城市生活垃圾焚烧电厂渗滤液处理工程设计

司亚康，任登凯

(1.河北海之润检测技术服务有限公司，河北 唐山 063000；2.天津工程机械研究院有限公司，天津 300409)

目前城市生活垃圾具有多厨余物、高含水率和较低热值的特点，若采用焚烧法处理，在焚烧电厂需将新鲜垃圾在垃圾仓中储存5 d左右进行发酵熟化，滤出水分、提高热值，以保证后续焚烧炉的正常运行。因此，城市生活垃圾焚烧电厂渗滤液主要来自于垃圾储仓产生的渗滤液和垃圾卸料区的冲洗废水，呈现出高浓度氨氮和高COD，BOD5含量的特点，而且相对COD，BOD5含量，其磷含量偏低而氨氮含量偏高，对于高浓度有机废水一般采用的生化处理工艺而言，这种营养比例失调以及BOD5/COD比率变化幅度较大的可生化性能的不稳定性增加了废水处理的难度[1-2]。

基于实际需求，对某项城市生活垃圾焚烧电厂渗滤液处理工程进行设计，选择处理技术，计算工艺参数。

1 工艺设计方案

1.1 设计规模

考虑生产发展需要，设计渗滤液处理规模为50 m3/d。

1.2 设计水质与排放要求

垃圾渗滤液处理站设计进水水质为：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。

渗滤液处理出水满足《生活垃圾填埋场污染物控制标准》GB16889-2008表2标准，设计出水水质满足COD≤100 mg/L，BOD5≤30 mg/L，SS≤30 mg/L。

2 工艺流程设计及说明

2.1 流程设计

根据企业提供的进、出水水质参数和焚烧电厂垃圾渗滤液的特点，并结合工程实践，确定垃圾渗滤液的处理工艺采用物化法与生化法相结合的工艺技术来实现渗滤液的达标排放。具体工艺流程见图1。

图1 渗滤液处理工艺流程

2.2 流程说明

污水处理：垃圾渗滤液进入调节池进行水质均衡，经提升流经筛网，截留去除絮凝较大的固体物质；受限于后续UASB厌氧反应器处理阶段对进水SS浓度不能过高的要求，渗滤液经筛网过滤后再经混凝沉淀池投加药剂去除水中的部分悬浮物；然后经提升进入到UASB厌氧反应器，利用厌氧反应去除渗滤液中大部分的COD和BOD5，以减轻好氧生物的处理负荷，好氧段采用生物接触氧化工艺对渗滤液进行处理，出水再进入MBR和RO系统，此阶段通过向生物接触氧化池增加回流污泥、截留水中的颗粒物，实现泥水高效分离。废水经多级生化、物化处理后，出水达到设计排放要求。

污泥处置：混凝沉淀池与MBR中产生的污泥进入储泥池，经污泥脱水系统进一步降低污泥含水率，减少污泥体积，脱水后的污泥泥饼送电厂焚烧，污泥脱水系统的上清液输送至调节池与进水一起处理。

3 工艺设计参数

3.1 预处理工艺

3.1.1 调节池

因工程中垃圾储仓产生的渗滤液量高于垃圾卸料区产生的冲洗废水量，需设置调节池以均衡水质。为减少沉泥多的不利影响，需在池底设置推流装置和排泥设备。调节时间设计为6 d，调节池有效容积为300 m3，采用全地下钢筋混凝土结构，内设1台排泥泵，流量为24 m3/h。

3.1.2 混凝沉淀池

铝盐为混凝剂，聚丙烯酰胺为絮凝剂，药剂投加到污水管中，通过管道混合器混合，进入絮凝反应区。池内沉淀区设置PVC六角峰窝状填料，利用多层多格浅层沉淀，提高沉淀效率。设计絮凝反应池1座，有效容积为1.0 m3；沉淀池1座，有效容积为3.0 m3。

3.2 生物处理工艺

3.2.1 UASB厌氧反应器

渗滤液自混凝沉淀池流入UASB厌氧反应器，在反应器内完成pH调节、营养盐投加和渗滤液提升到预期温度三个过程，在反应器内渗滤液中大量的有机物被生物降解转化为沼气。设计UASB厌氧反应器1座，罐体为钢筋混凝土结构，容积负荷为6.6 kg/(m3·d)，尺寸为Φ=6 m，H=12 m，有效容积为340 m3。

UASB厌氧反应器的供料流量由电磁流量计连续监测和记录，进水流量由该电磁流量计和控制阀自动控制。连续监测UASB厌氧反应器出水的pH值和温度。加热恒温系统采用厂区内现有蒸汽源的蒸汽加热。厌氧反应器壳体外围用50 mm厚的聚氨酯泡沫喷涂，用于罐体内混合液的保温，泡沫外侧用彩钢板包裹。

