横店垃圾渗滤液处理设计方案.doc

横店垃圾填埋场渗滤液处理工程横店垃圾填埋场渗滤液处理工程 设 计 方 案 东东阳阳市市欧欧德德尚尚环环保保节节能能工工程程有有限限公公司司 二二 0 0 0 0 九九年年 十十 月月 目目 录录 第一章第一章 概述概述 3 1 城市概况及自然条件 3 2 工程概况 4 3 设计依据 7 4 设计原则 8 5 设计范围 8 第二章第二章 工程方案比选工程方案比选 9 第三章第三章 工程设计工程设计 20 1 推荐处理工艺 20 2 工艺构筑物设计 27 第四章第四章 建筑与结构设计建筑与结构设计 37 1 主要建筑材料 37 2 建筑设计 37 3 结构设计 38 第五章第五章 电气与自控设计电气与自控设计 41 1 设计依据 41 2 设计范围 41 3 电源 41 4 负荷计算 41 5 照明 接地系统 电缆敷设以及继电保护 41 6 仪表 自控 42 第六章第六章 投资概算投资概算 43 1 编制依据 43 2 土建估算 43 3 工艺设备估算 44 4 总投资估算 45 第七章第七章 运行费用分析运行费用分析 47 第八章第八章 运行组织管理以及人员培训运行组织管理以及人员培训 48 第一章第一章 概述概述 1 城市概况及自然条件城市概况及自然条件 1 1 城市概况城市概况 横店位于中国浙江中部的东阳市内 与中国小商品城义乌相距 36 公里 距 省会城市杭州 160 公里 距金华 90 公里 处于江 浙 沪 闽 赣四小时交通 旅游经济圈内 自 1996 年以来 横店集团累计投入 30 个亿资金兴建横店影视城 现已建成广州街 香港街 明清宫菀 秦王宫 清明上河图 梦幻谷 屏岩洞府 大智禅寺 明清名居博览城等 13 个跨越几千年历史时空 汇聚南北地域特色的 影视拍摄基地的两座超大型的现代摄影棚 已成为目前亚洲规模最大的影视拍摄 基地 被美国 好莱坞 杂志称为 中国好莱坞 2004 年初横店影视城被确立为 中国唯一的国家级影视产业实验区 影视产业的崛起 也推动了横店休闲旅游业 的发展 横店影视城已成为首批国家 AAAA 级旅游区 方圆 10 平方公里的横店 镇 拥有十余家星级宾馆 横店影视城正在成为一处独有魅力的中国超大型影视旅游主题公园和中国 娱乐休闲之都 1 2 自然条件自然条件 东阳以丘陵和盆地为主 属于热带季风气候区 气候温和 雨量充沛 空 气湿润 四季分明 光照充足 年平均气温 17 年平均日照 2002 小时 47 年平均降雨量 1600 毫米 春季 71 天 3 月 25 日开始 6 月 3 日终 冷暖气团 交替频繁 风向多变 温度变幅大 降水明显增多 降水量约占全年 33 夏 季 109 天 6 月 4 日开始 9 月 20 日终 一般 6 月中旬入梅 7 月上旬出梅 梅雨期 21 天左右 阴雨连绵 雨量充沛 有大暴雨出现 降水量约占全年的 35 盛夏 由副热带高压控制 常持续高温 酷热 干旱 常年有 20 40 天 干旱期 旱情 平原多于山区 并受西太平洋热带风暴影响 有暴雨 局地性 雷暴或大风等灾害性天气 秋季 64 天 9 月 21 日开始 11 月 23 日终 四季中 最短之季 因副热带高压和高空西风带逐渐南移 大陆冷高压开始影响 常在 稳定的变性高压控制下 少雨 多日照 风小 秋高气爽 天气稳定 平均降 水量占全年 18 因副热带高压势力较强也出现 秋老虎 气温 有的年份由于 北方冷空气势力较强与南方暖湿气流交汇而出现秋风秋雨连绵的天气 冬季 121 天 11 月 24 日开始 3 月 24 日终 常处于冷高压控制 多晴朗 寒冷 干燥天气 平均降水量占全年的 14 常年平均有 1 2 次强降温造成大雪 冷 冻或大风天气 也有多有雨雪的 烂冬 年 2 工程概况工程概况 2 1 工程建设必要性工程建设必要性 为了解决垃圾污染问题 横店集团建设了卫生填埋场 该垃圾卫生填埋场 位于东阳市横店工业园区内 以处置工业垃圾场为主 生活垃圾为辅 该垃圾 场建设工程分为二期 第一期建设工程规模为 3000 m2 已经建成并投入使用 第二期建设工程规模为 30000 m2 也于最近建成并开始运行 伴随着垃圾卫生 填埋场的运行 垃圾渗滤液的二次污染问题逐渐凸现 垃圾渗滤液的组分复杂 污染物浓度高 色度大 毒性强 不仅含有大量有机污染物 还含有各类重金 属污染物 是一种成分复杂的高浓度有机废水 垃圾渗滤液处置不当 不但影 响地表水质量 还会危及地下水安全 若不加处理而直接排入环境 则会造成 严重的环境污染 因此 建设填埋场渗滤液处理工程已势在必行 刻不容缓 2 2 工程建设规模工程建设规模 影响垃圾渗滤液产生量的条件众多 主要包括降水量 地表条件 填埋操 作方式和垃圾自身含水量等 其中自然降水量是影响垃圾渗滤液产生量的决定 性因素 垃圾渗滤液的产生量估算方法主要有水平衡计算法 经验公式法等 本设计采用经验公式法对渗滤液的产生量进行估算 即年平均日降水量法 计 算公式如下 Q 10 3I C1 A1 C2 A2 式中 Q 为渗滤液日平均产生量 m3 d I 为日平均降雨量 mm d A1 为 新填埋面积 A2 为老填埋面积 已封场 m2 C 为渗出系数 一般在 0 2 0 8 之间 封顶的填埋场则在 0 3 0 4 之间 表表 1 1 金华地区历年降水量和蒸发量金华地区历年降水量和蒸发量 年代 项目 60708090近 47 年 平均降水量1372 614221446 21499 61600 平均蒸发量1744 11653 21435 61454 