垃圾渗滤液方案.docx
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垃圾渗滤液方案.docx
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垃圾渗滤液方案
1、前言1
1.1工程建设的必要性1
2、垃圾渗滤液处理厂的规模及水质1
3、执行标准3
4、设计依据3
5、设计原则3
6、设计范围4
7、垃圾渗滤液性质4
8、处理工艺选择6
8.1UASB(上流式厌氧污泥反应器).6
8.2铁屑电解工艺11
8.3生物胞外酶催化技术12
8.4传统的加药絮凝工艺13
8.5硅藻土处理工艺14
8.5.1硅藻土处理污水原理15
8.6一体化澄清池17
8.7CASS19
8.8生物接触氧化19
8.9曝气方式20
8.10渗滤液的脱N处理21
8.10.1吹脱与汽提21
8.10.2电化学氧化22
8.10.3沸石离子交换.23
8.10.4化学沉淀(WAP法)25
8.11一体化膜处理工艺25
9、工艺流程27
9.1工艺流程27
9.2工艺说明27
9.3工艺设计31
10、土建34
10.1建筑设计34
10.2结构设计35
10.3地基处理35
11、电器及自动控制设计36
11.1电器设计36
12自动控制设计37
12.1、设计方案37
12.2、中心控制室37
12.3、现场测控层38
12.4、仪表的配置38
12.5、设备配置39
13、人员编制39
14、节水、节能设计39
15、环境保护及劳动安全保护40
15.1环境影响评价40
15.2劳动安全保护40
16、投资估算及经济评价41
16.1估算编制说明41
16.2、设备投资42
16.3估算结果42
17、成本计算46
安顺位于贵州省近郊西北部,处在贵黄高速的中间,交通位置方便,其境内有全国闻名的黄果树瀑布。
全市境内矿产资源丰富,水晶矿、煤矿都很多,经济在贵州排名靠前。
此次整个贵州省利用国债和政府自筹资金对全省的生活垃圾进行规范化处理—卫生填埋。
但在填埋过程中会产生大量的污染严重的渗滤液,对周围环境产生严重的污染和危害。
为此省有关部门、市建设局、省建筑设计研究院研究了大量的方案对其产生的垃圾渗滤液进行处理后,达标排放,但垃圾渗滤液处理难度很大,此次业主方、设计院以及专家组邀请一些先进的工艺进行比选拟比选出一套先进可靠的工艺进行渗滤液的处理,我公司应邀进行初步方案的设计。
1.1工程建设的必要性
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。
渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水。
由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。
垃圾渗滤液是一种污染严重的废水,污水中含有大量的有机污染物、氨氮、磷、悬浮物、重金属等,并发出恶臭味,色度极深。
其pH值在4〜9之间,COD在2000〜62000mg/L的范围内,BOD5从60〜45000mg/L,由于在中国目前金属垃圾、建筑垃圾和生活垃圾没有严格的分开,所以渗滤液中含有大量的重金属浓度,同时污水中还含有大量的病原菌,严重危害周围的环境安全。
总之,城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,会造成严重的环境污染。
以保护环境为目的,对渗滤液进行处理是必不可少的。
2、垃圾渗滤液处理厂的规模及水质
根据对安顺现有拉圾堆放场的拉圾渗滤液垃圾渗滤液,水量及污染源的监测并适当考虑到以后对污染源的从严控制,确定垃圾渗滤液处理厂工程300吨/日。
水量说明:
在雨季水量有可能大于300吨/日,但由于雨季COD等各种污染无浓度较低,总的污染负荷实际上变化不大,加上整个系统自身有一定的工程保险系数,所以实际工程处理没有多大的量的问题。
由于垃圾渗滤液水质变化情况大,它随地区文化水平的高低、天气条件、水文都有较为密切的关系,并且随着填埋的年限变化很大,填埋时间越长,污水COD含量、氨氮含量越高,前后甚至相差10倍,这要求处理场应该有足够的污染负荷容量来满足处理达标要求:
