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垃圾滲濾液三段式多級串聯(lián)強(qiáng)化生物處理技術(shù)方法
垃圾滲濾液三段式多級串聯(lián)強(qiáng)化生物處理技術(shù)方法
1工程概況 山東濟(jì)南市某城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠每天產(chǎn)生約150t垃圾滲濾液,主要由垃圾自身所含水分、垃圾發(fā)酵分解產(chǎn)生的水分及儲運(yùn)過程中滲入的雨水和地表水等組成〔1〕。該滲濾液有機(jī)物濃度*且水質(zhì)變化大,B/C在0.4左右,可生化性較好〔2,3〕。由于其處理尾水需直排入海,且常規(guī)工藝難以處理達(dá)標(biāo),因此擬采用預(yù)處理/生化處理/深度處理三段式多級串聯(lián)強(qiáng)化生物處理組合工藝,出水水質(zhì)需達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)要求。該工程設(shè)計進(jìn)水指標(biāo)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
垃圾滲濾液
2處理工藝及設(shè)計參數(shù)
垃圾滲濾液
滲濾液首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量水質(zhì),隨后通過泵抽送至預(yù)處理段中的快速混合池并投加石灰,調(diào)節(jié)其pH至弱堿性。此后進(jìn)入一級、二級反應(yīng)沉淀池并分別投加混凝劑和絮凝劑,其出水利用外來蒸汽加熱至30℃左右后進(jìn)入生化段。
生化段由兩級UBF段(厭氧)和SMSBR段(好氧)組成。在兩級UBF段,處理液由UBF反應(yīng)器底部進(jìn)入,依次經(jīng)過厭氧污泥床和填料生物膜區(qū),zui后在反應(yīng)器頂部進(jìn)行固液氣三相分離,之后處理液自流至脫氣沉淀池脫除沼氣和污泥,而UBF反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣通過燃?xì)夤艿朗占瘍Υ嬗脕戆l(fā)電或燃燒處理〔4,5〕。處理液進(jìn)入SMSBR段通過好氧處理進(jìn)一步降解有機(jī)物,其出水至超濾膜池并進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣強(qiáng)化生物處理〔6〕。pH做為zui基本的污水指標(biāo),勢必成為供求的熱點(diǎn),這對廣大的E-1312 pH電極,S400-RT33 pH電極制造商,比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312pH電極,S400-RT33 pH電極制造商,必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極,S400-RT33 pH電極經(jīng)久耐用,質(zhì)量可靠,測試準(zhǔn)確,廣泛應(yīng)用于各級環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。
生化段出水至雙膜段(納濾、反滲透)進(jìn)行深度處理,在該段處理液中的難降解有機(jī)污染物通過膜的篩分、截留和吸附等作用被去除掉〔7〕,可使zui終出水達(dá)標(biāo)直排入海。系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)污泥管道收集后進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行重力濃縮。濃縮后的污泥由泵輸送至離心脫水機(jī)機(jī)械脫水,脫水干污泥外運(yùn)或送至焚燒車間焚燒處理。
各處理單元的設(shè)計參數(shù)及主要設(shè)備見表2。
表2處理單元設(shè)計參數(shù)及主要設(shè)備材料
3工程調(diào)試
工程調(diào)試主要為生化處理段的兩級UBF段厭氧調(diào)試和SMSBR段好氧調(diào)試。
