UASB—MBR-NF工艺在生活垃圾焚烧电厂渗沥液处理工程中的应用.doc

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1、处理工程中的应用王昉陆新生(中国航空工业规划设计研究院摘要：湖州生活垃圾燃烧电厂渗沥液处理采用UASB-MBR-NF工艺，设计处理水量150mVd,出水到达?城 市污水再生利用城市杂用水水质?回用标准.重点介绍设计工艺流程，主要参数以及调试运行情况等.工 程实践说明，该处理工艺出水到达设计要求，系统运行可靠.关键词：生活垃圾燃烧电厂洚沥液UASB MBR纳滤设计参数田用一、背景资料生活垃圾燃烧处理技术相对于卫生填埋法、堆肥法而言，在减罱化、无害化、资源化等方面具有很大 优势，近年来在人U高度密集、土地资源紧张、垃圾热值较高的大中城市和沿海经济兴旺地K得到较快发 展。在“十五期间我国己建成城市生

2、活垃圾燃烧厂51座，并规划在“十一五期N继续违设约82座生活垃圾 燃烧厂。但新建生活垃圾燃烧电厂的同时，也带来了二次污染的问题，其中垃圾渗沥液对于周边环境的危 害必须引起足够的1视。生活垃圾燃烧电厂的渗沥液是垃圾在贮坑堆放过程中沥出的组成复杂的高浓度有机废水。由于国内生 活垃圾和国外兴旺国家生活垃圾在热值含:S、厨余物含量等方面存在较大差异，所以国外生活垃圾燃烧厂 渗沥液育接问喷燃烧的处理工艺并不适用于国内。同时，生活垃圾燃烧电厂渗沥液和填埋场渗沥液由于堆 放时间、产生环境等的不同而导致在水质上存在较大差异，所以目前国内已有的填埋场渗沥液处理工艺并 不完全适用丁燃烧厂渗沥液处理工程，垃圾燃烧电

3、厂渗沥液处理既足生活垃圾燃烧电厂工程设计中的难点， 又是水处理工程设计中的难点.二、工程概况湖州垃圾燃烧发电厂位于浙江铒湖州市和孚镇长超山废矿K域内，占地面积64894m2。T.稈日处理垃圾 800t,全年处埋IS为26/丨吻，设计采用2x400t/d垃圾燃烧炉+2x7.5MW凝汽式汽轮发电机姐，负责处理 湖州市区城市生活垃圾，发电除本厂自用外，多余电能并入外W。工程2006年丨2月开工建设，2021年4 月正式投入使用。根据生活垃圾燃烧厂渗沥液污染物浓度实测值和经验值确定设计进水水质，并结合工程的特点和有关 环境保护主管部门的耍求，确定工稈产生的垃圾渗沥液经深度处理到达?城市污水再生利用城市

4、杂用水水 质?GB/T18920-2002)标准后，H用于厂区生产及杂用水。设计渗沥液处理位按垃圾日处理带的18%计取, 为150mVd,设计进出水水质见下表1,表I设计进出水水澳除pH值外，单位为mg/L)水质指标pH值CODr,BOD,NH/-Nss进水69600003000012007000出水6950151010三、水质特点与工艺流程3.1水质特点垃圾燃烧电厂滲沥液的来源包括垃圾C3身所含水的水分、垃圾发酵分解产生的水分，以及储运过秤中 渗入雨水和地表水等?渗沥液的产朵受地区经济开展状况、季节变化，以及垃圾进场前中转、筛分预处理 工艺等方曲的影响，存在较大波动一般认为渗沥液产朵足垃圾处

5、理S的丨020%【个N给排水技术怡报M N防T:业分M、第I 七M孚术年会论文范由于生活垃圾在燃烧电厂垃圾储坑内的储存时间一般小于一周，其水质和垃圾填埋场渗滤液存在较大 差异?主耍具有以下特点：有机物浓度极高，可生化性较好B/C值约为0.60.8),金属离子含t高，SS 浓度高，氨氧浓度高，含盐京高，营养元素比例失调，难处理等。上述水质特点决定了处理工艺流程应具有以下特点：有机物处理负荷高：抗水质水力冲击负荷能 力强：对氨氮、茧金属等去除率高：运行稳定可靠等。3.2工艺流程确实定常规的垃圾渗沥液处理方法有生化法、物化法、土地法和膜别离法等由丁-垃圾燃烧厂渗沥液有机污 染物浓度极高，单独采用物化

