唐山市古冶区垃圾填埋场渗滤液处理工程工艺方案

唐山市古冶区垃圾填埋场渗滤液处理工程投标文件（技术文件）第一部分工艺技术方案招标人唐山市古冶区民生投资有限公司招标代理单位河北宏盛招标有限公司投标人（公章）法定代表人（印鉴）日期2010年08月08日目录1总论611工程简介612编制依据613编制范围614编制原则715设计规范标准716项目边界条件7161场地7162供电8163给水及排水8164热力管网8164臭气817气象、地震条件82工程规模及进出水水质921工程规模922进水水质923设计出水水质924出清水率103工艺论证1031生活垃圾填埋场渗滤液水质分析1032垃圾渗滤液的处理技术11321生物法12322物化法13323土地法15324其他处理技术1733渗滤液处理工艺选择18331工艺选择原则18332工艺选择18333工艺比较244工艺设计2641总体原则262工艺流程28421工艺流程简图28422工艺流程描述2943工艺特点3444各工艺段的分段处理效果3545工艺设计与参数35441UASB的设计35442硝化池、反硝化池的设计36442需氧量的设计36443超滤的设计37444纳滤的设计38445污泥系统的设计385总平面和高程设计3851总平面设计3852高程设计3953构筑物清单396设备方案3961设备选型原则3962管道、材料选型原则4063主要设备材料清单407建筑、结构设计4571建筑设计45711建筑设计编制依据45712建筑设计原则45713建、构筑物设计说明4672结构设计46721、结构设计标准46721地基处理47722材料采用4773建、构筑物单体说明488给排水及消防设计5081给水及排水5082消防509采暖设计5010除臭系统设计50101设计说明50102处理站气态污染物的特征及来源51103各种除臭方法的原理和特点511031除臭原理511032方法特点52104各种除臭方法比选5311电气设计54111电气设计标准及依据54112电气设计范围55113供电设计55114电气系统561141低压配电及电气启动方式561142控制方式561143计量方式561144功率因数补偿561145保护方式561146电缆敷设5712仪表、自控设计57121控制点57122控制原则57123控制方式5813类似工程业绩介绍59131投标单位主要类似工程业绩介绍59132UF及NF膜产品类似工程业绩介绍621总论11工程简介唐山市古冶区垃圾填埋场位于唐山市古冶区古冶区卑家店驾校南侧，占地面积200亩，设计规模为库容19831万立方米，日处理垃圾平均规模为350T/D，项目建设资金为地方配套资金及银行贷款。本次招标项目为该垃圾填埋场配套的污水处理工程，设计渗滤液处理规模为80M3/D，使用年限为12年。建设单位唐山市古冶区民生投资有限公司项目名称唐山市古冶区垃圾填埋场渗滤液处理工程项目地点唐山市古冶区卑家店驾校南侧12编制依据本设计方案的主要编制依据包括1、唐山市古冶区垃圾填埋场渗滤液处理工程招标文件；2、中华人民共和国工程建设标准强制性条文和当地地方标准强制性条文；3、中华人民共和国环境保护法（1989年）13编制范围本项目内容为工艺设计、配套建构物设计及施工、设备采购及安装调试、试运行及验收，其中包括1、配套建构物设计及施工除调节池以外2、渗滤液处理站各工艺设备3、排水、照明、供电、采暖工程4、电气及自动化控制工程5、系统运行必需的检测、分析仪器6、其他确保系统正常运行所需的设施等。7、系统调试、试运行及验收。14编制原则1、符合国家的有关法律、法规、规范及标准。2、根据进出水水质要求，选用安全可靠、技术先进、经济合理的处理工艺。3、合理考虑现有地理状况，节约用地，控制建筑物高度。