3.2.2 生物接触氧化池

生物接触氧化池的作用是继续降解厌氧反应器出水中的小分子有机物。设计生物接触氧化池1座，钢筋混凝土结构，有效容积为730 m3，水力停留时间为14.5 d，有效水深为5.5 m。

3.3 深度处理工艺

MBR主体部分：5支管式膜，1台60 m3/h循环泵。超滤预处理部分：1台20 m3/h原水泵，1台预处理过滤器，孔径为800 μm。膜清洗系统：1台30 m3/h清洗泵，1台超滤清洗箱，1套钛加热棒加热系统。RO膜主体部分：6支RO膜，1台2.1 m3/h增压泵，1台2.1 m3/h高压泵。

3.4 污泥处理工艺

污泥处理工艺见图2。

图2 污泥处理工艺

3.4.1 储泥池

调节池、混凝沉淀池、生化系统产生的剩余污泥收集于储泥池中，用污泥输送泵定时抽取进行脱水处理，池内设1台20 m3/h的污泥泵和1台0.5 kW的搅拌器。设计储泥池长×宽×高为2.0 m×2.0 m×3.5 m，容积为12 m3。

3.4.2 污泥脱水系统

污泥脱水系统采用污泥脱水机对储泥池的污泥进行脱水处理，最终产生含水率≤80%的干泥，送往电厂焚烧。设计污泥脱水机1套，带宽为500 mm，不锈钢304机架。

3.4.3 投药系统

(a)聚合氯化铝(PAC)加药装置

PAC的作用是沉淀水中的颗粒物质，降低COD和SS。投加点设置于絮凝反应池的进水管路中，PAC配置浓度为10%，溶液使用量为10～50 L/h。

(b)聚丙烯酰胺(PAM)加药装置

PAM具有在颗粒间形成比较大的絮体由此加速沉淀的作用。投加点设置于絮凝反应池的进水端，PAM配置浓度为0.5%，溶液使用量为10～50 L/h。

(c)调节pH加药装置

NaOH加药装置：本项目垃圾渗滤液呈微酸性，为了满足后续的物化和生化处理工艺所需的pH的要求，需要投加一定量的碱液至反应系统前端。投加点设置于混凝沉淀池和UASB厌氧反应器的进水管，NaOH配置浓度为20%，溶液使用量为0.001～1 L/h。

HCl投加系统：HCl用槽车由卸料泵输送至HCl贮罐。贮罐中设有液位计，以连续监测物料的液位。由计量泵向厌氧反应器中投加HCl，以调节pH。该贮罐设有排空管。贮罐产生的酸雾在酸雾吸收器中用工业水吸收。

(d)H3PO4投加系统

因垃圾渗滤液营养成分比例不平衡，需投加磷酸盐调整营养配比，促进生物接触氧化池中的微生物生长。投加点设置于生物接触氧化池前端，H3PO4投加浓度为85%，溶液使用量为0.5～5 L/h。

3.5 沼气收集系统

3.5.1 沼气稳压柜

沼气稳压柜容积为5 m3，带有可活动的浮顶，浮顶上设置混凝土配重块，使沼气系统中保持250～300 mm水柱的压力。沼气气囊的气位由超声物位计连续监测。

3.5.2 沼气燃烧器

沼气燃烧器最大燃烧能力为80 m3/h。沼气稳压柜的气位自动控制沼气燃烧器的操作，当沼气稳压柜气位达到较高水平，主燃烧器控制阀自动打开，沼气由点火器点燃，然后沼气稳压柜气位缓慢下降，当达到某个水平，主燃烧器控制阀会自动关闭，而沼气火苗继续燃烧。沼气的燃烧温度会高于815 ℃。

3.5.3 冷凝水箱

冷凝水箱收集从厌氧反应器产生的沼气饱和水气，当沼气温度下降时水冷凝析出。在水箱中设有650 mm深度的水封，防止沼气从排水管泄漏(排水来自沼气管路)。

4 运行效果

工程经过调试后，对出水指标进行监测，结果见表1。监测数据表明，采用混凝沉淀池+UASB+生物接触氧化池+MBR+RO工艺处理城市生活垃圾焚烧电厂渗滤液，出水水质低于排放标准。

表1 出水效果 mg/L

5 效益分析

考虑电费、污水处理工作人员费用、维修费、污泥处理处置费等，实际废水处理的总成本为25.8元/m3。

6 结论

工程运行效果表明，在设计负荷范围内，处理设施运行稳定。采用物化法与生化法相结合的工艺技术可实现城市生活垃圾焚烧电厂渗滤液中主要污染物的去除，各处理构筑物对渗滤液中有机污染物的处理效果均能达到预期设计要求。