鉴于垃圾渗滤液的具体特点,设计时应以填埋场稳定时(及填满期限大于5年)的处理水质为设计水质,并取以足够的负荷变化系数
(Kz),现结合大田山垃圾渗滤液污水处理站的水质条件:
处理场地
水质
COD
(mg/l)
BOD
(mg/l)
SS
(mg/l)
NH3-N
(mg/l)
TP
(mg/l)
色度
大田山垃圾
填埋场
12000
4500
1500
4500—
6000
30
800
综合分析全国各地垃圾渗滤液水质条件:
水质指标
上海
杭州
广州
深圳
台北
COD(mg/L)
1500
〜8000
1000
~50001
400
~5000
15000
~60000
4000
〜37000
BOD(mg/L)
200-
-4000
400-
-2500
400亠
2000
5000
-36000
6000
〜28000
TN(mg/L)
100-
-700
80〜
800
150亠
900
650~
2000
200〜
2000
SS(mg/L)
30〜
500
60~
650
200亠
600
1000
~6000
500〜
2000
氨氮(mg/L)
60〜
450
50~
500
160亠
500
400~
1500
100〜
1000
pH
5~6.5
6~6.5
6.5~
8.0
6.2〜
8.0
5.6~
7.5
考虑安顺市生活垃圾填埋场已经修建了足够大的调节池,并且原水在调节池内有很大一部分的稀释,所以设计安顺市城市生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液处理浓度为:
COD3000-4000mg/l,BOD2000mg/l,NH-N:
1500mg/l,SS:
500mg/l,TP:
134mg/l,色度:
800倍。
3、执行标准
根据垃圾渗滤液周围排放点的自然环境的要求,排放水执行
GB8978-96—级标准,这是在国内都是处于前列的,即下表中的一级排放标准:
mg/L(大肠菌值除外)
一级]
二级
三级
悬浮物
70
200
400
生化需氧量(BOD5)
30
150
600
化学需氧量(CODCr)
100
300
1000
氨氮
15
25
—
色度
50
100
300
4、设计依据
(1)《安顺城市总体规划》
⑵《室外排水设计规范》(GBJ14—87);
⑶《地面水环境质量标准》(GB3838—1996);
⑷《国家水污染物综合排放标准》(GB8978—1996);
(5)其它有关文件。
5、设计原则
1、符合设计依据要求,与主要设计资料相互溶合的原则;
2、因地制宜,操作性强、经济技术指标可靠;
3、工艺流程先进、创新、实用、不受气温雨季影响;
4、选用的设备与材料稳定可靠,具有最佳的价格性能比;
5、采用先进、可靠的自动化控制和管理,减少人员配置,保证垃圾渗滤液处理厂运行在最佳状态;
6、依靠最先进的工艺和精心设计的优化布置,建成国内用地最少的垃圾渗滤液处理厂。
7、把垃圾渗滤液处理厂工程建成花园式的景观公园。
8、投资小、适应性强、占地少、处理成本低、操作简便。
9、污泥回收再利用,无二次污染。
6、设计范围
本方案设计包括从厌氧塘提升泵开始至最后污水处理场排放口为止的工艺、土建、电气、自控、设备选型、安装调试。
厌氧塘由业主根据垃圾添埋场末端挡墙的条件设置。
7、垃圾渗滤液性质
垃圾渗滤液在污水处理的范畴中属于非常难处理的一类,不但污染有机物浓度高,而且负荷变化大,变化时间长,污染物成分复杂(包括高浓度有机物污染、重金属污染、高NH3-N污染、色度污染、病原菌污染等等),并且由于原水温度低、对生物有抑制性的有毒有害物质含量大,导致垃圾渗滤液中的有机物可生化性差,通常设置30个小时以上的延时曝气时间,出水COD也不能达标。
典型的垃圾渗滤液废水的特征是:
有机物污染浓度高,有时COD高达30000mg/l;
污染负荷变化大,这种污染负荷变化不但体现在有机物浓度随季节变化上,还体现在有机物浓度随填埋时间的增加而增高;污染成分复杂,废水中除了主要的有机物(COD表示)外,还有高浓度的NH3-N、TP、重金属、SO42一、H2S等,;污水中的有机物质可生化性差,这些有机物包括多肽类、酚类、大分子糖类(纤维素、半纤维素、木质素等)等,不光带来COD污染,还往往带来严重的色度、感观、气味等污染;废水中含有对生化性的严重抑制的毒性物质;水温低;由于该填埋场位于离安顺市西侧10公里的地方,加上属高原气候,所以水温很低,这对生化和物化处理都有严重的影响。