15设计规范标准1、室外给水设计规范GB500132006；2、室外排水设计规范GB500142006；3、建筑结构荷载规范GBJ987；4、给水排水工程构筑物结构设计规范GB500692002；5、建筑给水排水设计规范GB500152003；6、生活垃圾填埋污染控制标准GB168892008；7、工业企业厂界噪声标准GB123482008；8、恶臭污染物排放标准GB1455493；9、建筑设计防火规范GBJ1687；10、低压配电设计规范GB5005495；11、通用用电设备配电设计规范GB5005593；12、工业企业照明设计标准GB5003492；13、建筑物防雷设计规范GB5005794。14、智能建筑设计标准GB/T50314200015、给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069200216、建筑结构荷载规范GB50009200116项目边界条件161场地由招标方负责场地内的三通一平（水通、电通、路通、施工场地平），满足施工要求。162供电业主提供380V交流电源三相五线制。施工用临时电源业主接入红线范围边上施工配电箱。永久电源以380V电缆与进户配电柜联接处（电缆头）为界，联接处之前（包括进线电缆）属业主方范围，联接处之后属于本方案工作范围。163给水及排水业主已提供施工和生产用水水源，水源的临时接入点和永久接入点在渗滤液处理站区红线范围边上。处理场周围无市政污水管网，生产生活管理区污水经收集后排入附近河流内，污水并入渗滤液处理站处理达标后排放。164热力管网业主根据施工图要求将热力管网接入处理站区，由阀门井接入。164臭气来自生化处理系统的臭气经处理并检测达标后排入大气，排放标准按恶臭污染物排放标准GB1455493中二级的指标要求。17气象、地震条件1）气温历年平均气温129极端最高气温420极端最低气温260年平均相对湿度752）降雨量年平均降雨量6442MM最大降水量1048MM最大一日降水量2002MM最大三日降水量2454MM最大七日降水量3322MM3）蒸发量最大蒸发量13709MM4）风力多年平均风速为35M/S历年最大风速为207M/S5）基本地震烈度8度。2工程规模及进出水水质21工程规模项目设计日处理垃圾渗滤液污水80M3/D22进水水质本工程的处理对象为填埋库区处理场的渗滤液，以及生产生活管理区污废水（含环卫洗车场的洗车废水、生活污水、生产废水）。渗滤液的浓度受气候、降水、垃圾成分等多方面的影响，渗滤液的水质波动很大，但渗滤液在调节池（有效池容约12000M3）中的实际停留时间可达数日至数月，具有较好的均化效果。根据我公司多年的实际工程经验，为了使处理系统能适应水质的波动所产生的影响，根据唐山市古冶区垃圾填埋场渗滤液处理工程招标文件提供的进水水质条件，本设计方案进水水质按最大污染物浓度并考虑一定的富余进行设计，以满足系统长期稳定的运行。具体参数见下表项目CODCR（MG/L）BOD5（MG/L）NH3N（MG/L）TN（MG/L）SS（MG/L）电导率S/CMPH值进水100004000800200040020000进水7523设计出水水质渗滤液经处理后，达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB168892008）（GB168892008）中表2排放浓度限制，详细参数见下表序号控制污染物排放浓度限值1色度40稀释倍数2化学需氧量CODCR100MG/L3生化需氧量BOD530MG/L4氨氮25MG/L5总氮40MG/L6悬浮物SS30MG/L7总磷3MG/L8粪类大肠菌群数10000个/升9总汞0001MG/L10总镉001MG/L11总铬01MG/L12六价铬005MG/L13总砷01MG/L14总铅01MG/L注具体以生活垃圾填埋污染控制标准（GB168892008）（GB168892008）中表2标准为准24出清水率渗滤液经处理达排放要求的出清水率大于803工艺论证31生活垃圾填埋场渗滤液水质分析由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，其PH值在49之间，COD在200020000MG/L，BOD5从6010000MG/L的范围内。