6、法、膜别离法等不仪本钱高，操作复杂而且难以到达理想效果同时，已有 垃圾渗沥液处理的试验研究和工程运行经验说明，常规生化处理出水COD浓度一般在5001200mg/L,不 能满足该工程设计耍求。因此拟采用生化处理+膜别离技术组合工艺，以保证出水达标。许多学者认为对浓度在50000mg/L以上的高浓度垃圾渗沥液建议采用厌氧方法进行前段处理,厌轼处 理具有节畨曝气能耗、产生甲烷气体、污泥产率低、占地ifU积小等优点4】。在厌氧处理工艺中，UASB反响 器具有容积小、流态好、负荷高、无霈搅拌和抗冲击负荷能力强等优点，在垃圾渗沥液处埋工程#较多的但是，厌氣处理出水COD、氨氮浓度仍然较高，需耍后续好氧处

7、理。好氧MBR工艺是集生化处理和 膜别离丁*体的新型高效生物处理技术。通过用膜组件代替传统的二沉池.可以进行高效的闽液别离，通 过维持较高浓度的生物到达处理高浓度有机物的目的，同时良好的同液别离效果，为后续的物化处理 创造良好的进水条件。设计采用硝化-反硝化工艺组合可实现较高的总氮去除率。膜别离技术包括微滤(MF)、超滤(UF)、电渗折(ED)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等.它们在过滤孔径、截 留分子大小、膜压羌、膜结构等方面存在差异。在满足出水耍求的前提下，综合比拟滤出浓液的二次污染、 系统能耗、山水韦等问题，确定采用纳滤处理T.艺进行后续处理。纳滤膜可以截留那些不可生化降解的大 分子有机

8、物以及局部离子。研究显纳滤膜对于渗沥液中食机物的去除率到达80%以上，二价离子的去 除书也有60%左右。综上，渗沥液处理采用预处理+UASB+MBR生化处理+两级NF T.艺。漤一液| Hit 一 1 厂 _i|-丨1“|1| r.丄1-si渗沥液处理工艺流租+* fttHfcjL： - Si 丨fcjfi! I iiTif I-IhlZlD I；0)KfeS-i.J3.3 T艺说明垃圾坑底部收集的渗沥液经提升泵提升进入初沉池、调节池，然后通过调节池内的潜污泵提升.经过 布水器进入UASB反响器底部，废水以一定流速S下向上流动.在厌氧过程产生大京:沼气的搅拌作用下， 废水与污泥充分混合，有机质

9、被吸附分解；所产沼气经由UASB上部三相别离器的集气室排出.含有悬浮 污泥的废水进入三相别离器的沉降区，沉淀性能良好的污泥经沉降M返N反响器主体局部，含有少贵较轻 污泥的废水从反丨、V:器上部排出。为了使厌氧反响器在气温较低的时候维持较S的反(、V:温度，在厌氧进水前增加一耷换热装a,用了加热进入厌轼池的水，使反成器水溫到达35r左右。MBR包括生化反响池和超滤UF两个单元，采用分体式布S,其中生化反疢池分为前H反硝化池和硝 化池两局部，在硝化池中，通过商活性的好氧微生物的作用，降解大局部有机物，并使氨氮和有机氮氧化 为硝酸盐和亚硝酸盐，然后M流到前a反硝化池，在缺氣环境中还拟成氮气排出，到达

10、脱氮的目的，为提 高氧的利用率，采用高效内循环射流曝气系统，氧利用韦可达25%。超滤处理:T艺采用膜孔径0.05pm的管 式陶瓷超滤膜，错流过滤方式，其内外外表为致密足，层面密布微孔，中间足多孔支掙层。通过超滤膜分 离净化水和菌体，超滤的浓缩液带肴活性污泥育接返N硝化系统，由于其中的难降解有机物在生化处理系 统中的相对停留时N延K:,微生物得到有效驯化，难降解有机物也能局部转化为可生物降解成份。剩余污 泥引冋污泥浓缩池，为保证到达严格的问用标准，纳滤系统分为两级，并可根据UF山水水质确定进行纳滤处理的水帒和级 数.由于纳滤的浓缩液H流生化系统进一步处理，其中难降解有机物在生化处理系统中的相对f

11、?留时N延 长，微生物得到有效驯化，难降解有机物也能局部降解，不会产生难降解有机物在系统中的寓集现象。由 于一价离子可以通过纳滤膜.纳滤浓液中的局部金屈离子可以在污泥浓缩池中被吸附，所以不会发生金厲 离子的累积系统污泥主耍来G初沉池污泥、生物处埋的剩余污泥和纳滤M流浓液经混凝沉淀产生的污泥，为了发 挥生物处理的剩余污泥的生物吸附作用和改畚污泥的脱水性能.将MBR系统的剩余污泥排到污泥浓缩池。 经过浞凝沉淀和污泥浓缩上淸液溢流N调节池.浓缩污泥经污泥泵提升后样至垃圾储坑进行燃烧处理。四、主)|构筑物设计4.1预处理系统初沉池可以实现大颗粒恩浮物的沉降.防止调节池底部大带污泥沉积而难子淸理，初沉池

