固體廢棄物課程設(shè)計

1、第 1 頁 共 10 頁固體廢棄物課程設(shè)計垃圾滲濾液處理工藝方案比選班級：環(huán)境工程 091班學(xué)號：0908010234 姓名：王翔設(shè)計時間：2012.1.202012.2.8指導(dǎo)老師 ：王東波第 2 頁 共 10 頁摘要：通過對垃圾滲濾液特點和相關(guān)先進處理方案文獻的研究比較，參考相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用特點和弊端，通過優(yōu)化組合來實現(xiàn)對厭氧型垃圾填埋場的滲濾液處理，得出幾種處理工藝的工藝流程圖，對工藝的技術(shù)特點、各階段出水水質(zhì)和處理效率進行說明，通過比對得出處理效果好、水質(zhì)達標且簡單、技術(shù)可靠、具有一定的抗沖擊負荷能力、 管理方便、運行高效低耗的處理流程。 并得出最終的選擇方案和結(jié)論。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液處

2、理工藝方案比選結(jié)論引言目前國內(nèi)外對垃圾的處理主要有焚燒、填埋、堆肥以及綜合利用等方式。其中, 垃圾衛(wèi)生填埋以其相對費用較低、技術(shù)比較成熟、管理方便等優(yōu)點成為我國現(xiàn)階段采用較廣泛的方式。垃圾填埋過程中產(chǎn)生的大量滲濾液, 是世界上公認的污染威脅大、性質(zhì)復(fù)雜、難于處理的高濃度廢水, 從填埋場的運行到封場后管理, 都需要對滲濾液的產(chǎn)生進行有效控制, 對排出的滲濾液進行妥善處理?！?】1. 滲濾液的水質(zhì)特點滲濾液屬高濃度污水, 主要特點可歸結(jié)為 : 成分復(fù)雜 , 污染物濃度高且變化無規(guī)律, 可生化性差 , 含鹽量高 , 并含有較高濃度的氨氮, 產(chǎn)生量隨季節(jié)性變化較大。滲濾液中的污染物種類超過100 種,

3、 由于垃圾的種類、性質(zhì)及處理方式等諸多因素影響, 滲濾液組分相當復(fù)雜 , 且在一個相對大的范圍內(nèi)變動。滲濾液與其他污水相比的一個重要特點是水質(zhì)水量波動大, 雨季是產(chǎn)生滲濾液的高峰期, 而干旱季節(jié)基本沒有滲濾液流出。填埋場降水是垃圾滲濾液的主要來源，微生物分解和降水淋溶是滲濾液中污染物的主要來源。滲濾液量及污染物濃度與氣候變化、水文條件、季節(jié)變化、垃圾性質(zhì)、垃圾填埋時間、填埋方式、垃圾含水率等諸多因素有關(guān)。同一垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液的性質(zhì)隨著填埋場的使用時間而變化。新填埋場滲濾液呈弱酸性, ph 值約為 6.5 ，可生化性較好，氨氮濃度較高; 老填埋場滲濾液的 ph 值約為8.0 ，可生化性極差

4、, 而氨氮濃度依然較高。【2】2. 滲濾液水質(zhì)設(shè)計要求2.1 垃圾滲濾液水質(zhì)2.1.1 水污染物排放控制要求生活垃圾填埋場應(yīng)設(shè)置污水處理裝置，生活垃圾滲濾液（含調(diào)節(jié)池廢水）等污水經(jīng)處理并符合本標準規(guī)定的污染物排放控制要求后，可直接排放。2.1.2 現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場自2008年7月1日起執(zhí)行 gb16889-2008 即表 1規(guī)定的水污染物排放濃度限值。表1現(xiàn)有和新建生活垃圾填埋場水污染物排放濃度限值第 3 頁 共 10 頁2.2 設(shè)計處理前后垃圾滲濾液水質(zhì)即表2 表 2 設(shè)計處理前后垃圾滲濾液水質(zhì)指標類別codcr (mg/l) bod5 (mg/l) ss (mg/l) nh3-n

5、(mg/l) 進水5000 500 700 500 出水100 30 30 25 說明：厭氧型填埋場，垃圾來源：生活垃圾。 10 萬人口的小城市3. 處理工藝的介紹3.1 方案一： aop baf法 sbr出水【3】高級氧化處理aop(advanced oxidation processes), 高級氧化處理涉及到氫氧自由基的生成與氧化作用，氫氧自由基的強氧化作用可使得處理過的污水中殘留的難降解有機化合物被氧化分解為無機物，被應(yīng)用于消毒處理中。高級氧化處理工藝中重要的一點就是生成氫氧自由基，目前應(yīng)用得較多的有臭氧- 紫外線聯(lián)用技術(shù)，臭氧 - 過氧化氫 - 紫外線聯(lián)用技術(shù)，過氧化氫- 紫外線聯(lián)用

