=800um台 1 5 芯式过滤器 7-fach 30” 个 1 （二）（二）单级单级 DTRODTRO 反渗透系统反渗透系统 1 高压柱塞泵 CAT3537, 15KW 台 1 2 高压泵蓄能器 ADB250-2C/24-250B 台 1 3 在线增压泵 BM 30-11NE,9.2KW 台 1 4 碟管式膜柱DTE,普通膜只 27 5 伺服电机控制阀 1/2“NPT,1.4539,HH500,230 VAC(50/60Hz) 台 1 6 清洗剂罐V=400L 材质 304座 1 7 加热器 EIMM1-1/2/5.5-6.0/380 6.5kw 380V 个 1 （三）（三）储罐及化学剂添加系统储罐及化学剂添加系统 1 RO 进水泵CRN5-8，1.1kw台 2 2 加酸搅拌离心泵 CRN10-3, 1.1KW 台 1 3 清水输送离心泵 CRN10-3, 1.1KW 台 1 4 酸添加计量泵 S1CaH07065PVT 套 1 5 碱添加计量泵 CONC0806PP 套 1 6 阻垢剂计量泵 Gala1602PPE 套 1 7 清洗剂桶泵 SB-9-PP-2 0.37KW 台 2 8 清洗剂桶泵 SB-5-PP-1 0.12KW 台 2 9 渗沥液原水储罐 V=10000L 座 1 10 净水储罐 V=10000L 座 1 11 硫酸罐 V=5000L 座 1 12 清洗剂储罐 V=500L 座 2 13 氢氧化钠储罐 V=500L 座 1 14 阻垢剂储罐 V=200L 座 1 （四）（四）管路系统及支架管路系统及支架 1 气动隔膜阀NO 或 NC, DN32个 15 2 高压气动球阀 ZH311025-EE620702 个 1 3 弹簧安全阀 1.2C d012.5 NPT3/4-G1 85bar 个 1 4 弹簧安全阀 DHV715/DHV716,DN32 个 2 5 弹簧止回阀 149B1129 RV290P G3/8 PO/VI/E 个 33 6 手动阀门按设计配套套 1 7 低压管路按设计配套套 1 8 酸添加管路按设计配套套 1 9 碱添加管路按设计配套套 1 10 阻垢剂添加管路按设计配套套 1 11 膜柱高压软管及联 接件按设计配套套 54 25 12 高压管路按设计配套套 1 13 不锈钢支架按设计配套套 1 14 设备底座按设计配套套 1 （五）（五）电气及控制系统电气及控制系统 1 电气柜按设计配套套 1 2 就地控制柜按设计配套（含触摸屏）套 1 3 工控机 CORE 双核 2.8，2GDDR，160GHDD，DVD，键盘， 鼠标 套 1 4 液晶显示器21，宽屏台 1 5 激光打印机佳能 LBP-2900台 1 6 压力传感器 10BAR,G1/4B 个 4 7 压力传感器 100BAR,G1/4B 个 2 8 压力开关 0.5-8BAR 个 4 9 压力表 2.5/10/100bar 个 12 10 流量检测仪探头+安装座+变送器+安装件套 2 11 浮子流量计量程配套个 8 12 PH 测定仪探头+放大器+安装座+变送器+安装件套 4 13 电导率测定仪探头+安装座+变送器+安装件套 4 14 液位变送器00.6BAR,G1/2件 2 15 液位变送器00.16BAR,G1/2件 1 16 流量开关与浮子流量计配套件 3 17 液位开关 BK390/50 个 4 18 浮球开关投入式个 6 19 空压机VW-0.22/7，2.2KW台 1 6 6主要建、构筑物一览表主要建、构筑物一览表 主要建、构筑物一览表 序号名称规格单位数量备注 1 综合水池 21m10.0m7.5m(H) 座 1 钢砼结构 2 综合车间 25.5m12.0m4.8m(H) 座 1 砖混结构 3 设备棚 21m3.0m3.0m(H) 座 2 轻钢结构 4 集水井 1.6m1.6m3.0m(H) 座 1 钢砼结构 六、浓缩液处理六、浓缩液处理 1 1浓缩液回灌的理论依据浓缩液回灌的理论依据 根据我们的经验，应用膜技术处理渗滤液能保证出水的稳定达标，而使用 了膜技术，无论是卷式的还是碟管式，无论是纳滤还是反渗透，一定有浓缩液 产生。 