渗滤液废水中除COD、BOD、NH3N等污染物指标严重超标外，还有卤代芳烃、重金属和病毒等污染，是一种成分复杂的高浓度有机废水。受填埋垃圾分解阶段的影响，填埋初期渗滤液有机污染物浓度特别高，垃圾填埋后期有机污染物浓度则逐渐降低。垃圾填埋场渗滤液的水质随填埋场的年龄会发生变化，在垃圾填埋的最初一至五年里，渗滤液的特点表现为含高浓度的有机酸，其中易生物降解的挥发性脂肪酸含量较高，一般可占总有机碳的6070，BOD5/COD比值较高，一般在0408之间，而PH值较低。因为PH值低，所以重金属很容易溶解在渗滤液里，渗滤液在这一阶段可生化性很好。随着时间的推移，填埋龄超过五年后，COD、BOD浓度下降，氨氮浓度升高。填埋场中产烷细菌开始占优势，这些细菌将大部分的有机酸转化成了甲烷和二氧化碳、及数量很少的硫化氢和氨气等。氮从有机物中被释放出来导致了氨的增加。由于有机酸的降解和氨氮的增多，PH值显著升高。易生物降解的有机物比例明显下降，其BOD5/COD一般在0103之间，渗滤液在这一阶段可生化性较差。中国生活垃圾是混合收集的，城市垃圾填埋场渗滤液的成分受生活条件、生活习惯、收集方法、地区的影响也较大；同时受垃圾组份、大气降雨量的影响，填埋场渗滤液水质季节性波动显著，比如雨季浓度较低，而旱季浓度高。由于垃圾场产生的废水量受降雨量的影响较大，为保证处理系统进水水质相对稳定，必须有较大的调节池来调节水量，同时随着渗滤液量的变化，其有机物浓度也有较大的变化，特别是在冬季渗滤液量少，浓度特别高，因此需对原水进行适当调节，以免对处理设施冲击过大。根据招标文件，本项目设计了12000M3的调节池属业主方建设，渗滤液在调节池中的实际停留时间可长达数日至数月，不仅对渗滤液量有较好的调节作用，而且具有均和及净化作用，另外，调节池可以起到兼氧反应的作用，因生活垃圾渗滤液进入污水处理厂之前已经过较长时间的厌氧发酵过程，渗滤液直接进行厌氧作用已不显著，渗滤液中本身存在的大量兼氧菌生长活跃，同时，调节池对COD也有一定的去除率，这样一方面可去除部分有机物，另外水解作用可极大地提高废水的可生化性，减少了对后续生化处理的抑制作用，使后续生化处理难度降低。32垃圾渗滤液的处理技术城市垃圾填埋场渗滤液是一种污染物指标严重超标的成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，将给当地地面水、地下水环境造成严重污染，对周边人民群众的身体健康产生严重威胁。渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。由于渗滤液水质水量的复杂多变性，处理工艺大多根据不同填埋场的具体情况及其他经济技术要求采取有针对性的处理工艺。垃圾渗滤液的处理技术既有与常规污水处理技术的共性，也有其极为显著的特殊性，多年来国内外专家对垃圾渗滤液处理技术进行了深入研究。纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状，目前大多数垃圾渗滤液的处理工艺主要有生物法和物化法、土地法以及这几种方法的组合。321生物法生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法，分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及厌氧好氧组合生物处理。好氧处理包括传统活性污泥法、氧化沟、SBR法、好氧稳定塘、生物转盘等等。厌氧处理包括厌氧污泥床、厌氧固定生物反应器、混合反应器等等。生物法其运行成本相对较低、处理效率高，因而被世界各国广泛采用。1厌氧生化处理厌氧生物处理有许多优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及运行费用低廉，而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少。