7 大小比值降 蒸降 蒸降 蒸降 蒸 分析 80 90 年代的蒸发量逐渐减少 水气条件逐步改善 取值 C1 0 5 C2 0 3 注 C2 一般按照 C2 0 6C1 的原则取值 根据上表中的水文气象资料 东阳市 47 年来年平均降雨量为 1600mm 水 气条件逐步改善 取值 C1 0 5 C2 0 3 表表 1 2 东阳市东阳市 47 年来月平均水量年来月平均水量 项目5 月6 月7 月 47 年来月平均水量 mm 194 14231 785 04 横店垃圾填埋场汇水面积 33000m3 分为两区 A1 新 区面积 30000m2 A2 已封场 区面积 3000m2 计算日最大渗滤液产生量 则将最大 月平均降雨量转化为日平均降雨量 由表 1 2 可知 最大月平均降雨量 231 7mm 具体数值见下表 由此计算出填埋期间的日平均渗滤液产生量和日最大渗滤液产生量 Q平均 1600 365 0 5 30000 0 3 3000 10 3 70m3 d 由上可知 按东阳市 47 年平均降雨量计算 每天渗滤液产生量为 70 m3 d 本设计按 100 m3 d 考虑 根据企业提供的数据 晴天每天渗滤液产生量 为 5 6 m3 d 最大为 8 m3 d 按照 20 m3 d 考虑 故设计规模按 120m3 d 计算 2 3 设计进水水质设计进水水质 垃圾渗滤液水质随水量的变化而变化 而水量主要受降雨量影响 晴天产 生的渗滤液水量较小 污染物浓度则较高 根据业主提供的资料 在连续晴天 的情况下 产生的渗滤液 CODcr 高达 20000 mg L 氨氮约为 5000 mg L 雨季 产生的渗滤液水量较多 产生的渗滤液 CODcr 值约为 2000 mg L 氨氮约为 300 mg L 表 1 3 为我公司现场采集水质分析结果 表表 1 3 垃圾渗滤液水质分析结果垃圾渗滤液水质分析结果 序号CODcr mg L 氨氮 mg L 1119602370 298701430 318850 3785 由于我公司现场采样时间均为晴天 故渗滤液污染物浓度较高 根据国内 同类工程资料 以及现场采样分析结果 确定本工程的进水水质指标 具体数 值见表 1 4 表表 1 4 垃圾渗滤液处理站进水水质指标垃圾渗滤液处理站进水水质指标 序号污染物进水水质 1pH6 9 2CODCr10000 mg L 3BOD55000 mg L 4NH4 N2400 mg L 5SS5000 mg L 2 4 设计出水水质设计出水水质 垃圾渗滤液处理站处理出水水质执行 污水排入城市下水道水质标准 CJ3082 1999 见表 1 5 表表 1 5 垃圾渗滤液处理站出水水质指标垃圾渗滤液处理站出水水质指标 序号污染物进水水质 1pH6 9 2CODCr500 mg L 3BOD5300 mg L 4NH4 N35 mg L 5SS400 mg L 6磷酸盐8 0 mg L 7色度80 倍 8 油脂100 mg L 3 设计依据设计依据 1 污水综合排放标准 GB8978 1996 2 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 2008 3 恶臭污染物排放标准 GB14554 93 4 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规模 CECS138 2002 5 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 6 室外排水设计规范 GB50014 2006 7 水处理设备制造条件 GB2932 86 8 横店垃圾填埋场的相关资料 9 相关设计规范 10 现场取样分析数据 试验小试结果 4 设计原则设计原则 1 符合国家关于环境保护政策以及国家有关法规 规范和标准 2 符合垃圾场实际情况以及城镇总体规划 3 处理能力和处理效果好 最终出水达到 生活垃圾填埋污染控制标准 GB16889 2008 4 由于渗滤液水质变化幅度大 所选工艺除了需有简单 可靠 高效 低耗 等性能外 还需有较强的适应性和较大的灵活性 以抗冲击负荷 并容易 改造 适应水质变化 5 引进 消化和创新关键设备 使污水处理设备先进 可靠 维护方便 6 妥善处置渗滤液处理中产生的污泥 避免二次污染 7 合理布置垃圾渗滤液处理站单元 减少占地面积 降低运行费用 并兼顾 工艺单元调整的灵活性 5 设计范围设计范围 本工程范围是垃圾填埋场渗滤液调节池到污水站排污口所涉及的工艺 设 备 电气及构筑物的设计 不包括蒸汽引入系统及管道 第二章第二章 工程方案比选工程方案比选 在城市垃圾卫生填埋处理中 由于压实 降水和微生物分解作用 垃圾层 中会渗出一定量的高浓度有机废水 称为垃圾渗滤液 其对土壤 地下水 地 表水 大气 生物等的二次环境污染十分严重 并可通过食物链直接或间接地 进入人体 危害人类健康 由于垃圾渗滤液水质复杂 处理难度大 尤其是对 老龄垃圾渗滤液 其高氮和难降解有机物已成为工程治理的难点 因此 研究 探索和筛选适合我国国情的效率高 能耗低 投资省的垃圾渗滤液处理技术具 有特别重要的意义 根据具体水质 垃圾渗滤液可选用不同的处理工艺 广州市兴丰垃圾卫生 填埋场于2000年11月开始建设 于2002年8月建成一期工程并投入营运 设计垃 圾接纳量3000 t d 垃圾渗滤液处理量565 m3 d 由于实际垃圾接纳量达6000 t d 渗滤液量达650 m3 d 需上二期渗滤液处理工程 