北方某区垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站工程设计

北方某区垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站工程设计

赵金1张朋锋2

（1.中国恩菲工程技术有限公司北京100038；2.赛莱默（中国）有限公司上海200051）

摘要：结合北方某区垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站工程设计，介绍该渗滤液处理站主工艺路线采用“预处理+调节池+厌氧UASB+（二级AO+超滤）MBR+纳滤+反渗透”的组合工艺，并对其中的系统工艺单元组成、建构筑物设计参数和处理效果等情况进行总结描述，该渗滤液处理站处理出水满足《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T19923-2005中敞开式循环冷却水补充水水质标准，处理后出水达标回用。通过以上系统的分析介绍，为类似工程设计提供一定的参考和借鉴。

关键词：垃圾焚烧；渗滤液；UASB；MBR；工程设计

1.概述

北方某区垃圾焚烧发电厂建设规模为日处理生活垃圾600吨，焚烧线配置1台600t/d机械炉排炉，余热发电系统配置1台额定12MW（最大15MW）凝汽式汽轮发电机组，烟气净化采用“SNCR+半干法脱酸反应塔+活性炭吸附+袋式除尘”的工艺流程，渗滤液处理出水要求达到回用水标准，主工艺路线采用“预处理+调节池+厌氧UASB+（二级AO+超滤）MBR+纳滤+反渗透”的组合工艺。本工程渗滤液处理站主要处理垃圾仓垃圾渗滤液、卸车平台冲洗水及厂区生产、生活污水等。垃圾渗滤液属于高浓度有机污水，渗滤液中除CODCr、BOD5、NH3-N等污染物严重超标外，还含有卤代芳烃、重金属和病毒等污染物，因此，渗滤液处理系统的设计比常规的工业废水处理具有一定的难度。

2设计规模与设计进出水水质

2.1设计规模

渗滤液处理站来水中的渗滤液主要源于垃圾仓生活垃圾渗出的水分液体。生活垃圾倒入垃圾仓内后，垃圾外在水份及分子间水份经堆压、发酵，渗滤液逐渐沥至垃圾仓底部，其水量、水质随气候条件、季节、垃圾性质及储放时间变化而变化。结合国内垃圾焚烧发电厂现状，垃圾渗滤液水量约占垃圾总量的25～35％左右，本项目垃圾焚烧量为600t/d，参考当地的垃圾组分及含水率，考虑冲洗水和低浓度的生产、生活污水等其他未预见水量，本项目渗滤液处理站规模按250m3/d设计考虑。

2.2设计进出水水质

（1）设计进水水质

参考国内同类型规模相近的垃圾焚烧发电厂渗滤液处理系统水质运行监测资料显示，渗滤液水质随时间而变化，并且不呈周期性。参考其他地方的工程经验及运行情况，设计进水水质见表1。

表1设计进水水质指标单位：mg/L

（2）设计出水水质

垃圾渗滤液处理后出水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T19923-2005中敞开式循环冷却水补充水水质标准，处理后出水达标回用。设计出水水质见表2。

表2设计出水主要水质指标单位：mg/L

3工艺流程

参照国内外垃圾渗滤液处理的技术发展现状，根据上述渗滤液水质水量特点和处理要求，采用主要工艺组合为：预处理+调节池+厌氧UASB+（二级AO+超滤）MBR+纳滤+反渗透。工艺流程设计见图1。

图1渗滤液处理工艺流程图

4工艺流程简述

（1）垃圾渗滤液经主厂房渗滤液收集池提升泵提升后，再经固液分离机、初沉池后进入调节池，固液分离机、初沉池可去除渗滤液中的大颗粒悬浮物及漂浮物，调节池可以对废水进行水量调节和水质均化，调节池通常储存10～12d渗滤液量，调节池出水再经提升泵送入UASB厌氧反应器，进行厌氧发酵，在厌氧反应器内对高分子物质进行破链或破环，使之成为较易生物降解的小分子物质，厌氧出水进入MBR膜生物反应器，降解有机物和进行硝化、反硝化作用，进一步去除有机物和氨氮，MBR膜生物反应器出水经NF系统去除大部分二价及多价离子和分子量在200～1000左右的有机物，同时可去除少量的一价离子，出水进入RO系统，进行进一步处理，去除大部分的一价离子和有机物，使出水达到回用水标准。

（2）在垃圾渗滤液处理过程中，预处理系统、调节池、污泥储池、污泥脱水车间等系统采取密闭、隔离、负压抽吸等措施，产生的臭气由引风机送至垃圾仓。

（3）在垃圾渗滤液处理过程中，预处理系统、UASB厌氧反应器、MBR膜生物反应器等系统产生的污泥进入污泥储池进行浓缩。污泥储池的污泥再输送至脱水机进行泥水分离，分离后的污泥含水率不高于80%送至垃圾仓，分离后的滤液则进入MBR膜生物反应器。