6、技術(shù)以及其他一些使用fenton （芬頓）試劑的反應(yīng)和半導(dǎo)體金屬氧化劑吸收紫外線來生成氫氧自由基的技術(shù)。第 4 頁 共 10 頁曝氣生物濾池 (biological aerated filter)簡稱 baf ，是八十年代末九十年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，并借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水生物處理新工藝。曝氣生物濾池內(nèi)裝填有高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，污水由上向下或者由下往上流過濾料層，濾料層下部設(shè)有鼓風(fēng)曝氣，空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物與填料表面的生物膜發(fā)生生化反應(yīng)得以降解，填料同時起到物理過濾阻截作用。序列間歇式活性污泥法（sbr ）是將水質(zhì)、曝氣、沉淀等功

7、能集于一體的周期循環(huán)式活性污泥法。 sbr法與其他活性污泥法相比，它不僅工藝簡單，而且有較優(yōu)越的工藝特征?？梢愿鶕?jù)進水負荷來調(diào)整系統(tǒng)運行參數(shù)。3.1.1 工藝流程如圖 1 滲濾液濾液出水泥餅外運圖 1 方案一流程圖3.1.2 工藝說明該工藝首先利用化學(xué)預(yù)氧化去除部分有機物，更為關(guān)鍵的是將難降解有機物分解為容易降解的有機物，提高難生物降解有機物的可生化性，然后通過后續(xù)的曝氣生物濾池進行生化處理，在垃圾滲濾液經(jīng)過化學(xué)氧化后可生化性大大提高的基礎(chǔ)上去除包括難降解有機物在內(nèi)的大部分污染物。3.1.3 技術(shù)特點垃圾滲濾液的處理既有常規(guī)廢水處理技術(shù)的共性，又有其自身顯著的特點。在通常情況下，一般采取預(yù)處理

8、 生物處理 (sbr) 后續(xù)處理的工藝流程。但是由于垃圾滲濾液的復(fù)雜性，特別是運行十年左右的老齡垃圾填埋廠，由于其滲濾液的生化性越來越差，因此，經(jīng)過常規(guī)生物處理以后往往無法達標排放，需要進行深度處調(diào)節(jié)池格柵高級化學(xué)預(yù)氧化sbr 反應(yīng)池曝氣生物濾池鼓風(fēng)機污泥濃縮池污泥脫水第 5 頁 共 10 頁理。相對于垃圾滲濾液最常用的反滲透膜法處理以及化學(xué)氧化法處理，“高級氧化(aop)曝氣生物濾池 (baf)工藝”具有顯著的優(yōu)勢，該工藝是解決垃圾滲濾液深度處理難降解有機物去除的高新技術(shù)工藝?！案呒壯趸貧馍餅V池工藝”將常規(guī)的化學(xué)氧化預(yù)處理和生物處理聯(lián)合使用，為垃圾滲濾液達到一級排放標準提供一種經(jīng)濟而有效

9、的處理工藝。該聯(lián)合工藝不但具備化學(xué)氧化對難降解有機物去除的高效性，而且又具備了一般生物處理的經(jīng)濟性，具有廣闊的應(yīng)用前景。高級氧化不采取將cod 直接礦化的方式，而只是作為預(yù)處理， 降低部分 cod ， 同時改進廢水的可生化性， 因此其費用是一般化學(xué)氧化的1/5 1/3 ， 經(jīng)過高級氧化處理以后， 后續(xù)采用對于低濃度廢水最高效的曝氣生物濾池(baf)工藝，進一步降低垃圾滲濾液的cod ，使出水穩(wěn)定達到一級排放標準。3.1.4 各階段出水水質(zhì)和處理效率采用高級氧化 (aop)曝氣生物濾池 (baf)對垃圾滲濾液序批式活性污泥法(sbr)出水進行深度處理， 在深度處理進水的cod 為 600800m