有鉴于兴丰垃圾卫生填 埋场下游为金坑水库 渗滤液处理出水必须达到回用水标准 国家 生活垃圾 填埋场渗滤液处理工程技术规范 征求意见稿 将该工程作为代表性工程 故此引用兴丰垃圾卫生填埋场二期渗滤液处理工程的方案比选 兴丰垃圾卫生填埋场二期渗滤液处理工程提出了四个处理方案 具体比较 如下 1 UASB SBR CMF RO 工艺 方案一 工艺 方案一 1 1 工艺流程工艺流程 方案一选用 UASB SBR CMF RO 工艺 详见图 2 1 渗滤液均衡池 UASB 系统 SBR 系统 CMF 系统 pH 调节 污泥脱水 干污泥填埋 RO 系统 浓缩液混凝 压滤后填埋 达标回用 图图 2 1 UASB SBR CMF RO 工艺流程工艺流程 1 2 工艺说明工艺说明 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 上流式厌氧污泥床 系统中 反应器 COD 负荷 10 15 kgCOD m3 d COD 去除率 70 BOD 去除率 75 经厌氧处理后渗滤液进入 SBR 系统 在此利用生物反应进一步去除 BOD5 COD 和 NH4 N 水力停留 时间 10 5d 在 SBR 序批式反应器 系统中 以好氧 缺氧交替运作 在好氧条件下 微生物进行硝化作用 在缺氧条件下 微生物进行反硝化作用 实现废水脱氮 为了防止高氨氮浓度对生物处理系统的抑制作用 SBR 池采用高污泥龄 30d 以保证反应器中有数量足够且性能稳定的脱氮菌 进行硝化和反硝化作用 同 时去除部分较难生物降解的有机物 经生物处理后的渗滤液进入 CMF 连续微滤 系统 进行反渗透系统的前 处理 采用 0 2 m 中空纤维膜 隔除渗滤液中大于 0 2 m 的固体 菌体和不溶 性有机物 经生物和微滤处理的渗滤液进入 RO 反渗透 系统 该系统采用 宽幅螺旋卷式复合膜 设计最大工作压力 35 Bar 最大去除率 80 清洗周期 1 2 周 膜工作寿命 1 2 年 RO 出水可直接回用 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 该工艺的特点是 1 UASB 系统能耗低 效率高 与 SBR 系统结合 工艺既经济又灵活 是去除有机物及氨氮的有效方式 2 SBR 系统是生物脱氮的关键 它将各种形态的氮最终转化为 N2 彻 底解决渗滤液中的氮污染问题 3 CMF RO 系统可确保出水水质稳定达标 4 剩余污泥量小 1 3 各工段出水水质各工段出水水质 UASB SBR CMF RO 工艺各工段的出水水质见表 2 1 表表 2 1 各工段出水水质各工段出水水质 水质指标原水UASBSBR微滤反渗透 COD mg L 200006000 700 60040 BOD5 mg L 120003000 200 1508 TSS mg L 2000500 110 11 NH4 N mg L 21001890 50 508 2 蒸发蒸发 RO 处理工艺 方案二 处理工艺 方案二 2 1 工艺流程工艺流程 方案二选用 蒸发 RO 工艺 详见图 2 2 图图 2 2 蒸发蒸发 RO 工艺流程工艺流程 调节池出水热交换器 浓缩液 RO 系统 焚烧 蒸发器冷凝器 浓缩液浓缩液出水回用 焚烧 2 2 工艺说明工艺说明 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 预处理后的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 温管束外表面而蒸发 蒸汽收集后通过离心压缩机压缩进入管束 进行持续蒸 发循环 渗滤液喷洒到管束外表面 对管束中的蒸汽有降温作用而使管道内蒸 汽冷凝 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 系统 该系统采用宽幅螺旋卷式复合膜 设计 最大工作压力 35 Bar 最大去除率 80 清洗周期 1 2 周 膜工作寿命 1 2 年 RO 出水可直接回用 蒸发器底部所收集的浓缩液及 RO 浓缩液可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 该工艺的特点是 1 全部采用物化处理 处理效果不受进水水质波动的影响 2 剩余污泥量小 3 浓缩液得到彻底处置 无须回灌 2 3 各工段处理效率各工段处理效率 蒸发 RO 工艺各工段的处理效率见表 2 2 表表 2 2 各工段处理效率各工段处理效率 项目CODCr mg L BOD5 mg L TSS mg L NH4 N mg L 进水200001200020002100 出水5002501520蒸发器 去除率97 5 97 9 99 2 99 0 出水40818 RO 去除率92 0 96 8 93 3 60 0 出水要求5010510 3 MBR UF NF 处理工艺方案 方案三 处理工艺方案 方案三 3 1 工艺流程工艺流程 方案三选用 MBR UF NF 工艺 详见图 2 3 污泥脱水 干污泥填埋 NF 系统 浓缩液混凝 压滤后填埋 达标排放 图图 2 3 MBR UF NF 工艺流程工艺流程 渗滤液调节池 反硝化 系统 硝化 系统 UF 系统 pH 调节MBR 系统 3 2 工艺说明工艺说明 渗滤液由调节池泵入生物处理系统 生物处理系统包括硝化池和反硝化池 在硝化池中 通过高活性好氧菌作用 大部分有机物被降解 氨氮和有机氮氧 化为硝酸盐和亚硝酸盐 