温度同样是垃圾渗滤液处理的一大障碍,因为温度是影响微生物进行反应最大的因素,厌氧反应器对温度最为敏感,系统在25C时的反应速度只是在35C的十分之一。
并且温度对于物化处理同样也有很重要的影响。
由于受到温度的影响,冬天投加的药剂量几乎是夏天的两倍。
垃圾渗滤液是一种非常难处理的工艺,要想废水处理后达到一级排放标准,光是某一种工艺是远远不够的,需要其他许多工艺联合处理运行。
8、处理工艺选择
垃圾渗滤液主要的污染物有三类。
第一类为悬浮物SS,第二类为有机污染物COD及BOD5,第三类为无机营养盐N和P。
针对这几种污染物把有关处理工艺简述如下:
8.1UASB(上流式厌氧污泥反应器)
近年来,厌氧生物处理技术得到较为广泛的应用,尤其是被称之为最有前途的厌氧反应器UASB的出现,使得厌氧技术极大的得到推广。
升流式厌氧污泥床(UASB)是集生物反应器与沉淀池于一体,
是一种结构紧凑的厌氧反应器,反应器主要由进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室组成。
升流式厌氧污泥床反应器是处理垃圾渗滤液的理想选择,具有负荷高、运行稳定、去除率高、能耗低、并能回收沼气等优点。
在UASB反应内存留大量的厌氧污泥,具有良好的凝聚和沉淀性能的污泥在反应器底部形成颗粒污泥,废水从反应器底部进入与颗粒污泥进行充分混合接触后被污泥中的微生物分解。
UASB具有如下优点:
1、污泥床内生物量多,折合浓度计算可达20~30g/L;
2、容积负荷率高,在中温发酵条件下,一般可达10kgCOD/(m3.d),甚至能够高达15~40kgCOD/(m3.d),废水在反应器的水力停
留时间短,可大大缩小反应器容积。
3、设备简单,不需要填料和机械搅拌装置,便于管理,不会发生堵塞问题。
但采用传统的UASB有以下缺点:
1、布水不容易均匀,导致反应室内污泥负荷不均匀,甚至形成沟流,使污泥酸化。
2、传统的三相分离器并不能完全防止跑泥,有时(污泥酸化或负荷过高时)甚至会造成大量污泥流失。
3、处理效率不高,出水需要接后续处理工艺。
UASB成功的关键在于颗粒污泥的形成,只有颗粒污泥才能保持非常高的生物浓度,且颗粒污泥的泥水传质速率非常高。
颗粒污泥抗负荷冲击能力、污泥稳定能力都是絮状污泥不可相比的,而且颗粒污泥含水率小,在较高的出水流速下随水浮出的机会很小,使反应器内总是保持很高的生物浓度。
但影响颗粒污泥形成的因素很多,包括三相分离器的分离效果、布水系统的均匀性、反应区负荷的确定、温度、PH值、CNP配比、上升流速、出水系统的均匀性、剩余污泥的排放均匀性、原水中有毒物质等以及其他一些环境因素都会影响颗粒污泥的形成。
因此,虽然UASB具有很多其他工艺无法比拟的优点,但由于UASB实施很困难,除了需要专业的设计外,还需要一系列的启动技术,所以在环保领域里UASB受到了很多的限制,并且有很多的UASB虽然投入使用,但由于缺乏专业的启动技术都处于停止状态。
下面就影响UASB反应器处理效果的因素作出简单的介绍:
一、三相分离器:
三相分离器是UASB的关键设备之一,它是保证沼气、废水、污泥在反应器的中上部分离的最关键部位。
在反应器的中下部积累了大量的污泥,整个反应器的80%有机负荷集中在反应器下部50%左右的容积里消化,因此在反应器的底部会产生大量的沼气。
沼气比重比废水要轻的多,不断的鼓出水面,从而带动底部污泥和废水翻腾,一起向上流动。
但污泥是整个反应器的根本,废水净化是目的,如果不能保证足够的污泥量,那么就谈不上反应器有着多高的处理效果,因此必须翻腾的污泥以及随沼气上流的污泥保持在反应器内,但同时要保证出水外排通畅,这样整个反应器乃至整个工程才有意义。
同时也要保证产生的沼气能够顺利排放。
但沼气跟废水、污泥如果没有一套专业的分离措施是不会轻易的分离的,这样也就不能保证上面所述的效果。
三相分离器就是满足这一要求的专业化设备,可以说三相分离器甚至是UASB最关键的设备。