12、平面尺寸 4mx6m,深度5tn,采用地上式布a,池体下部设泥斗，重力排泥通过污泥朵提升后排至垃圾储坑进行燃烧， 出水溢流进入调节池，由于渗沥液水质和水取的变化范W较大.同时为保证S季和检修时渗沥液的储存，设计f?留时N为7 天，池体采用钢筋浞凝土结构，并采取防腐措施.平血尺寸丨8mx丨0m,有效水深7m,为防止奐气外溢，顶 部设詻，并设计抽气系统，将臭气泞排至垃圾储坑负压系统。4.2 IMSB反响器平面尺寸66(11,深度12|11,共两座.设计:?大污泥负荷0.3518：00知11_(1,污泥浓度25148/1113, 厌氧反丨、V:器加装换热器，保证冬乎时反丨、V:器内的反丨、V:溫度，

13、有效控制反丨、V:速书，使COD保持较高的去除率， 并降低运行费用，经厌氧反丨、V:器处埋后的出水.进入MBR系统进行进一步的处理，上淸液溢流M调节池。4.3 MBR系统生化系统由一崦硝化池和一座反硝化池饥成。硝化池fifU尺寸19mxl0m,有效水深7m。池内采用射流 曝气系统，计算蒞轼茕约2300kgO2/d,池内设置17台液下射流曝气机，所蒞空气通过Q吸完成。设计污泥 浓度I5kg/m3, isk大硝化污泥负荷(T.16kgN03-N/kgMLSSd,反硝化池flfii尺寸10mx6m,有效水深7m, 反硝化池底设H不锈钢水下搅拌器，UF系统由超滤环路循坏袋、超滤膜纽件及淸洗设施等饥成

14、UF设计流W:7.35mVh,膜过滤通获90L/ hTn中位腴饥件血枳5.36m*,蒞耍膜饥件丨8根.设il采用6个环路数毎个环路# 3根膜管,UF采用0.05_ 的管式陶资超滤膜，锘流过滤方式.毎个环路有中独的循环泵，毎台泵在沿膜管内磧提供一个蒞耍的流速， 从而形成素流，产生较大的过滤通朵，防止堵塞.超滤进水泵把生化池的浞合液分配到各个UF环路.超滤 M大压力60mH:O.膜管而耍冲刷淸洗.通过淸洗杂来完成.一个环路可在只一个环路运行的冋时进行冲涮、 淸洗或维护.设计采用进水泵丨台，流玦95mVh,扬程25米水忭：UF循环泵6台，流欺200 mVh.扬秤25 米水柱.UF胰饥件外管肓柃250

15、 mm,长度1200 mm,膜管设计流速4.5 m/s,腴管端乐差0.4 bar.个丨E|给排水技术怙报N W防T收分N、第卜七W学术年会论义钯4.4NF系统NF系统由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施等组成。一级纳滤处理水量8.65mVh,设计膜过滤通最 12L/lvm2,膜总过滤面积666 m*,单位膜元件面积37 m*, 需要膜元件18根，设计采用3根膜管，每根膜管6个膜元件。二级纳滤处理水量7.35mVh，设计膜过滤通量I5L/Ivm2,膜总过滤面积4441，单位膜元件面积37m*， 需要膜元件12根，设计采用2根膜管.每根膜管6个膜元件。每个环路有单独的循环泵，设计采用进水泵3台，

16、流S4m3/h，扬程30米水柱：NF高压泵3台，流量 4 m3/h，扬程178米水柱；NF循环泵5台，流蛩8 m3/h,扬程54米水柱。NF膜元件外管直径200.2 mm,长度丨016 mm,共5组，每组6套。组件酎压管采用强化玻璃钢材质， 内径 202 mm，外径 4573 mm。4.5污泥处理系统系统产泥S折合干污泥(含水率80%)约丨SOOkg/d。污泥浓缩池平面尺寸6mx6m,有效水深5tn,地上式 布置。污泥提升泵流S2m3/h，压力60米水柱，将污泥提升到垃圾坑进行进一步燃烧处理。4.6自动控制系统控制系统由中央控制和现场控制组成。采用计算机监控，通过人机界面实现对系统的实时监控、

17、报警 显示及系统处理。工艺控制由一个PLC和各系统内的执行显示器究成。所有模拟和数字信号均在执行显示 器上显示。生化系统监控参数包括：液位、DO、pH、温度和进水流量等。进水泵带液位S动控制，流甭控制和数 字显示，风机带流罱控制和数字显示生化反响器有液位、DO和温度在线测试和显示。UF、NF系统主耍控制参数包括流最、压力、温度等。进水泵和循环泵带压力流量控制和数字显示膜 淸洗系统0动程序控制，保证各M路淸洗时自动切断与系统的连接控制阀，不影响其它回路的正常运行。 淸洗泵具有流最、ffi力、温度显示功能?五、现场调试运行5.1调试运行情况2021年5月系统开始生化系统调试进水。系统处理水暈约50