26 浓缩液的处理有控制回灌、焚烧、固化、蒸馏干燥和真空干燥等方法，但 是和回灌法相比，其他方法的设备投资和运行费用都非常昂贵，相当于膜处理 设备总投资的 1/2。在德国，从 1986 年开始，浓缩液回灌就作为反渗透法处理 垃圾渗滤液的一个有机组成部分而被广泛采用。 对于本项目而言，花费大量资金进行浓缩液的处理显然是没有必要的。因 此，我们拟对本项目的浓缩液进行回灌处理。 从垃圾场接纳的物质来看，填埋场可以分为无机填埋场和有机填埋场。无 机填埋场指以焚烧灰、堆肥渣、建筑垃圾等无机物为主的填埋场，有机填埋场 指以生活垃圾为主的填埋场，可以进一步分为好氧型、准好气型和厌氧型。 无机垃圾场的渗滤液是不能回灌的。比如在德国，由于欧盟规定到 2010 年进入垃圾场的可降解有机物不能超过 5%，加之德国的循环经济政策，在垃圾 填埋之前进行了细致的分选和预处理，使进入填埋场的物质大部分为不可生物 降解的无机垃圾，在垃圾场也不能形成多孔的腐殖质。由于垃圾场本身没有多 少有机物，渗滤液中也不会有多少有机物，显然回灌是没有意义的。 目前所有回灌的结论来自于对有机垃圾场的研究，填埋场内部是否存在有 氧环境，决定着有机物分解的速度和途径，但有一点是共同的，就是回灌后有 机物都会消纳分解，重金属和盐类会形成沉淀，同时加速垃圾场的迅速沉降等。 垃圾填埋场是一个用垃圾作为填料的准好氧生物反应器，垃圾表面有很多 菌胶团，吸附降解水中的有机物。垃圾分解过程是一个非常复杂的生物、化学 和物理过程，其一部分中间产物形成填埋气排出垃圾场，另一部分被渗入的雨 水冲刷、溶解，经过收集系统排出，产生了渗滤液。渗滤液回灌是让已经流出 的中间产物再回到其生物反应的过程中，继续参与生物降解。因此，回灌处理 从本质上讲是延续了填埋场的降解过程，不会对垃圾场产生不利的影响。 2 2浓缩液的回灌实际应用浓缩液的回灌实际应用 利用 DT 膜片的反渗透设备，其浓缩液的产量最少可达 1%，但是随着浓缩 液量的减少，设备投资和运行费用都大幅上升，在 PALL ROCHEM 对世界各地直 27 接提供设备的 102 个渗滤液处理厂中，浓缩液量在 110%的有 14 家，在 1020%的有 26 家，而大于 20%的有 62 家，甚至有两家的浓缩液量为 65%。可 见大多数厂家在经过经济上的权衡后，选择了浓缩液在 20%以上的处理方案。 当浓缩液量为 15%时，浓缩液并不是一种粘稠液体，由于经过了填埋场这 个生物反应器生化处理，浓缩液中的氨氮、COD、BOD 值均不高于原水，而且没 有悬浮物和颗粒物质，所以具有很好的流动性和渗透性，完全适于垃圾填埋场 回灌。 一般认为，浓缩液回灌到垃圾场后，经过长期循环可能会导致渗滤液中无 机盐的积累从而使电导率升高，不利于膜系统的正常运行。事实上在垃圾场内 的碱性环境下，浓缩液中的重金属离子会形成氢氧化物沉淀，同时会被垃圾、 腐殖质和土壤吸附，而且垃圾在降解过程中生成的大分子量腐殖质类有机物能 与重金属离子形成稳定的螯合物。由于局部浓度很高，无机盐会结晶析出，不 会随着渗滤液再排出垃圾场，比如 SO42- 被还原为 H2S，H2S 与渗滤液中的重金 属离子反应生成硫化物沉淀。 在借鉴国外先进回灌经验的基础上，北京天地人环保科技有限公司做了大 量的运用性研究工作，并在湖北宜昌、深圳老虎坑等若干垃圾填埋场建设运行 回灌系统，长期监测数据证实，回灌对垃圾渗滤液主要水质指标无负面影响。 监测数据如下表： 28 表一 回灌对原水电导率的影响 表二 回灌对原水 COD 及氨氮的影响 3