三相分离器发展到今天已经经历了三十多年的历史,传统的三相分离器多采用如下形式:
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图二
图一中的三相分离器由于污泥回流通道以及污水上升通道是在一个通道,所以容易在通道口发生轻质污泥上流的现象,污泥回流效果不好,尤其在处理高浓度污水时,会产生大量的沼气,污水上升流速很快,污泥回流效果非常不好,从而导致反应器的失败。
一般采用图一的三相分离器的UASB负荷一般不会超过5kgC0D/m3.d,如果用来处理垃圾渗滤液,考虑到其他的不利因素,一般设计负荷不会超过3kgCOD/M3.d。
图二中的三相分离器增加了过流通道的面积,但仍然存在图一中三相分离器的毛病,因此一般负荷也不会太高。
新型的三相分离器一般采用中间集气式,最先的中间集气式三相分离器只考虑了分离效果,并没有考虑到溶解到废水中的CO2分压,保证废水中的碱度平衡。
我们采用的中间集气式三相分离器充分考虑了分离效果、CO2分压平衡、安装便利、便于维修等方面属于第三代的新型厌氧分离器,并用此分离器成功的解决了EGSB(膨胀式颗粒污泥厌氧反应器)的三相分离问题。
其简图如下:
V1
图三
二、布水系统:
布水系统同样是影响UASB成功的关键因素之一,如果一个UASB反应器的布水系统不均匀,一个布水点水量大,一个布水点水量小,会导致反应器内部负荷不均匀,造成局部实际负荷远远大于设计负荷,从而导致废水酸化,使PH值降低,破坏产甲烷菌的最佳生存环境,降低反应器的处理效果,严重的使整个反应器完全失败。
布水均匀本身没有太多的难度,包括常见的穿孔布水系统以及支管布水系统原理上都能很好的解决布水问题,但是一般来说,废水中都或多或少的有些悬浮物和一些大分子量的胶体物质,时间久了难免就会堵塞一些布水点,从而使得布水不均匀,使整个反应器失败,由布水不均匀造成UASB反应器失败的一个典型例子就是北京啤酒厂,起初单个UASB的处理效果稳定在85%以上,但是系统运行一年后处理效果急剧下降,只有40%,后在进行检修时就是发现布水支管严重堵塞。
到后来,人们为了解决布水系统堵塞的问题,采取了大量的办法,国外甚至采用非常昂贵的自动测压布水系统和自动旋转布水系统,效果虽然良好,但造价昂贵,不太适合目前处于发展中的中国国情,本方案采用自动清污大阻力母管配水系统,该系统具有如下特点:
a、采用自动过滤设备把原水中的SS过滤掉一部分,防止颗粒比较大的污染物直接堵塞配水管;
b、配水管出口采用特殊的反射装置,使反射回来的流体一部分起到自清洗喷嘴的目的;
c、保持母管与最后喷水管之间的比例关系,保证出水口有一定的流速,防止SS沉积堵塞;
d、减少布水点服务面积,即使有一两个布水管堵塞也不会影响全局,保证运行的连续进行。
三、其他因素:
UASB除了上述的两个最重要的因素外,还有一些其他的因素,比如微量元素添加剂的保持,这尤其在处理难降解废水、低温废水、有毒物质废水的过程中特别重要。
在国外已经形成了一个专门研究微量金属秸抗剂催化厌氧微生物的学科。
温度也是非常重要的一个因素,甚至可以说是最重要的因素之一,但一般未把它作为一个工程实施时的一个考虑点,原因在于废水量比较大,通过人工升温的方式保证微生物最佳的反应温度花费的成本很大,而且运行费用非常高,与采用厌氧装置的初衷有所违背,所以一般废水温度是多少就保证反应器内的温度是多少,不采用人工升温的方式,只是通过其他方面的途径来弥补罢了。
启动方式也很重要,针对不同的废水和污染成分初始负荷和时间叠增负荷都不一样,在启动过程中坚持一个原则,不能让水酸化,保持一定的处理效果后才能增加反应器的负荷直至设计负荷。
国内通过UASB处理成功的各种废水不计其数,包括造纸黑液、啤酒废水、酒精废水、印染废水、香精废水、垃圾渗滤液废水、屠宰废水、味精废水等等。
应用该技术在涪陵垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程中,取得了很理想的效果。
涪陵垃圾填埋场日处理垃圾300t/d,每天产生垃圾渗滤液100t的高浓度垃圾渗滤液,其水质条件如下:
COD=6000-10000mg/l,BOD=3000—5000mg/l,SS<1500mg/l,NH3