10、g/l，色度 2001000倍，nh3n為 2050mg/l的情況下，出水達到cod 低于 100mg/l，色度低于 40 倍， nh3n低于 10mg/l，該工藝處理每噸水的投資費用約3000 元，為反滲透工藝的五分之一。每噸水的處理費用為23 元，約為反滲透法的十分之一。3.1.5 技術(shù)應(yīng)用費用該技術(shù)應(yīng)用廣東某垃圾填埋廠的垃圾滲濾液的深度處理，填埋廠的水量為200t/d ，深度處理的進水為cod 為 600800mg/l，nh3n為 20mg/l，ss為 200400mg/l，色度 400 倍，經(jīng)過該工藝的處理后出水的cod 低于 90mg/l，nh3n低于 10mg/l，ss低于 20m

11、g/l，色度低于 10倍，穩(wěn)定達到一級排放標準。該工程的投資成本不到一百萬，運行成本為每噸水23 元，相對于反滲透處理投資五百萬，運行成本二十多塊錢每噸水，具有可觀的經(jīng)濟效益和重大的社會效益。3.2 方案二： mbr+uf+nf處理工藝方案【4】3.2.1 工藝流程滲濾液干污泥填埋濃縮液混凝壓濾后填埋達標排放圖 2 方案二流程圖調(diào)節(jié)池反硝化池硝化池uf 超濾系統(tǒng)污泥脫水nf 納濾系統(tǒng)回流mbr 生化系統(tǒng)第 6 頁 共 10 頁3.2.2 工藝說明滲濾液由調(diào)節(jié)池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通過高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機物，并使氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽

12、，回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達到脫氮的目的。mbr 反應(yīng)器通過超濾膜分離凈化水和菌體，污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達到 20g/l ，經(jīng)過不斷馴化形成的微生物菌群，對滲濾液中難生物降解的有機物逐步降解。 mbr 生化系統(tǒng) cod 設(shè)計去除率 90% ，nh3-n 設(shè)計去除率 99% 。采用特殊設(shè)計的高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng)，氧利用率可高達25% 。mbr 的剩余污泥量小，每天排泥量按不同運行期( 前，中，后 ) 為 110 50 m3/d 左右。 mbr 出水無菌體和懸浮物，進入納濾系統(tǒng)進一步深化處理，出水穩(wěn)定達標排放，濃縮液則回灌至填埋場。納濾系統(tǒng)采用特殊納濾膜和工藝設(shè)

13、計，可使鹽隨凈化水排出，不會出現(xiàn)鹽富積現(xiàn)象，納濾凈化水回收率可達到85% 。納濾濃縮液量 3.7 m3/h ，為節(jié)省投資及運行費用可將濃縮液回灌至填埋場處置。采用該工藝處理滲濾液，適應(yīng)性強，能確保不同季節(jié)不同水質(zhì)條件下，出水穩(wěn)定達標。在國外大量工程實例中發(fā)現(xiàn)，即使對于bod/cod 小于 0.2 的老填埋場滲濾液，經(jīng)過 mbr 與納濾后也能使 cod 、bod 和 nh4-n 達標排放。該工藝主要特點：（1）反應(yīng)器體系中生物濃度高，達到20g/l，對難生物降解的有機物及氨氮的去除效率高；（2）污泥穩(wěn)定性強，粘度低，易脫水，不易腐敗變質(zhì)。（3）出水不存在致病菌污染問題。3.2.3 各階段的出水水

14、質(zhì)和處理效率即表3 表 3 各工段處理效率表項目codcr(mg/l) bod5(mg/l) nh3-n(mg/l) mbr 進水20000 12000 2100 出水2000 100 8 去除率90.0% 99.2% 99.6% 第 7 頁 共 10 頁nf 出水40 10 8 去除率98.0% 90.0% 0 % 要求總排濃度50 10 10 3.3 方案三：混凝 / 化學(xué)氧化 / 曝氣生物濾池深度處理工藝方案【5】3.3.1 工藝流程氨吹脫 /sbr / 氧化塘工藝處理出水先經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。然后采用混凝工藝去除 sbr 出水中的懸浮物，以減輕后續(xù)fenton化學(xué)氧化的負荷，降低

15、處理成本。接著采用 fenton氧化/baf工藝處理，一方面由于經(jīng)過長時間的生化處理，廢水中殘留的有機物主要為難生物降解污染物，一般方法難以處理；另一方面若單獨使用fenton化學(xué)氧化成本太高, 二者聯(lián)用不僅可以有效提高廢水的可生化性, 而且可以大大降低處理成本。工藝流程如圖3所示。聚鐵碳酸鈉滲濾液濾液泥餅外運出水圖3 方案三流程圖3.3.2 工藝說明該工藝包括混凝、 fenton氧化、曝氣生物濾池 3部分, 處理工藝簡明、高效、操作方便 , 能實現(xiàn)較高水平的自動化控制?；炷B濾液經(jīng)過垃圾填埋場原有設(shè)施處理后, 水中懸浮的有機物含量還比較高, 從而導(dǎo)致cod 高達600800 mg/l。為降