这个工艺可降低COD和BOD。有资料表明，用普通的厌氧消化，35，负荷为1KGCOD/M3D，停留时间10D，渗滤液中COD去除率可达90。同时重金属包含在厌氧污泥中，有机的含氮化合物作为NH3N被释放进水。这样，PH值增高。甲烷可以作为能源利用。厌氧处理出水中的COD浓度和氨氮浓度仍比较高，溶解氧很低，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要进行后续的好氧处理。厌氧处理的PH值需要严格控制，如果PH值在7以下，产甲烷菌将会受到抑制甚至死亡，不利于厌氧处理，再者，厌氧处理的最适温度是35，低于这个温度时，处理效率迅速降低。厌氧生物处理的缺点是对温度的变化比较敏感。2好氧生物处理好氧处理可以通过生物降解去除COD、BOD和NH3N、SS等。由于渗滤液中氮氮浓度较高，因此生物法中，必须考虑生物脱氮，从而减少氨氮处理的药剂费用。常用的工艺有SBR及其改良工艺、A/O工艺等，其处理效果均较好，运行经验丰富，但占地大、工程投资大，运行管理费用高。随着膜技术的发展及应用，目前应用于垃圾渗滤液效果最好的是采用MBR膜生物反应器，增加前置反硝化工艺过程，可以降低曝气需氧量和碱度用量。由于MBR处理负荷高，通过超滤膜代替二沉池进行泥水分离，生物量大，不但处理效果明显优于常规生物处理工艺，而且可以减少反应器容积及占地面积。322物化法主要有化学混凝沉淀、砂过滤、电解氧化、化学氧化还原、活性炭吸附、离子交换、膜过滤等等多种方法。物化处理可大幅度去除渗滤液中的污染物质，而且受水质水量变化的影响小，出水水质稳定，但单独使用物化法的处理成本较高，一般用于渗滤液预处理或深度处理。下面是常见的几种物化法工艺1化学氧化（臭氧，H2O2，紫外线）该工艺用在好氧生物预处理之后，用来氧化去除那些被生物不能或难以降解的COD和部分的有毒物质。化学氧化过程一般不产生需再处置的剩余物。化学氧化作为一种新型的废水处理技术，还处于研究探索阶段，它的运行稳定性还有待提高。2混凝沉淀通过混凝沉淀去除那些难生物降解的COD、重金属、聚合物和氢氧化钙。实验证明，生物处理后的渗滤液进行混凝沉淀时利用铁盐或铝盐作絮凝剂，即使在BOD5很低25MG/L的情况下，CODCR的去除率仍可以达到50，反应过程中最佳的PH值对于铁盐和铝盐分别为4548和5055，最小的加药量在250500G/M3之间。混凝沉淀工艺的不足之处是会产生大量的化学污泥；出水的PH值较低，含盐量高；氨氮的去除率较低等。单独使用混凝沉淀法将渗滤液处理达到回用水水质是不可能的，因此混凝沉淀法常用作其它深度处理的预处理。3活性炭吸附活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液，它能去除中等分子量的有机物质。如使用过的活性炭不处理再生及重复使用，就成为固体剩余物。由于活性炭很容易受到高浓度废水的污染，运行费用昂贵，因此在渗滤液处理的应用不广泛，一般用于对于出水要求极高的后续处理。4膜工艺膜分离技术具有低能耗、可实行闭路循环、膜组件可组合放大、设备，占地少、无二次污染等特点，在发达国家和地区的垃圾渗滤液净化处理中己得到广泛应用。近年来，国内在膜工艺应用于垃圾渗滤液处理也取得了迅速的发展，包括超滤、微滤、纳滤和反渗透等。但膜处理工艺也需对渗滤液进行强化预处理，否则很容易造成膜污染而使系统瘫痪。因此，目前最可靠的工艺是首选通过生化预处理后再通过膜处理。现对常膜处理工艺介绍如下5反渗透RO随着膜技术的发展，反渗透在渗滤液废水处理的运用首先为人们所接受，反渗透的优点是工艺简单，出水水质容易保证，广泛应用于高难度的污水处理。实践表明，渗滤液经RO膜处理后，其中的有机和无机污染物被有效去除，从而得到净化，可直接排放，对环境无任何污染。RO是利用反渗透膜选择性的透过溶剂而截留离子物质，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。