然后回流到反硝化池 在缺氧环境中还原成氮气排出 实现废水脱氮 MBR 系统通过 UF 超滤 膜分离净化水和菌体 污泥回流可 使生物反应器中的污泥浓度达到 20 g L 经过驯化的微生物菌群 可逐步降解 渗滤液中难生物降解有机物 MBR 系统的 COD 去除率 90 NH4 N 去除率 99 采用高效内循环射流曝气系统 氧利用率可高达 25 MBR 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 MBR 出水无菌体和悬浮 物 进入 NF 纳滤 系统深化处理 出水稳定达标 浓缩液回灌至填埋场 纳滤系统采用特殊纳滤膜 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 85 纳滤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 国外大量工程实例表明 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 NH4 N 达标排放 该工艺的主要特点 1 反应器系统中生物浓度高 可高效去除难降解有机物和氨氮 2 污泥稳定性好 粘度低 易脱水 不易腐败变质 3 出水不存在致病菌污染问题 3 3 各工段处理效率各工段处理效率 MBR UF NF 工艺各工段的处理效率见表 2 3 表表 2 3 各工段处理效率各工段处理效率 项目CODCr mg L BOD5 mg L NH4 N mg L 进水 20000120002100 出水 20001008 MBR 去除率 90 0 99 2 99 6 出水 40108 NF 去除率 98 0 90 0 0 要求总排浓度 501010 4 DT RO 处理工艺 方案四 处理工艺 方案四 4 1 工艺流程工艺流程 方案四选用 DT RO 工艺 详见图 2 4 图图 2 4 DT RO 工艺流程工艺流程 反冲洗水 填埋 出水渗滤液渗滤液 储罐 预过滤 系统 一级 RO 系统 二级 RO 系统 pH 调节 浓缩液 混凝压滤系统 出水 4 2 工艺说明工艺说明 渗滤液由调节池泵入储罐 进行 pH 调节 控制 pH 在 6 0 6 5 之间 经 pH 调节的渗滤液加压泵入砂滤器 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 经过滤后的渗滤液由柱塞泵输入 DT RO 两级碟管反渗透 的第一级 RO 反渗透 系统 一级 RO 系统和净水回收率为 80 设计操作 压力为 60 Bar 渗出液进入二级 RO 系统 浓缩液排至浓缩液储存池 二级 RO 系统的净水回收率为 90 设计操作压力为 50 Bar 渗出液进入脱气装置 浓 缩液排至砂滤器的进水端 为避免浓缩液长期回灌所致的氨氮在垃圾填埋场中的积累循环 设置浓缩 液脱氮系统 通过化学沉淀法将渗滤液中的 NH4 N 转化为 MgNH3PO4 6H2O 沉 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 该工艺的特点是 1 预处理比较简单 且不需设生物处理单元 2 DT RO 膜组的结垢较少 膜污染减轻 使反渗透膜寿命延长 3 安装 维修简单 操作方便 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 4 3 各工段处理效率各工段处理效率 DT RO 工艺各工段处理效率见表 2 4 表表 2 4 方案四处理效率方案四处理效率 二级反渗透 项目进水 出水去除率 BOD mg L 12000 599 9 COD mg L 20000 2099 9 NH4 N mg L 2100 599 9 SS mg L 2000 299 9 5方案比较方案比较 四个渗滤液处理工艺方案比较详见表 2 5 表表 2 5 工艺方案比较工艺方案比较 方案一方案二方案三方案四 项目 UASB SBR CMF ROEV ROMBR UF NFDT RO 一 工艺比较一 工艺比较 基本工艺 流程 原水 pH 调节 UASB SBR 反渗透 生产回用 原水 EV 蒸发器 反 渗透 生产回用 原水 MBR 生物膜 反应器 超滤 纳滤 生产回用 原水 砂滤器 二级 反渗透 生产回用 处理原理 生化处理与 反渗透相结合 物理处理与 反渗透相结合 生化处理与 纳滤相结合 采用单纯 反渗透工艺 进水水质 抗冲击负荷能力强 不依赖于生物处理 环境因素和进水参 不依赖于生物处理 影响进水水质影响较小 厌氧后出水有机物 浓度大幅降低 对 SBR 池的处理冲击 较小 抗冲击负荷能力强 可通过调节蒸汽压 力适应进水负荷变 化 数变化对生物系统 影响较大 可通过 调节回流量适应进 水负荷变化 抗冲击负荷能力强 可通过调节反渗透 压力适应进水负荷 变化 浓缩液处 理 浓缩液回灌或燃烧 处理 较彻底 对 环境及填埋场运行 影响较小 浓缩液回灌或燃烧 处理 较彻底 对 环境及填埋场运行 影响较小 浓缩液回灌或化学 沉淀形成稳定的结 晶而去除 残留物 对环境及填埋场运 行有一定的影响 浓缩液回灌或化学 沉淀形成稳定的结 晶而去除 残留物 对环境及填埋场运 行有较大的影响 工艺运行 比较 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 行经验 运行管理 较为方便 有较多的工程及运 行经验 运行管理 比较复杂 有较多的工程及运 行经验 运行管理 