16、低有機負荷 , 節(jié)省后續(xù)處理成本 , 采用混凝工藝去除懸調(diào)節(jié)池沉淀池fenton反應(yīng)池隔板反應(yīng)池沉淀池沉淀池緩沖池曝氣生物濾清水池壓濾機第 8 頁 共 10 頁浮物, 藥劑費用低 , 操作也簡單。沉淀池采用平流式 , 表面負荷為 0. 63 m3 / (m2 h) ,停留時間為 5. 5 h 。fenton氧化?；炷龑θ芙庑杂袡C物的去除效果差, 而經(jīng)過原有處理設(shè)施處理后的滲濾液中難降解的溶解性cod 依然可達 200300 mg/l, 難以達到一級排放標準 , 因此需采用化學(xué)氧化工藝進一步處理。倘若要將cod 完全氧化 , 則化學(xué)氧化的成本將急劇上升 , 因此選擇化學(xué)氧化只用來使難降解的溶解性

17、有機物部分氧化成小分子的碳氫化合物 , 提高廢水的可生化性。目前可工業(yè)化用于處理垃圾滲濾液的氧化劑主要有fenton試劑和臭氧。綜合考慮到處理成本和效果, fenton 試劑要優(yōu)于臭氧。曝氣生物濾池 。經(jīng)過化學(xué)氧化后 , 廢水的可生化性大大提高, 再經(jīng)曝氣生物濾池處理 , 可進一步降低 cod 、去除ss ?；瘜W(xué)氧化 / 曝氣生物濾池聯(lián)用 , 不僅可以去除難降解的溶解性有機污染物, 而且可使廢水處理費用大大降低。曝氣生物濾池共有2座,并聯(lián)使用 , 有效池容為 25 m3 / 座, 停留時間為 3h,采用上向流式 , 氣水比為 5 1。4. 方案選擇4.1 方案比較以上三個滲濾液擴建工程處理工藝

18、方案匯總比較詳見表4。表 4 工藝方案比較項目方案一方案二方案三aop baf法 sbr出水mbr+uf+nf混凝 / 化學(xué)氧化 / 曝氣生物濾池深度處理基本工藝流程滲濾液 -高級氧化生物曝氣sbr反應(yīng)池原水 mbr生物膜反應(yīng)器超濾納濾生產(chǎn)回用凝聚芬頓反應(yīng)池沉淀池生物曝氣出水處理原理高級氧化和生化處理相結(jié)合生化處理與納濾相結(jié)合混凝沉淀和生化處理相結(jié)合濃縮液處理滲濾液通過處理得到達標排放的水質(zhì)和泥餅，部分濾液回灌實現(xiàn)高效處理濃縮液回灌或化學(xué)沉淀形成穩(wěn)定的結(jié)晶而去除，殘留物對環(huán)境及填埋場運行有一定的影響?；?凝 工藝 去 除水 中 懸浮物，芬頓試劑氧化有機物，生物處理殘余有機物第 9 頁 共 10

19、 頁經(jīng)濟比較高級氧化一般用到臭氧，比較廉價所用到的膜反應(yīng)和超濾與納濾材料較為昂貴芬頓試劑價格偏高，生物處理成本較高。4.2 推薦方案從各方案的工藝特點、對水質(zhì)波動的適應(yīng)性、經(jīng)濟以及處理效果等方面進行分析，并考慮各方案的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益等綜合因素，經(jīng)過綜合比選后認為方案一為優(yōu)選推薦方案。其理由如下：（1）方案一滲濾液先高級氧化處理，再進行生化處理。該工藝具有較強的適應(yīng)性和操作上的靈活性，可以適應(yīng)不同時期的處理需要，經(jīng)高級氧化可實現(xiàn)對有機物的預(yù)處理，降解部分有機物，使復(fù)雜有機物變?yōu)楹唵蔚挠袡C物，再經(jīng)過生化處理，出水達到回用水標準后可在填埋場內(nèi)作生產(chǎn)性回用水。（2）采用mbr+uf+nf工藝，有機負荷高，抗沖擊負荷能力強，進水水質(zhì)對其影響較小，厭氧后出水有機物濃度大幅降低，處理