18、m3/d,原水COD浓度2600038000mg/L, UASB出水平均浓度5800mg/L, MBR出水平均浓度600 mg/L。经过半个多月的调试运行，UASB系统COD 去除率到达82%, MBR系统COD去除率到达87%,系统运行根本稳定，出水满足设计标准表2系统调试运行情况曰期进水5肖化池COD(mg/L)NH/-N(mg/L)pHDO(mg/L)温度(r)进水MBR出水一级纳滤出水进水UASB出水出水5月丨0日5.82.432.837368356.435J670119.305月11曰6.72.534.138233321.730.68732.8431.92.595月13日6.51.8

19、33.936247221.4433.5864.4535.12.855月14日6.82.230.534168316.630.5735.4478,61.9从表2数据可以看出，在目前运行规模条件下，好氧系统运行较为稳定，UASB系统出水水质有波动, 分析认为由于运行时间较短，厌氧污泥颗粒没有形成。截至笔者收稿时为止，系统整体运行情况良好。5.2运行本钱分析结合工程当前阶段运行情况以及同类工程实际运行情况，进行工程运行本钱分析，具体费用见下表3。其 中员工工资福利按30000元计，电价按0.63元/kW*h计，水费按2.0元/mHt,水电费、加热蒸气按计费考 虑。表3工程运行本钱分析工程年运行费力元/

20、年单价元/m3)人_丁.费152.74电费92.816.95水费0.130.025药剂费244.38膜更换费用39.57.21维修费用8.41.50蒸汽费用12.62.3合计运行本钱192.4335.15六、总结在:T程的设计过程中，有以下几点体会： 垃圾燃烧电厂渗沥液的特点耍求处理T艺流程丨、V:具有有机物处理负荷高、抗水质水力冲*负荷能力 强、对菝氮、里金属等去除率高、运行稳定可靠等特点。这些特点决定了 UASB、MBR、膜处理等I艺的应 用. 从调试运行结果来看，采用UASB-MBR-NF T.艺处理生活垃圾燃烧电厂垃圾渗沥液足可行的9 在设计中，垃圾滲沥液产带占垃圾处理获百分比的取值育

21、接决定处理规模，取值过小将无法满足S季 渗沥液产1顶峰期以及检修期M的处理耍求，取值过大势必加大投资.所以必须综合考虑。一般建议北方地 区取值10-15%,南方地区取值1520%。同时在设计中尽可能加大调节池的容积，停留时间至少满足57天。 城市生活垃圾燃烧电厂工程占地凹枳誨遡较小，所以渗沥液处理T艺布置比拟紧凑。采用池体布置闷 结合曝气风机压头尽可能加大池深，对于膜处理车间可S 丁调节池顶部。采用罐体布罝可整体放S于垃圾坡 道下部。 垃圾燃烧电厂渗沥液处理工程产生的污泥、浓液等可以排到垃圾储坑进行燃烧，奥气可以抽吸到垃圾 储坑负压系统防止外溢.UASB加热系统可以直接利用燃烧电厂余热锅炉热蒸

22、汽，这些处理方式都足和垃圾 填坷场滲滤液处理不同的。 目前国内垃圾填埋场渗沥液处理工程在膜处理浓液的二次污染、总氮排放标准提离等方面囬临猗新的 问题.这对于垃圾燃烧r渗沥液处理工程也可引以为鉴，希望渗沥液处理工程能够在专业环保公司、科研院 所、工程设计单位等各方努力之下得到开展和完善.参考文献HI httP:/7丨D=179.我9城市生活垃圾燃烧开展概述.【2兰建伟，颜学宏等.垃圾燃烧厂中沥滤液的处理.工程设计与建设，2004, 36(5): 3423程资林.常溫下强化UASB处理垃圾渗滤液的工艺研究.武汉理工大学工学碩士论文，2005, 5: 15-16【4】R_E.斯皮思.工业废水的厌氧生

23、物技术.北京：中国建筑工业出版社，20015邛黛靑.城市垃圾燃烧厂垃圾储坑渗滤液生物处理技术研究.同济大学!：学?士论文，2006, 3: 20-23UASBMBR-NF工艺在生活垃圾燃烧电厂渗沥液处理工程中的tE 应用 王昉，陆新生作者单位：中国航空工业规划设计研究院I本文读者也读过(10条)1. 张华.陈俊.刘宇明.解庆林.游少鸿.张学洪.ZHANG Hua. CHEN Jun. LIU Yu-ming. XIE Qing-lin. YOU Shao-hong ZHANG Xue-hong高盐高氯采油废水处理工程实践期刊论文-中国给水排水2006,22(24)2. 孙志霄.Sun Zhix

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