常用的反渗透膜材料有醋酸纤维素、聚芳香酰胺、聚苯并咪唑酮、聚酰胺酰肼、聚酰亚胺等根据进水浓度，反渗透膜可以满足处理的更高要求。但对于未生物预处理的渗滤液，所有的参数会降低，清液得率在6075之间。反渗透膜截留组分为011NM，很好地截留了氨氮，小分子生物降解物质也被阻留在浓水里。反渗透需要的操作压力为1051050MPA。反渗透后如果要进一步降低浓度，可以用高压渗透，压力可高至2000MPA。但由于反渗透仅仅是一个分离过程，污染物并未降解和有效去除，在排出清水的同时，还会有大量的浓缩液。反渗透最大的问题就是浓缩液的处理。为达到有效分离NH3N的目的，须加酸把进水PH调到小于65，也增加了含盐量，使渗滤液中的污染物浓度和电导率不断升高。而且同时渗滤液的腐蚀性不断增大，对处理系统的防腐要求带来很大的挑战。最初，国外一些填埋场采用反渗透浓缩液回灌到填埋场的办法，在开始使用时似乎很好，但它基本不具有污染物去除能力，运行一段时间后，由于NH3N和盐份，特别是硫酸根在渗滤液中不断富积，渗透压不断升高。从而使操作压不断提高，净水回收率下降，直至系统完全破坏。同时，由于反渗透没有生物降解功能，出水中低分子有机物如硫醚、硫化氢等会保留出水的臭味。因此，欧洲一些国家规定反渗透不能单独用于处理渗滤液，其浓缩液必须通过蒸发浓缩和固化处置或焚烧。目前在运行的反渗透系统的浓缩装置普遍投资大，运行费用高，工艺复杂，稳定性不好。同时，浓缩产生的盐由于是水溶性的，不能到填埋场处置，要埋到废盐矿井，处置成本高。6纳滤NF纳滤膜和反渗透膜均属于致密膜范畴，二者的分离机理也相同。但纳滤的截留界限仅为分子大小约为1NM的溶解组分，与反渗透相比，纳滤的最大优点是能将小分子盐随出水排出，避免盐富集带来的不利影响。如用来进一步处理经过超滤的水，可降低COD、重金属离子及多价非金属离子如磷等，达到出水要求。渗透水量在8590之间。操作压力为0520MPA。7超滤（UF）和微滤（MF）超滤和微滤也是一种从溶液中分离出大粒子溶质的膜分离过程，其分离机理是机械筛分原理，超滤和微滤膜具有选择性分离的特点。分离过程如下在压力作用下，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料侧透过滤膜到达低压侧，从而得到透过液；而尺寸比膜孔大的溶质分子被膜截留成为浓缩液。微滤（MF）孔径范围一般为0175M,超滤（UF）筛分孔径为1NM70M，均不能截留渗滤液中所含盐份，只能用来将微生物菌体、沉淀物从污水中分离出来，操作压力在00207MPA之间。近年来微滤和超滤在与好氧生物工艺处理组合应用中显示出强劲的市场竞争力。323土地法渗滤液的土地处理包括慢速渗滤系统SR、快速渗滤系统RI、表面漫流OF、湿地系统WL、地下渗滤土地处理系统UG以及人工快速渗滤处理系统ARI等多种土地处理系统。土地处理主要通过土壤颗粒的过滤，离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过土壤中微生物作用使渗滤液中有机物和氨氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液量。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌和人工湿地。1回灌法回灌法的实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大的生物滤床。渗滤液回灌是用适当的方法将从填埋场底部收集到的渗滤液，再从覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场，借助填埋堆层中的垃圾层及覆盖土层的生物降解、物理化学的吸附、蝥合、离子交换等净化作用来处理填埋场渗滤液的方法。在国外如英国，采用回灌法处理垃圾填埋场渗滤液已得到一定程度的应用；国内对回灌法处理垃圾填埋场渗滤液也作了较多研究，对其去除机理有一定了解。回灌法的优点很多，首先它能加速垃圾填埋场的稳定化进程。