较为简单 环境效益 渗滤液在生化阶段 会产生一定的有害 气体及臭味 对大 气环境有一定影响 渗滤液在蒸发阶段 会产生一定有害气 体及臭味 对大气 环境有一定影响 渗滤液在生化阶段 会产生一定的有害 气体及臭味 对大 气环境有一定的影 响 对大气环境影响较 小 二 二 经济经济比较比较 工程投资 总价 4800 万元4400 万元4700 万元4200 万元 工程投资 单价 7 38 万元 m36 77 万元 m37 23 万元 m36 46 万元 m3 运行费用20 28 元 m319 78 元 m321 52 元 m322 24 元 m3 综合比较各方案的工艺特点 对水质波动的适应性 总投资以及单位运行 成本等因素 认为方案一为优选方案 其理由如下 1 渗滤液先进行生物处理 具有较强的适应性和灵活性 可以适应不同 时期的处理需要 经生物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 2 采用 UASB SBR 工艺 有机负荷高 抗冲击负荷能力强 进水水质 影响较小 厌氧后出水有机物浓度大幅降低 对 SBR 池冲击较小 充氧设备能 耗较小 3 采用生物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 可节省生产用水费用 降低 填埋场运行成本 4 该方案虽投资较高 但运行稳定 出水有保证 且有较丰富的工程 运行 管理经验 第三章第三章 工程设计工程设计 我国于二十世纪八十年代中后期 开始建设卫生填埋场 已有多座卫生填 埋场建成并投入使用 随着填埋场的建设 对垃圾渗滤液的处理也进行了有益 的探索 对垃圾渗滤液的水质 水量及处理特性有了比较全面 系统 客观的 认识 但由于垃圾渗滤液的水质水量变化大 氨氮含量高 有机污染物含量高 和难于生物降解的有机物含量高等问题 致使我国大部分垃圾填埋场的渗滤液 处理设施出水达不到排放要求 垃圾渗滤液处理一直是填埋场设计 运行和管 理中非常棘手的问题 因此 根据技术规范和实践经验 设计出适合我国国情 的生活垃圾填埋场渗滤液处理工程至关重要 1 推荐处理工艺推荐处理工艺 1 1 处理工艺流程处理工艺流程 横店垃圾渗滤液处理站出水排入城市下水道 水质执行东阳市城市污水纳 管标准 垃圾渗滤液出水水质达到 COD 500 mg L NH4 N 35 mg L SS 10 5 使氨离子转化为游离氨 NH3 然后送入吹脱塔以喷淋和鼓风的 方式去除游离氨 并为后续 SBR 工艺调整 C N 比 实现废水 COD 和 NH4 N 的去除 为了确保处理出水 COD 500 mg L 可在二沉池中辅以同步化学沉淀 综上考虑 本工程采用如下工艺 渗滤液 碱化吹脱塔 高效厌氧反应器 SBR 池 混凝沉淀二沉池 城市下水道 其工艺流程如图 3 1 所示 1 2 调节池调节池 渗滤液调节池的容积确定根据垃圾填埋场渗滤液的贮存容量综合考虑 按 照多年降雨量产生的渗滤液处理的规模经平衡计算后确定 并应考虑应急情况 下渗滤液的贮存 根据国内外填埋场运行和设计经验 渗滤液产生量计算公式为 Q CIA 1000 式中 Q 为渗滤液产生量 m3 月 I 为月平均降雨强度 mm 月 C 为渗入系数 一般为 0 2 0 8 A 为汇水面积 m2 表表 3 1 47 年来年来 6 月份的降水量情况月份的降水量情况 项目平均6 月 max6 月 second 47 年来 6 月份 mm 231 7503410 5 调节池容积设计按 47 年最大月降雨量核算 47 年来的最大月降雨量 503mm 6 月份的渗出系数 0 6 Q 503 30000 0 6 3000 0 36 10 3 30 320m3 V 320 120 30 6000m3 图图 3 1 厌氧厌氧 SBR 混凝工艺流程混凝工艺流程 渗滤液 pH 调节pH 调节 调节池 碱化 吹脱塔 中和 反应沉淀 池 混凝 反应池 干污泥填埋 高效厌氧 反应器 SBR 系统 沉淀池 污水达标排放 污泥脱水机 按 47 年来最大月降雨量计算 6000m3的调节池能容纳一个月的水量 1 3 碱化吹脱塔碱化吹脱塔 垃圾渗滤液氨氮含量高达 2400 mg L 且 COD NH4 N 比值小于 4 2 若直 接进入生化处理装置 不仅会对微生物起到抑制作用 而且很难实现生物脱氮 因此首先利用鼓风吹脱塔进行部分脱氮 以提高 COD NH4 N 比值和降低氨氮 浓度 工程拟采用圆筒形吹脱塔 直径 2 5 m 高 8 0 m 其中装填一定高度的 球形塑料填料 原水用泵送至吹脱塔顶部进行喷淋布水 在吹脱塔后部安装 2 台鼓风机 强制气流自上而下流经填料 与水滴逆流接触 控制氨氮吹脱效率 的关键因素是水温 气液比和 pH 值 控制水温为 25 左右的条件下 固定气液比 3000 1 pH 值在 9 10 之间 随着 pH 值的升高 氨氮去除的效率急剧升高 当 pH 值达到 10 以上时 氨吹 脱的效率升高变缓 继续提高渗滤液的 pH 值 氨氮的去除效率几乎不变 但这 时塔内因空气中的碳酸气溶解而生成 CaCO3 导致产生水垢问题 因水垢在塔内 附着 设计提高的气液比接触效率与之相抵消 并易使处理过程产生故障 故 pH 值控制在 10 5 左右为宜 氨吹脱效率达到 90 左右 控制在 pH 值为 10 5 水温 25 左右的条件下 当气液比达到 3000 以上时 氨吹脱效率达到 90 以上 气液比继续增加时 氨去除效率增加很少 综合考 虑各种因素 气液比最好控制在 