—N=1500—2000mg/l,TP=100mg/g,色度=1200倍。
处理流程如下:
出水执行国家《水污染物综合排放标准》一级标准即:
COD<300mg/l,BOD<150mg/l,SS<200mg/l,NH3-N<25mg/l
在此工程中UASB的容积负荷高达8—10kgCOD/m3.d,处理效果最终达到75%—80%,非常成功。
签于前述,在本方案中把UASB作为工艺流程的一个核心处理单丿元。
8.2铁屑电解工艺
高效催化内电解反应器,它不但可以高效脱色,还可以降低渗滤液中的有机物,提高废水的可生化性。
它是基于电化学反应的氧化还原、电池反应产物的絮凝、铁屑对絮体的电富集、新生絮体的吸附以及体层过滤的综合作用。
新生成在的Fe2+和Fe3+具有非常好的絮凝性,对SS和其他浊度污染物有较高的去除效果,但若用一般的铁屑弱电解方法会存在以下几个问题:
1.原溶液呈酸性,生成Fe2+和Fe3+水解效果并不好,形成具有吸附能力的絮凝物质量不够;
2.当调节pH至Fe2+和Fe3+沉淀后,在铁屑表面会形成大量的絮体沉淀物,使铁屑发生钝化、板结,阻碍了铁屑的进一步降解,甚至导致反应的中断,。
该工艺对色度以及其他污染物去除机理有三:
在原水中铁碳形成众多微小原电池,在这些原电池中存在大量电子转移,在电子的转移过程中,破坏色素物质和胶体物质在水溶液中的溶解平衡,使其以大胶体物质沉析出来,即有相当于电解破乳的功用。
铁单质在电解后形成众多的亚铁离子,初生态亚铁离子在水溶液中具有良好的还原作用,对原水的色度和COD都有着良好的去除效果。
亚铁离子以及其氧化后的铁离子在水溶液中发生水解,形成大量的絮凝物质,对原水的SS、色度、不溶性物质都有着很高的去除效果。
适用范围:
难降解有机废水的色度、COD的去除(如:
制药废水、造纸废水、印染废水、农药废水、垃圾渗滤液、硝基苯废水处理等)、重金属的去除(主要针对六价铬离子)。
在本工艺中,由于UASB出水后,水中含有大量的有机酸和二氧化碳气体,如果不加以处理的话,曝气池中会产生大量的泡沫问题,甚至会导致反应器的失败,所以我们有必要在厌氧出水后增加一道过渡工艺保证好氧的正常运行,同时为了提高原水的可生化性,设置一道铁屑内电解工艺,作为过渡工艺。
8.3生物胞外酶催化技术
生物胞外酶催化技术就是通过往曝气池中投加生物胞外酶催化剂,提高污水中的菌种活性成分,增强单位反应器体积的有机负荷,提高处理效果。
一般来说,在曝气池中的MLSS中一部分是活性微生物(A),—部分是由死的细胞壁、有机物胶体和无机物质组成(B),—般A/B=0.5左右。
也就是说,在曝气池中的微生物只占实际污泥量的一般,如果把曝气池中的微生物有效成分提高40%,即意味着反应器的容积负荷提高40%。
我们通过投加生物胞外酶后,MLSS中的生物有效成分可以从50%提高到95%,极大的提高了生物的活性和单位生物量的有效成分。
该技术在国外应用非常广泛,在国内只有在沿海一带逐步在采用,包括有针对性的脱NH3-N酶催化剂、脱色酶催化剂、脱COD酶催化剂、抗低温酶催化剂、脱酚酶催化剂等。
该技术的优点:
一、一次性投资极小;
二、运行费用很低;
三、不增加占地面积;
四、操作极为简便;
五、工期短;
本方案中可以考虑作为曝气池的辅助工艺,增加好氧处理的效
8.4传统的加药絮凝工艺
加药是通过往水中投加混凝剂,通过混凝剂的水解吸附、桥架、压缩双电子层,降低胶体表面的E电位、破坏其胶体表面水化膜,在通过足够的水流梯度,增加胶体颗粒的碰撞机会,使胶体颗粒相互联接变成大的颗粒而失稳沉淀出来。
一般来说影响加药混凝效果的有以下因素:
1、混凝剂本生的特性,如在水中水解后形成水合离子的大小,水合离子的带电特性等等;
2、水的PH值。
水的PH值直接影响混凝剂的水解速度、水解程度,一般来说,在低的PH值时,高电荷低聚合度的多核配合离子占主要地位,起不了粘附、桥架、吸附作用。
3、水温。
水温对混凝效果的好坏也有明显的影响,混凝剂水解多是吸热反应。
水温低时,水解效果不好,混凝效果液不好。
除此之外还有水中杂质成分、性质、浓度、混凝剂投加量、投加顺序、水力条件都有一定的影响。
混凝可以有效的去
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