(1)兩級UBF段厭氧調(diào)試。接種厭氧消化污泥取自濟(jì)南某城市污水處理廠(含水率約80%),按30t污泥+300t清水+30t滲濾液(COD在5000mg/L左右)的比例稀釋后投至一級、二級UBF反應(yīng)器,并按m(COD)∶m(N)∶m(P)=1000∶7∶1投加適量營養(yǎng)物質(zhì)。
調(diào)試過程中,控制一級UBF反應(yīng)器pH在5左右,在酸性環(huán)境下污泥培養(yǎng)時間約7d;二級反應(yīng)器中污泥培養(yǎng)時間約14d,當(dāng)觀察到兩級UBF反應(yīng)器中有CO2、CH4等氣體產(chǎn)生且檢測出水COD明顯下降即認(rèn)為污泥接種完成,UBF反應(yīng)器調(diào)試啟動。UBF反應(yīng)器啟動后,將垃圾滲濾液分批進(jìn)入反應(yīng)器中,每批次進(jìn)水濃度逐步提高以強(qiáng)化微生物對垃圾滲濾液中有機(jī)物的處理能力。
啟動初期UBF厭氧反應(yīng)器采用間歇運(yùn)行,使反應(yīng)器中微生物在靜態(tài)下進(jìn)行厭氧代謝,經(jīng)7d左右反應(yīng)器中的厭氧微生物將大分子有機(jī)物逐步分解。調(diào)試運(yùn)行一段時間后,將二級UBF反應(yīng)器進(jìn)水改為一級UBF反應(yīng)器出水。
該階段的進(jìn)水水力負(fù)荷采用階梯法逐步提高,直至zui終的設(shè)計負(fù)荷(150t/d),可分為4個環(huán)節(jié),即進(jìn)水量從30~60t/d→60~90t/d→90~120t/d→120~150t/d。進(jìn)水量每次變動后應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)行7d,待檢測出水有機(jī)酸質(zhì)量濃度降至500mg/L以下方可進(jìn)入下一個負(fù)荷階段,增加負(fù)荷階段總共約28d。
(2)SMSBR段好氧調(diào)試。取濟(jì)南某城市污水處理廠的活性污泥15t(含水率約為80%)經(jīng)粗濾后投入SBR好氧反應(yīng)池內(nèi),并向該反應(yīng)池中注入稀釋后的二級UBF反應(yīng)器出水(BOD5控制為500mg/L左右)進(jìn)行射流曝氣,控制DO在1mg/L。
在不進(jìn)水條件下保持連續(xù)曝氣4h后,停止曝氣并沉淀換水。如此運(yùn)行12d后開始連續(xù)小量進(jìn)水,在連續(xù)曝氣及污泥回流系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的動態(tài)條件下進(jìn)行污泥馴化,此過程中隨著UBF反應(yīng)器出水進(jìn)入量的增大,相應(yīng)的微生物數(shù)量逐漸增加,直至進(jìn)水全部為UBF出水。
約20d左右活性污泥馴化成功,加大SBR池進(jìn)水量、提高負(fù)荷,并加大曝氣量直至DO達(dá)到2mg/L,zui終使曝氣池污泥濃度和運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到設(shè)計值,此時SV30<70%,MLSS在7500mg/L左右。在污泥馴化期間,氮源充足不需要補(bǔ)充,磷源和碳源由于微生物不斷消耗而需要補(bǔ)充,從經(jīng)濟(jì)角度考慮,工程上分別選用磷酸氫二鈉(工業(yè)級,P2O5為45%)和工業(yè)淀粉,投加比例為m(C)∶m(P)=(100~200)∶(0.8~1.0)。
4組合工藝各處理單元運(yùn)行效果
(1)組合工藝整體運(yùn)行效果。該工程穩(wěn)定運(yùn)行后,各項出水水質(zhì)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)要求,運(yùn)行效果見表3。
(2)預(yù)處理段運(yùn)行效果。預(yù)處理段的去除機(jī)理以化學(xué)反應(yīng)為主,先在快速混合池內(nèi)投加石灰(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%),控制pH在8.5~9.0,為一級、二級反應(yīng)沉淀池提供堿性環(huán)境以及后續(xù)厭氧段和好氧段所需的堿度。