3000 3800 之间 控制废水 pH 值为 10 5 气液比为 3500 当水温为 25 时 氨去除率为 90 以 上 当水温为 20 时 氨去除率为 76 85 当水温为 16 时 氨去除率为 65 73 综合考虑各种因素 氨吹脱控制条件 pH 值为 10 5 水温 25 吹脱时间 为 5 h 气水比为 3000 1 氨去除率达到 80 以上 吹脱后 COD 也得到了部分去除 其去除率为 19 7 吹脱后出水的 COD NH4 N 为 10 4 有利于后续 SBR 池脱氮 1 蒸汽消耗量 在冬季温度较低时 为了保证氨氮脱除效率 宜通过蒸汽加热升温至 25 左右 根据水的比热容可知 1 kg 水升高 1 需要 4 2 kJ 热量 渗滤液总量 120 t d 若渗滤液最低温度按 10 计 升温至 25 需要热量 7 56 106 kJ 1 t 蒸 汽产生 3 165 106 kJ 将 120 t 水由 10 升温到 25 需要 2 4 t 蒸汽 若每年 蒸汽使用时间为 3 个月 则年蒸汽费为 3 2 万元 2 硫酸铵回收 垃圾渗滤液碱化吹脱过程中有含氨废气产生 如不加以处理排放 势必造 成二次环境污染 本方案采用含硫酸的硫铵溶液吸收废气中的氨 使之生成副 产硫酸铵 该副产硫酸铵可以作为复合肥的生产原料 做到资源的综合利用 并降低环保处理费用 经处理后的废气达到 恶嗅污染物排放标准 GB 14554 1993 三级标准 酸性硫酸铵母液 PH 4 由母液循环泵输送到填料吸收塔上部 含氨废 气从吸收塔下部进入吸收液槽的溶液下 先进行鼓泡吸收 经鼓泡吸收过的气 体再沿着填料吸收塔上升与上部喷淋下来的循环母液逆流接触 使废气中的残 余的氨被进一步吸收 从而使气体中的氨含量降低至排放标准 4 0mg m3 以下 最后经除沫装置由排风机将气体排入大气 吸收液槽中的硫酸铵溶液经 过不断的循环吸收 浓度达到饱和后就析出硫酸铵结晶 晶浆通过循环泵送到 养晶槽进一步冷却结晶 并通过下部的放料阀将晶浆送入离心机脱除母液后得 到副产固体硫酸铵 而滤出的母液返回到吸收液循环槽 继续循环吸收 在此 过程中吸收液循环槽内需不断添加浓硫酸 以补充被氨中和的酸度 维持其 PH 4 同时由于在吸收过程中酸和氨的反应是放热反应 过程中会蒸发部分水 分 使吸收液提浓成过饱和溶液 从而析出结晶 为了维持水平衡 视情况还 需补充少量的水 吸收塔吸收塔 高位槽高位槽 循环泵循环泵 引风机引风机 循环结晶槽循环结晶槽离心机离心机 含氨废气含氨废气 排放排放 固体硫酸铵固体硫酸铵 晶浆晶浆 母液母液滴加滴加 98 硫酸硫酸 养晶槽养晶槽 图图 3 2 废气中氨回收工艺流程框图废气中氨回收工艺流程框图 渗滤液氨氮浓度为 2400 mg L 吹脱去除率按 80 计 则每天吹脱 NH3量 为 233 kg 表表 3 2 处理装置运行费用估算 以处理装置运行费用估算 以 230 千克氨千克氨 天计 天计 序号序号名名 称称数数 量量单单 价价费用 元 费用 元 备备 注注 1硫酸 98 H2SO4686 1kg320 元 吨 220 0 2电 56 7 Kwh0 7 元 度40 00 3包装袋20 只2 0 元 只 40 00 4工资与福利2 人60 元 天 人 120 00 5其他费用 50 00 6回收副产硫酸铵951kg550 元 吨 523 05 合 计 53 05 经初步估算 该废气处理装置每天处理费用为 470 0 元 副产硫酸铵回收 费用 523 05 元 二者相抵略有盈余 1 4 高效厌氧反应器高效厌氧反应器 本工程采用国际专利高效厌氧反应器 它由厌氧生物滤池和折流式厌氧反 应器组成 厌氧生物滤池采用进口高性能填料 不仅可以截留和吸附部分有机 物和悬浮颗粒 而且可以对原水进行水解产酸预处理 为后续折流式厌氧反应 器产甲烷创造条件 折流式厌氧生物反应器采用全密闭结构 主要利用高效厌 氧菌完成产甲烷阶段 里面由不同的填料和折板构成 长度 12 m 宽度 3 5 m 高度 1 8 m 高效厌氧反应器吸收了 UASB ABS 等现代高效厌氧生物反应器的特点 综合考虑反应器在高负荷下的运行特点 通过设计合理的反应器高径比 配合 反应区内循环 出水循环 使反应器具有污泥浓度高 基质降解推动力高等特 点 与传统的厌氧反应器相比 滤池内可以保持很高的微生物浓度 污染物降 解能力强 处理能力高 当水温为 20 水力停留时间为 1 0 天 容积 COD 负荷为 4 4 kg m3 d 时 COD 和 BOD5去除率分别为 70 9 和 77 3 当水温升 高至 34 时 COD 和 BOD5去除率上升到 83 3 和 88 4 该厌氧反应器基建投资省 无需设置污泥回流装置和泥水分离装置 能保 持出水 SS 较低 反应器内的污泥 2 3 周清除一次 可应用在农业方面 避免 二次污染 建成后运行过程没有电能消耗 不需要额外的电网建设 操作方 便 无需管理人员和技工支持 本方案设置折流式厌氧反应器 HRT 24h 循环式厌氧生物滤器 HRT 12h 在此运行条件下 当进水 COD 平均浓度为 7200 mg L BOD5平均浓度为 4500 mg L 时 出水 COD 平均浓度为 1440 mg L COD 平均去除率为 80 0 出水 BOD5平均浓度为 540 0 mg L NH4 N 平均去除率为 88 0 1 5 SBR 池池 SBR 工艺的优点是通过设定曝气与停曝时间 可以实现对有机物和氨氮的 同时去除 即在缺氧时段 