（4）在垃圾渗滤液处理过程中，UASB厌氧反应器产生的沼气由沼气增压风机送至主厂房焚烧炉助燃，并设置沼气应急燃烧火炬。

（5）NF浓液和RO浓液回喷焚烧炉或者送至烟气净化系统等。

5工艺设计

5.1除渣预处理

除渣预处理采用固液分离机和竖流沉淀池。固液分离机过滤精度为4mm，以防杂物堵塞后续处理装置、管道和设备。竖流沉淀池构筑物尺寸：6.0m×5.0m×9.0m（H）；设计有效容积：V＝150m3；表面负荷：0.5m3/（m2·h）；结构型式：半地下式钢筋混凝土结构；数量：1座。

5.2调节池

调节池构筑物尺寸：20.0m×19.0m×9.0m（H）；设计有效容积：V＝3000m3；水力停留时间：HRT＝12d；有效水深：8.0m；结构型式：半地下式钢筋混凝土结构；数量：1座。调节池分两格，其中一格兼作事故池。

5.3厌氧UASB

厌氧UASB反应器容积负荷为5～8kgCODcr/（m3·d）；单座UASB反应器工艺尺寸为17.5m×7.5m×12.0m（H）；设计有效容积：V＝1150m3单座；水力停留时间：HRT＝9.2d；有效高度10.5m；结构型式：半地下式钢筋混凝土结构；数量：2座；并联运行。

5.4二级AO+超滤

一级硝化反硝化系统设计2套，并联运行，每套均由反硝化池、硝化池、冷却系统、射流泵等组成。一级反硝化池单座工艺尺寸10.0m×4.5m×9.0m（H），有效深度8.0m，单座有效容积320m3，水力停留时间：HRT＝2.5d。一级硝化池单座工艺尺寸14.0m×10.0m×9.0m（H），有效深度8.0m，单座有效容积1000m3，水力停留时间：HRT＝8d。

二级硝化反硝化系统设计2套，并联运行，每套均由反硝化池、硝化池、消泡泵、射流泵等组成。二级反硝化池单座工艺尺寸6.0m×5.5m×9.0m（H），有效深度8.0m，单座有效容积200m3，水力停留时间：HRT＝1.5d。二级硝化池单座工艺尺寸10.0m×5.5m×9.0m（H），有效深度8.0m，单座有效容积320m3，水力停留时间：HRT＝2.5d。

超滤系统设计流量250m3/d（最大设计流量275m3/d），膜过滤通量65L/（h·m2），单根膜元件过滤面积27m2，膜总面积为192.3m2，需要8根膜管，超滤系统设置2个环路，每个环路有4根膜管，经核算超滤膜总过滤面积为216m2。

5.5纳滤

纳滤系统设计流量250m3/d（最大设计流量275m3/d），清液产生量212.5m3/d，产水率85%。纳滤膜过滤通量10L/（h·m2），单根膜元件过滤面积37m2，需要30支膜元件，每根膜壳装5支膜元件，配置6根膜壳，经核算纳滤膜总过滤面积为1110m2。

5.6反渗透

反渗透系统设计流量212.5m3/d（最大设计流量233.75m3/d），清液产生量159.38m3/d，产水率75%。反渗透膜过滤通量10L/（h·m2），单根膜元件过滤面积37m2，需要30支膜元件，每根膜壳装5支膜元件，配置6根膜壳，经核算反渗透膜总过滤面积为1110m2。

5.7污泥系统

污泥储池构筑物尺寸：Φ5.0m×9.0m（H）/座；结构型式：半地下式钢筋混凝土结构；数量：2座，采用重力浓缩方式，有效深度5.0m。脱水机1台，处理量5～10吨，脱水后污泥含水率：80%。

6处理效果及运行费用分析

（1）在垃圾渗滤液处理工艺流程中，各种污染物的去除是通过工艺单元的组合逐级进行的。各工艺单元一般是针对某一种或几种污染物，但对其它污染物也有部分去除效果。各工艺单元去除率效果见表3。

表3各工艺单元去除率效果表

（2）本项目渗滤液处理站运行成本约为43元/吨（包括水费、电费、人工费、药剂费、蒸汽费、日常维护费等直接费用）。

7结语

（1）渗滤液处理站主体工艺采用“预处理+调节池+厌氧UASB+（二级AO+超滤）MBR+纳滤+反渗透”组合工艺，工艺合理，在运行过程中有较强的适应性和操作灵活性，设计安全余量较大，抗冲击负荷能力强。

（2）渗滤液处理站出水满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）表1规定的敞开式循环冷却水补充水水质标准，产水用作循环冷却水补充水。

（3）渗滤液处理站采用UASB厌氧反应器，能充分适应渗滤液的水质特点，系统运行稳定高效，可大大减轻生化MBR段的污染物负荷，从而保证整个系统的稳定运行。

（4）渗滤液处理站采用MBR膜生物反应器，能提高活性污泥浓度，对水量水质变化适应性强，污泥停留时间长，脱氮效果明显。

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作者简介：赵金（1982年），男，研究生，高级工程师，主要从事给排水和环境工程设计工作。