垃圾渗滤液处理扩建工程工艺方案比选

1、垃圾渗滤液处理扩建工程工艺方案比选广州市兴丰 垃圾卫生填埋场位于广州市中心东北方向约38km 的丘陵山地中，占地面积84 公顷，填埋库容达2000万 m3。是我国第一座在技术和管理上全面与国际接轨的垃圾 填埋场，它采用了高标准的建设，并将其营运承包给知名的境外专业公司。该场于 2000 年 11 月开始建设，于 2002年 8 月一期工程建成并投入营运，运行一年多来，取得了良好的环境效益和社会效益。兴丰场原设计的进场垃圾 接纳量平均为 3000 T/d ，垃圾渗滤液处理能力为 565 m3/d，主要工艺设计参数如表 1 所示。由于广州市规划中的其它垃圾处理设施不能如期建成，在相当长的一段时间内

2、兴丰场将承担6000 T/d 的处理任务，因此渗滤液处理设施的扩建势在必行。扩建后渗滤液总处理能力必须达到1200 m3 /d，场区自北向南流水经谷口排入金坑河，再流至兴丰填埋场东南方向大约900 m 的总库容达 1850 万 m3 的金坑水库。由于下游金坑水库功能环境较为敏感，因此兴丰场渗滤液处理出水必须达到回用水标准。表 1 一期工程渗滤液处理系统设计指标（单位：mg/L ）类别COD CrBOD 5SSNH 3-NTP进水20000120002000210060出水 *5010510-* 注：实际处理后水质均达到回用水标准。1 扩建工程渗滤液水量水质标准1.1 渗滤液水量根据兴丰场运行1

3、 年多来渗滤液产生量、广州降雨量和垃圾 填埋方式等综合考虑确定垃圾 量增加至6000 t 以上时，渗滤液处理水量将增加650 m3/d。1.2 渗滤液进水水质和出水水质渗滤液进水水质和出水水质采用采用表1 中的参数。2 扩建工程处理方案选择原则（ 1）扩建工程工艺必须达到现有渗滤液处理厂的处理能力和处理效果，保持最终出水稳定地达到回用水水质标准；（ 2）选择工艺尽可能简单、技术可靠、管理方便、运行高效低耗的处理流程，并尽可能降低工程投资。（ 3）由于渗滤液水质变化幅度大，选取的工艺必须有较强的适应性和操作上的灵活性，具有一定的抗冲击负荷能力，并且能够容易进行改造，以适应水质的变化。3 扩建工程

4、处理工艺方案介绍3.1 方案一： UASB+SBR+CMF+RO处理工艺工艺流程现渗滤液处理采用的工艺方案为UASB+SBR+CMF+RO ，见图 1。工艺说明渗滤液由调节池泵入均衡池，进行水质水量的均衡和pH 调节，均衡池出水进入UASB 反应池中，在反应池中COD负荷为 1015 kgCOD/m 3d ，BOD 降解可达75%， COD 降解可达70%。经厌氧后渗滤液进入SBR 池，在此利用生物反应进行 BOD 5 、COD 以及 NH 3-N 的去除，停留时间为10.5d，反硝率： 4.51gNO 3/kgVSS.h(20°C)。SBR 反应期的操作以好氧，缺氧交替运作，在好氧

5、情况下，微生物 会产生硝化作用；在缺氧情况下，微生物 会进行反硝化作用以去除氨氮3 。为了防止高氨氮浓度对生化系统可能产生的抑制，SBR 系统采用了高污泥龄设计(30d)，这较生活 污水处理厂的设计为长，可保证反应器中数量足够且性能隐定的硝化和反硝化菌，使微生物 在反应器中的停留时间大于硝化和反硝化菌的最小世代期。高污泥龄设计还可去除较难生化的有机物。经生化处理后的渗滤液进入连续微滤（CMF ）系统，此系统作为反渗透系统的前处理，采用0.2m 中空纤维膜，隔除渗滤液中大于0.2 m 的固体、细菌和不溶性的有机物。经生化和微滤处理的渗滤液进入RO 反渗透系统， RO 系统采用宽幅螺旋卷式复合膜，

6、设计最大工作压力：35 Bar ，最大回收率为80%，清洗周期为12 星期，预期膜的工作寿命为12 年。 RO 出水可直接进行回用，浓缩液经化学沉淀后形成稳定的絮凝体再运至填埋场进行填埋处理。该工艺的技术特点是：（ 1）UASB 能耗低效率高，与SBR 相结合的工艺是既经济又灵活去除有机物及氨氮的有效方式；（ 2）高效的SBR 处理体系是生物脱氮的关键，它将各种形态的氮最终转化为N2 ，彻底解决了渗滤液中的氮污染 问题；（ 3）CMF RO 深度处理系统可确保出水水质稳定达标；（ 4）剩余污泥量小。各阶段的出水水质表 2各阶段出水水质水质指标原水UASBSBR微滤反渗透COD (mg/l)20