反硝化菌能利用有机物进行硝氮还原 而在好氧时 段 异养菌和硝化菌能进行有机物分解和氨氮氧化 SBR 系统中的生物菌种较 为多样 食物链较长 污泥可被原生动物和后生动物作为食料消耗 剩余污泥 量少 垃圾渗滤液 NH4 N 含量高 经碱化吹脱塔除氨后出水 NH4 N 为 480 mg L 左右 COD NH4 N 为 3 3 左右 有利于硝化作用 通过超越管引入部分吹脱后 出水补充碳源 强化反硝化作用 综上所述 SBR 池适宜的运行条件为 HRT 72 h 每天设置 2 个周期 每 个周期缺氧时段为 4 h 好氧时段为 6 h 在此运行条件下 当进水 COD 平 均浓度为 1440 mg L NH4 N 平均浓度为 288 mg L 时 出水 COD 平均浓度为 504 mg L COD 平均去除率为 65 0 出水 NH4 N 平均浓度为 28 8 mg L NH4 N 平均去除率为 90 0 1 6 混凝沉淀混凝沉淀 选用 PAC 和 FeCl3两种常用混凝剂进行对比试验 发现在同一药剂用量条 件下 PAC 对 COD 去除率高于 FeCl3 PAC 适宜的投加量为 200 300 mg L 相 应 COD 去除率为 20 30 从而使最后出水 COD 500 mg L 1 7 系统综合效能系统综合效能 采用 原生渗滤液 碱化吹脱塔 高效厌氧反应器 SBR 池 混凝沉淀 出 水 工艺 可有效去除垃圾渗滤液中的主要污染物 COD BOD5 NH4 N 和 SS 使处理出水达到排入城市下水道标准 系统各单元的处理效率见表 3 3 表表 3 3 系统处理效率预测系统处理效率预测 水质指标COD mg L BOD5 mg L NH4 N mg L SS mg L 原渗滤液10000500024005000 吹脱出水8000 480 去除率 20 80 中和反应沉淀出水72004500 4000 去除率 1010 20 厌氧出水14405402881600 去除率 80884060 SBR 出水50410828 8320 去除率 65809080 混凝出水403 297 2 160 去除率 2010 50 排放要求50040035300 最终出水403 297 228 8160 2 工艺构筑物设计工艺构筑物设计 2 1 土建构筑物设计土建构筑物设计 2 1 1 格栅井 尺寸 2 0m 1 2m 2 0m 有效水深 1 5m 结构 R C 数量 2 座 设备配置 粗细格栅各 2 道 2 1 2 集水池 水力停留时间2h 尺寸 2 0m 1 0m 3 5m 有效水深 3 0m 结构 R C 数量 2 座 设备配置 污水提升泵4台 2 1 3 调节池 水力停留时间50d 尺寸 54 0m 25 0m 5 0m 有效水深 4 5m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 穿孔管曝气系统 3套 污水提升泵 2台 2 1 4 pH 调节池 水力停留时间30min 尺寸 1 5m 1 5m 2 0m 有效水深 1 5m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 Ph控制系统1套 2 1 5 中和反应沉淀池 中和反应池 水力停留时间45min 尺寸1 5m 1 5m 2 5m 有效水深2 0m 数量1 座 配套设备数轴式搅拌机 1 台 沉淀池 型式 竖流式 尺寸 4 5m 4 5m 4 5m 结构 钢砼 数量1 台 设备配置 污泥泵 2 台 2 1 6 中间池 水力停留时间30min 尺寸 1 5m 1 5m 2 0m 有效水深 1 5m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 中间提升泵2台 2 1 7 SBR 系统 停留时间3d 容积160m3 尺寸10 0m 4 0m 4 5m 有效水深 4 0m 结构R C 数量2 座 设备配置微孔曝气系统 2 套 滗水器 2 台 2 1 8 混凝反应池 水力停留时间 50min 尺寸 2 0m 2 0m 2 5m 有效水深 2 0m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 搅拌机 2 台 2 1 9 沉淀池 型式 斜管沉淀池 尺寸 4 5m 4 5m 4 5m 有效水深 4 0m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 斜管填料 25m3 污泥泵 2 台 2 1 10 污泥池 型式 竖流式 尺寸 4 5m 4 5m 4 5m 有效水深 4 0m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 污泥泵 2 台 2 1 11 排放井 尺寸 2 5m 1 5m 1 5m 有效水深 0 8m 结构 R C 数量 1 座 设备配置 超声波流量计 pH 在线监测仪 2 1 12 鼓风机房 尺寸 9 0m 6 0m 结构 砖混 数量 1 座 2 1 13 综合用房 含控制室 化验室 脱水机房 加药间等 尺寸 15 0m 6 0m 90m2 结构 砖混 数量 1 座 2 1 14 应急井 功能 为防止暴雨季节产生的山洪对废水处理设施造成影响 在污水处理 厂周围设置泄洪沟 雨水通过泄洪沟收集到雨水池 然后通过泵排放 型式 方形自动排水 设计参数按三年一遇暴雨流量 停留 10min 计算 容积 1800m3 结构 