其后向一級、二級反應(yīng)沉淀池內(nèi)分別投加混凝劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鐵鹽)和絮凝劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%~2%PAM),在兩者聯(lián)合投加作用下原水中的大分子有機(jī)顆粒、懸浮粒子及膠體物質(zhì)發(fā)生架橋吸附、混凝吸附等反應(yīng),使得處理液中部分有機(jī)物被去除,COD去除率為25.00%。同時在堿性環(huán)境下,處理液中的OH-與NH4+發(fā)生離子平衡反應(yīng)(OH-+NH4+NH3˙H2ONH3↑+H2O),在出水池經(jīng)密封蒸汽加熱后,原平衡被破壞生成大量NH3˙H2O并揮發(fā),從而部分去除處理液中的NH4+,NH3-N去除率為14.81%。
(3)生化處理段運(yùn)行效果。生化段由兩級UBF反應(yīng)器和SMSBR串聯(lián)組成,可達(dá)到強(qiáng)化生物處理的效果,是組合工藝的核心工藝段。
預(yù)處理后的廢水由UBF反應(yīng)器底部進(jìn)入,以螺旋上升形式流過生物反應(yīng)區(qū)時,處理液中的有機(jī)物先被生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的高濃度有機(jī)顆粒污泥分解(將大分子有機(jī)物分解成乙酸等小顆粒物質(zhì)),隨后通過附著厭氧生物膜的填料區(qū)時被進(jìn)一步截留吸附和厭氧分解〔8〕。
經(jīng)兩級UBF反應(yīng)器作用后,有機(jī)物被大量去除并產(chǎn)生CO2、CH4等,COD去除率可達(dá)96.55%。SMSBR段的進(jìn)水是UBF段經(jīng)脫氣沉淀池后的出水,其可生化性好,COD的去除主要是通過SMSBR的好氧作用〔9,10〕。經(jīng)活性污泥的好氧降解和超濾膜作用后,該段出水COD降至200mg/L以下,COD去除率達(dá)78.79%。
生化段系統(tǒng)進(jìn)水與一部分SBR池回流污泥混合進(jìn)入到一級UBF反應(yīng)器,回流污泥中的亞硝態(tài)氮與硝態(tài)氮(NOx--N)利用進(jìn)水中的有機(jī)碳源在一級UBF反應(yīng)器中進(jìn)行反硝化,同時進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)。
二級UBF反應(yīng)器通過反硝化及產(chǎn)甲烷反應(yīng)進(jìn)一步降解剩余有機(jī)物,其出水經(jīng)脫氣沉淀池后進(jìn)入SBR池??刂芐BR厭氧/好氧交替運(yùn)行,通過硝化作用去除殘余氨氮、反硝化作用去除產(chǎn)生的NOx--N,從而達(dá)到強(qiáng)化脫氮的目的,NH3-N去除率高達(dá)99.11%〔11〕。
(4)深度處理段運(yùn)行效果。深度處理系統(tǒng)由雙膜(納濾、反滲透)組成,主要是利用半透膜的選擇性,在常溫下以膜兩側(cè)壓力差為動力,對預(yù)處理段及生化段未能去除的難降解有機(jī)物進(jìn)行分離去除〔9〕。雙膜處理段進(jìn)水COD均值為136.75mg/L、NH3-N均值為9.55mg/L,出水COD均值為1.86mg/L、NH3-N均值為0.49mg/L,COD去除率達(dá)98.64%,NH3-N去除率達(dá)94.87%。
(5)經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。該工程總投資約為1200萬元,實(shí)際運(yùn)行成本經(jīng)核算后為2580元/d,平均每噸水處理費(fèi)用為17.20元,其中電費(fèi)為6.50元/m3,藥劑費(fèi)2.85元/m3,人工費(fèi)為3.60元/m3,日常維護(hù)及修理費(fèi)2.45元/m3,折舊費(fèi)1.80元/m3。
5結(jié)語
城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液COD和NH3-N濃度高,采用常規(guī)工藝難以處理達(dá)標(biāo)。筆者采用預(yù)處理/生化處理/深度處理三段式多級串聯(lián)強(qiáng)化生物處理組合工藝,工程運(yùn)行實(shí)踐表明處理效果良好,COD和NH3-N去除率*,出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級A標(biāo)準(zhǔn),可直排入海。