7、,0006,000<700<60040BOD 5 (mg/l)12,0003,000<200<1508TSS (mg/l)2,000500<110<11NH 3-N (mg/l)2,1001,890<50<5083.2 方案二：蒸发 +RO 处理工艺工艺流程工艺说明渗滤液由调节池泵入预处理池，通过投加臭氧对氨氮与低分子有机物进行预处理，出水经沉淀后进入热交换器。预处理后渗滤液用泵送入两个热交换器进行预热，交换器同时作为蒸发器浓缩液和冷凝水的冷却器。预热后的渗滤液进入进水池，然后提升进入蒸发器。在蒸发器内，渗滤液通过喷头喷洒在高温的管束外表面而蒸发

8、成蒸气，蒸气经收集后通过离心压缩机压缩进入管束，从而产生持续的蒸发循环。同时渗滤液喷洒到管束外表面对管束中的蒸气起到降温作用而使管道内蒸气冷凝。管道中形成的冷凝水收集后进入脱气器中，减少易挥发有机成分，冷凝液用泵从脱气器经过冷凝液冷却器进入暂存池。经蒸发处理的渗滤液进入RO 反渗透系统， RO 系统采用宽幅螺旋卷式复合膜，设计最大工作压力为35 Bar ，最大回收率为 80%，清洗周期为12 星期，预期膜的工作寿命为12 年。 RO 出水可直接进行回用。蒸发器底部所收集的浓缩液及 RO 浓缩液用循环泵输送入浓缩液冷却器对进水进行预热，冷却后的浓缩液进入焚烧炉焚烧。该工艺的技术特点是：（ 1）全

9、部采用物化工艺处理，进水水质波动对处理效果基本无影响；（ 2）剩余污泥量小；（ 3）浓缩液可以得到彻底的处置，无须回灌。各阶段的出水水质和处理效率表 3各工段处理效率表项目COD Cr(mg/l)BOD 5(mg/l)TSS(mg/l)NH 3-N(mg/l)进水200001200020002100蒸发器出水5002501520去除率97.5%97.9%99.299.0%出水40818RO92.0%96.8%93.3%60.0%去除率出水要求50105103.3 方案三： MBR+UF+NF处理工艺方案工艺流程工艺说明渗滤液由调节池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通过高活性

10、的好氧微生物 作用，降解大部分有机物，并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的。 MBR 反应器通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到20g/l，经过不断驯化形成的 微生物 菌群，对渗滤液中难生物降解的有机物逐步降解。MBR 生化系统COD 设计去除率90%， NH 3-N 设计去除率 99%。采用特殊设计的高效内循环射流曝气系统，氧利用率可高达25%。MBR 的剩余污泥量小，每天排泥量按不同运行期(前，中，后 )为 110 50 m3/d 左右。 MBR 出水无菌体和悬浮物，进入纳滤系统进一步深化处理，出水

11、稳定达标排放，浓缩液则回灌至填埋场。纳滤系统采用特殊纳滤膜和工艺设计，可使盐随净化水排出，不会出现盐富积现象，纳滤净化水回收率可达到85%。纳滤浓缩液量3.7 m3/h，为节省投资及运行费用可将浓缩液回灌至填埋场处置。采用该工艺处理渗滤液，适应性强，能确保不同季节不同水质条件下，出水稳定达标。在国外大量工程实例中发现，即使对于BOD/COD 小于 0.2 的老填埋场渗滤液，经过MBR 与纳滤后也能使COD 、 BOD 和 NH 4-N 达标排放。该工艺主要特点：（ 1）反应器体系中生物浓度高，达到20g/L ，对难生物降解的有机物及氨氮的去除效率高；（ 2）污泥稳定性强，粘度低，易脱水，不易腐

12、败变质。（ 3）出水不存在致病菌 污染 问题。各阶段的出水水质和处理效率表 4 各工段处理效率表项目CODCr(mg/l)BOD 5 (mg/l)NH3-N(mg/l)MBR进水20000120002100出水20001008去除率90.0%99.2%99.6%NF出水40108去除率98.0%90.0%0 %要求总排浓度5010103.4 方案四： DT-RO 处理工艺工艺流程工艺说明渗滤液由调节池泵入储罐中进行pH 调节，控制pH 在 66.5 之间。经pH 调节的渗滤液加压泵入砂滤器，砂滤器可根据压差自动进行反冲洗，反冲洗水进入浓缩液储存池。经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器，经过滤后的渗滤

13、液由柱塞泵输入第一级反渗透（RO）系统。一级RO 系统膜通量为12L/m 2·h，净水回收率为80% ，设计操作压力为60bar。渗出液进入二级RO 装置，浓缩液排至浓缩液储存池。二级RO 系统回收率为90%，膜通量为34.6L/m 2· h，设计操作压力为50bar。渗出液进入脱气装置，浓缩液则排至砂滤器的进水端。膜组的反冲洗在每次系统关闭时进行，清洗由系统自动控制，清洗后的液体排入浓缩液储存池中。为避免浓缩液回灌时长期将高浓度的氨氮在垃圾 填埋场不断积累循环，在浓缩液储存池设置脱氮系统，通过化学沉淀法将渗滤液中的 NH 3-N 转化为 MgNH 3PO4.6H 2O 沉