R C 数量 1 座 设备配置 污水泵 3 台 2 用 1 备 2 2 设备及材料选型设备及材料选型 2 2 1 粗细格栅 型式 人工清渣 规格 B 600mm b 10mm b 3mm 材质SUS304 数量 4套 2 2 2 集水池废水提升泵 型式 防腐离心泵 规格 8 0m3 h 10 0m 功率 1 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 3 中间池废水提升泵 型式 离心泵 规格 5 0m3 h 10 0m 功率 0 75kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 4 调节池鼓风机 型式 罗茨鼓风机 三叶低噪音 规格 6 0m3 min 55 0kPa 台 功率 18 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 注 鼓风机进 出风口配消声器及变频器 2 2 5 碱化吹脱塔 型式填料塔 直径 2 50m 8 0m h 材质 PP 数量 1 台 2 2 6 吹脱离心风机 型号规格BF4 72 风量20000 m h 风压940 580 kPa 功率11kW 数量1 台 2 2 7 氨吸收塔 型式填料塔 直径 2 50m 8 0m h 材质 PP 数量 1 台 2 2 8 穿孔管曝气系统 材质 ABS 数量 3 套 2 2 9 中和池搅拌机 型式 竖轴式 规格 1000mm 功率 3 0kW 数量 1 台 材质 C S EPOXY 2 2 10 中和沉淀池污泥泵 型式 卧式离心泵 规格 5 0m3 h 10m 功率 1 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 11 高效厌氧反应池 循环式厌氧生物滤器 水力停留时间12h 尺寸 3 5m 3 5m 3 0m 有效水深 2 5m 结构 C S 数量 2 套 设备配置进口高性能填料 50m3 折流式厌氧反应器 水力停留时间24h 尺寸 12 0m 3 5m 1 5m 有效水深 1 2m 结构 C S 数量 2 套 设备配置进口高性能填料 90m3 设备配置污泥回流泵 2 台 2 2 12 厌氧污泥泵 回流比600 规格20m3 h 30m 功率7 5kW 数量2 台 1 用 1 备 2 2 13 厌氧高效填料 型式颗粒 数量140m3 2 2 14 污泥泵 型式 卧式离心泵 规格 8 0m3 h 10m 功率 1 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 15 O 池鼓风机 型式 罗茨鼓风机 三叶低噪音 规格 8 0m3 min 65 0 kPa 台 功率 30kW 数量 2 台 1 用 1 备 注 鼓风机进 出风口配消声器及变频器 2 2 16 微孔曝气器 型式 膜片式 规格 215 mm 材质 本体 PVC 膜片为橡胶 数量 200 个 2 2 17 滗水器 型式 自动升降 规格 60 0m3 h 10m 数量 2 台 2 2 18 污泥排放泵 型式 卧式离心泵 规格 5 0m3 h 10m 功率 1 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 19 混凝反应池搅拌机 型式 竖轴式 规格 1000mm 功率 3 0kW 数量 1 台 2 2 20 斜管填料 型式 蜂窝斜管 规格 50mm 数量 25m3 2 2 21 混凝沉淀池污泥泵 型式 卧式离心泵 规格 5 0m3 h 10m 功率 1 5kW 数量 2 台 1 用 1 备 2 2 22 PAM 加药系统 贮药槽20m3 PP 结构 1 只 溶解槽1 0m3 PP 结构 1 只 搅拌机 800mm 1 5kW 1 台 加药泵隔膜泵 2L min 30m 0 5kW 2 台 1 用 1 备 2 2 23 PAC 加药系统 贮药槽20m3 PP 结构 1 只 加药泵隔膜泵 Q 2L min 30m 0 5kW 2 台 2 用 1 备 2 2 24 H2SO4加药系统 贮药槽20m3 PP 材质 1 只 加药泵耐酸泵 1 0m3 h 15m 0 5w 2 台 1 用 1 备 2 2 25 石灰加药系统 溶解槽5 m3 PP 材质 1 只 贮药槽20m3 PP 材质 1 只 加药泵防腐泵 1 0m3 h 15m 0 5w 2 台 1 用 1 备 2 2 26 污泥输送泵 型式螺杆泵 规格10m3 20m 3 0kW 数量2 台 2 2 27 污泥脱水机 型式板框压滤机 规格100m2 数量1 台 2 2 28 超声波流量计 型式 明渠式 数量 1 套 2 2 29 电磁流量计 型式 管式 数量 1 套 2 2 30 液位计 型式 浮球式 数量 1 套 2 2 31 pH 计 型式 在线 数量 3 台 第四章第四章 建筑与结构设计建筑与结构设计 1 主要建筑材料主要建筑材料 1 1 混凝土 混凝土垫层 C10 钢筋混凝土 C25 所有盛水的构筑物 混凝土采用 C25 抗渗标号 S6 内掺 12 水泥用量的 VEA 微膨胀剂 1 2 水泥 采用 425 525 普通硅酸盐水泥 1 3 钢材 级钢筋 级钢筋 8 为 I 级钢 fy 210 N mm2 10 25 为 II 级钢 fy 310 N mm2 25 为 II 级钢 fy 290 N mm2 型钢 A3 或 A3F 红丹防锈漆或热镀锌保护 1 4