对垃圾填埋场进行渗滤液回灌，能够增加填埋场垃圾层的微生物数量，并把渗滤液中的营养成分带回到垃圾堆体中，同时能在填埋场内形成更有利于垃圾降解的环境，如湿度增大、氧化还原电位降低、VFA挥发性脂肪酸和重金属离子浓度下降，从而加快垃圾降解速度，提高填埋场产甲烷速率、填埋场的沉降速率和总沉降幅度，加快垃圾填埋场的稳定化进程。其次，回灌能减少渗滤液量并净化其水质。由于在回灌条件下，填埋场表层土壤的物理状况发生了变化，对填埋场表层覆土的水平衡状况产生影响，提高了表层覆土的湿润度，改变了蒸发条件，从而影响蒸发速率和水分饱和程度。回灌条件控制得好，可使土壤水分达到饱和状态。若表层土含水量超过垃圾持水量，土壤蒸发面属于饱和蒸发面，此时土壤蒸发面与水面蒸发相似，则土壤蒸发可以达到水面蒸发能力，又由于土壤与水的热容量不同以及土壤表面具有较大的表面积，因而土壤的蒸发能力要比同气象条件下水面蒸发大些。此外，在填埋场表土有植被的情况下，回灌的水可被植物截留而最终以植物蒸腾作用的形式得到消耗，植被蒸腾作用也是消减水分的主要手段，植被吸收的水除小部分留在植物体内外，90以上的水分通过蒸腾作用散发。除削减水量之外，渗滤液回灌还可达到净化渗滤液水质的目的。渗滤液回灌使填埋场中垃圾含水率增加，有利于垃圾中生物群落的生长，使得垃圾填埋场成为生物滤床，流经垃圾堆层渗滤液中的有机物可经生物（大部分为厌氧微生物）降解转化为甲烷；渗滤液回灌能促使S042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；渗滤液在回灌条件下，能较快地转变为中性或弱碱性，从而有利于其中的重金属离子生成氢氧化物沉淀；同时，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。因此渗滤液回灌能够降解渗滤液中有机物和重金属离子，达到净化渗滤液水质的作用。2人工湿地法人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低、设备简单、易于维护等优点，用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。人工湿地对处理BOD/COD005的“老化”渗滤液具有较好的去除效果。另外人工湿地对氨氮的去除也有很好的效果，这是因为湿地系统的砾石层和芦苇发达的根系具有巨大的比表面积，芦苇的根系提供了充足的氧，为硝化反硝化菌提供了生存介质和环境。人工湿地系统对于处理“老化”渗滤液具有较好的效果，因此也可作为渗滤液深度处理的方法，但人工湿地需要占用很大的面积。324其他处理技术1氨吹脱氨吹脱的主要作用是去除渗滤液中的氨氮。氨吹脱的工艺过程为首先，在反应槽中用熟石灰将渗滤液PH值调整至105115，这时游离氨将占总氨量的绝大部分约95左右；然后，将渗滤液泵送至填料塔（吹脱塔）顶部，并自上而下与从塔底鼓入的空气（水气比110001500）逆流接触，从而将渗滤液中的游离NH3脱析至空气中。由于吹脱产生的含氨气体会对周围空气环境有影响，因此，需配设氨吸收装置，采用2025稀硫酸作吸收液。研究结果在空气/水体积比为2500的条件下，采用氢氧化钠为中和剂时氨氮去除率为90；采用石灰为中和剂时氨氮去除率为53。氨吹脱的主要缺点是低温时效率急剧下降和运行费用较高。费用较高主要是在吹脱前需要将渗滤液的PH值从83左右中和到11的中和剂消耗和吹脱过程需很大的气水比（吹脱的气水比要在1000以上），远大于生物曝气硝化反硝化的气水比。2蒸发与焚烧蒸发的目的是使污染物在固相浓缩，并同时在冷凝后获得一个可以排放的液相流。到目前为止的国外实验室和中试规模的研究表明，获得一个严格的固相和一个没有污染物的融相是非常困难的。意大利人ANDRETTA等对利用蒸发处理将渗滤液分离为两个相的液流进行了研究，浓缩液回流到填埋场，蒸馏液流进行进一步处理（包括硝化反硝化、消毒和吸附处理单元）。蒸发法还有许多问题需要解决，如高有机物引起的泡沫问题；结垢与腐蚀问题；蒸发表面分层问题；