14、淀，沉淀后形成的结晶性状稳定，可以直接随浓缩液回灌到填埋场，也可以分离出来做肥料。该工艺的技术特点是：（ 1）预处理比较简单，且不需设生化处理单元；（ 2）DT-RO 膜组的结垢较少，膜污染 减轻，使反渗透膜的寿命延长；（ 3）安装、维修简单，操作方便，自动化程度高；（ 4）DT-RO 系统可扩充性强，可根据需要增加一级、二级或高压膜组。各阶段的出水水质和处理效率表 5方案四处理效率表进水二级反渗透出水截留率BOD(mg/L)12000<599.9COD(mg/L)20000<2099.9NH 3-N(mg/L)2100<599.9SS(mg/L)2000<299.94

15、 扩建工程处理工艺方案选择4.1 方案比较以上四个渗滤液扩建工程处理工艺方案汇总比较详见表6。表 6 工艺方案比较方案一方案二方案三方案四项目UASB+SBR+CMF+ROEV+ROMBR+UF+NFDT-RO一、工艺技术比较基本工原水 PH 调节 UASB SBR反渗透生产回原水 EV 蒸发器反原水 MBR 生物膜反应器原水砂滤器二级反艺流程用渗透生产回用超滤纳滤生产回用渗透生产回用处理原生化处理与反渗透相结合物理处理与反渗透相生化处理与纳滤相结合采用单纯反渗透工艺理结合抗冲击负荷能力强，进水水质对其影响较小，厌不依赖于生物处理， 抗 环境因素和进水参数变化对不依赖于生物处理，抗进水水氧后出

16、水有机物浓度大幅降低， 对 SBR 池的处理冲击负荷能力强， 可通生物系统影响较大， 可通过调冲击负荷能力强，可通质影响冲击较小。过调节蒸气压力适应节回流量适应进水负荷的变过调节反渗透压力适应进水负荷的变化。化。进水负荷的变化。浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋浓缩液回灌或燃烧处浓缩液回灌或化学沉淀形成浓缩液回灌或化学沉淀场运行影响较小。理，较彻底，对环境及稳定的结晶而去除， 残留物对形成稳定的结晶而去浓缩液填埋场运行影响较小。环境及填埋场运行有一定的除，残留物对环境及填处理影响。埋场运行有较大的影响。有较多的工程及运行经验，运行管理较为复杂。有较多的工程及运行有较多的工程及运行经验，

17、 运 有较多的工程及运行经工艺运经验，运行管理较为方行管理比较复杂。验，运行管理较为简单。行比较便。渗滤液在生化阶段会产生一定的有害气体及臭渗滤液在蒸发阶段会渗滤液在生化阶段会产生一对大气环境影响较小。环境效味，对大气环境有一定的影响。产生一定的有害气体定的有害气体及臭味， 对大气益及臭味，对大气环境有环境有一定的影响。一定的影响。二、经济比较工程总4800 万元4400 万元4700 万元4200 万元投资运行费20.28 元 /m319.78 元 / m321.52 元/ m 322.24 元 / m3用分析4.2 推荐方案从各方案的工艺特点、对水质波动的适应性、总投资以及单位运行成本等方

18、面进行分析 ，并考虑各方案的环境效益、经济效益等综合因素，经过综合比选后认为方案一为优选推荐方案。其理由如下：（ 1）渗滤液先进行生化处理，该工艺具有较强的适应性和操作上的灵活性，可以适应不同时期的处理需要，经生化处理后的渗滤液进入微滤及反渗滤系统进行深度处理，出水达到回用水标准后可在填埋场内作生产性回用水。（ 2）采用 UASB+SBR 工艺，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，进水水质对其影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，对 SBR 池的处理冲击较小，充氧设备的能耗较小。（ 3）采用生化处理与反渗透相结合，处理后出水可以达到回用水水质标准，在填埋场内作生产性回用，具有良好的环境效益，节省了

19、生产用水的费用，降低了填埋场的直接运行成本。（ 4）此工艺已有丰富的工程及运行经验，运行管理、设备配件供应及人员调配都可与现有工程配套进行。（ 5）该方案虽然投资较高，但运行稳定，出水有保证，且可根据现有工程的经验通过一定的措施降低造价，此外本方案运行成本较低，在经济指标上具有较大的优越性。5 结论（ 1） 从广州市兴丰填埋场的渗滤液处理要求以及环境敏感性、经济技术综合效益等方面进行综合评估，认为方案一即 pH 调节 +UASB+SBR+CMF+RO工艺技术先进、 可操作性强， 完全符合扩建工程项目提出的要求，为优选推荐方案。（ 2） 填埋场建设单位及营运商对本工艺方案有丰富的建设及运行经验，可以提供充足的技术与管理支持。因为我们就这么一辈子，几十年的光景，无法重来，开心也好，不开心也罢，怎么都是活着，那么何不让自己开开心心的过好每一天呢！生活虽辛苦，但我们一定要笑着过，以积极乐观的心态让日子