横店垃圾渗滤液处理设计方案.docx

1、横店垃圾渗滤液处理设计方案横店垃圾填埋场渗滤液处理工程设计方案东阳市欧德尚环保节能工程有限公司二0 0九年十月第一章 概述1城市概况及自然条件城市概况横店位于中国浙江中部的东阳市内，与中国小商品城义乌相距36公里。距省会城市杭州160公里，距金华90公里，处于江、浙、沪、闽、赣四小时交通旅游经济圈内。自1996年以来，横店集团累计投入30个亿资金兴建横店影视城，现已建成广州街、香港街、明清宫菀、秦王宫、清明上河图、梦幻谷、屏岩洞府、大智禅寺、明清名居博览城等13个跨越几千年历史时空，汇聚南北地域特色的影视拍摄基地的两座超大型的现代摄影棚。已成为目前亚洲规模最大的影视拍摄基地，被美国好莱坞杂志称

2、为“中国好莱坞”。2004年初横店影视城被确立为中国唯一的国家级影视产业实验区。影视产业的崛起，也推动了横店休闲旅游业的发展。横店影视城已成为首批国家AAAA级旅游区。方圆10平方公里的横店镇，拥有十余家星级宾馆。横店影视城正在成为一处独有魅力的中国超大型影视旅游主题公园和中国娱乐休闲之都。自然条件东阳以丘陵和盆地为主，属于热带季风气候区，气候温和，雨量充沛，空气湿润，四季分明，光照充足，年平均气温17，年平均日照2002小时，47年平均降雨量1600毫米。春季71天，3月25日开始，6月3日终。冷暖气团交替频繁，风向多变，温度变幅大，降水明显增多，降水量约占全年33。夏季109天，6月4日开

3、始，9月20日终。一般6月中旬入梅，7月上旬出梅。梅雨期21天左右，阴雨连绵，雨量充沛，有大暴雨出现，降水量约占全年的35。盛夏，由副热带高压控制，常持续高温、酷热、干旱，常年有20-40天干旱期。旱情，平原多于山区，并受西太平洋热带风暴影响，有暴雨、局地性雷暴或大风等灾害性天气。秋季64天，9月21日开始，11月23日终。四季中最短之季。因副热带高压和高空西风带逐渐南移，大陆冷高压开始影响，常在稳定的变性高压控制下，少雨、多日照、风小，秋高气爽，天气稳定，平均降水量占全年18。因副热带高压势力较强也出现“秋老虎”气温。有的年份由于北方冷空气势力较强与南方暖湿气流交汇而出现秋风秋雨连绵的天气。

4、冬季121天，11月24日开始，3月24日终。常处于冷高压控制，多晴朗、寒冷、干燥天气。平均降水量占全年的14，常年平均有1-2次强降温造成大雪、冷冻或大风天气，也有多有雨雪的“烂冬”年。2工程概况工程建设必要性为了解决垃圾污染问题，横店集团建设了卫生填埋场。该垃圾卫生填埋场位于东阳市横店工业园区内，以处置工业垃圾场为主、生活垃圾为辅。该垃圾场建设工程分为二期，第一期建设工程规模为3000 m2，已经建成并投入使用；第二期建设工程规模为30000 m2，也于最近建成并开始运行。伴随着垃圾卫生填埋场的运行，垃圾渗滤液的二次污染问题逐渐凸现。垃圾渗滤液的组分复杂，污染物浓度高、色度大、毒性强，不仅

5、含有大量有机污染物，还含有各类重金属污染物，是一种成分复杂的高浓度有机废水。垃圾渗滤液处置不当，不但影响地表水质量，还会危及地下水安全，若不加处理而直接排入环境，则会造成严重的环境污染。因此，建设填埋场渗滤液处理工程已势在必行，刻不容缓。工程建设规模影响垃圾渗滤液产生量的条件众多，主要包括降水量、地表条件、填埋操作方式和垃圾自身含水量等，其中自然降水量是影响垃圾渗滤液产生量的决定性因素。垃圾渗滤液的产生量估算方法主要有水平衡计算法、经验公式法等。本设计采用经验公式法对渗滤液的产生量进行估算，即年平均日降水量法，计算公式如下：Q=10-3I（C1A1+C2A2）式中：Q为渗滤液日平均产生量，m3

6、/d；I为日平均降雨量，mm/d；A1为新填埋面积，A2为老填埋面积（已封场），m2；C为渗出系数，一般在之间，封顶的填埋场则在之间。表1-1 金华地区历年降水量和蒸发量项目年代60708090近47年平均降水量14221600平均蒸发量大小比值降蒸降蒸降蒸降蒸分析80、90年代的蒸发量逐渐减少，水气条件逐步改善取值C1=，C2=注：C2一般按照C2=的原则取值根据上表中的水文气象资料，东阳市47年来年平均降雨量为1600mm，水气条件逐步改善，取值C1=，C2=表1-2 东阳市47年来月平均水量项目5月6月7月47年来月平均水量（mm）横店垃圾填埋场汇水面积33000m3，分为两区，A1（新

7、）区面积30000m2；A2（已封场）区面积3000m2。计算日最大渗滤液产生量，则将最大月平均降雨量转化为日平均降雨量。由表1-2可知，最大月平均降雨量，具体数值见下表。由此计算出填埋期间的日平均渗滤液产生量和日最大渗滤液产生量：Q平均=（1600/365）30000+3000) 10-3=70m3/d由上可知，按东阳市47年平均降雨量计算，每天渗滤液产生量为70 m3/d，本设计按100 m3/d考虑。根据企业提供的数据，晴天每天渗滤液产生量为56 m3/d，最大为8 m3/d，按照20 m3/d考虑。故设计规模按120m3/d计算。设计进水水质垃圾渗滤液水质随水量的变化而变化，而水量主要

8、受降雨量影响 。晴天产生的渗滤液水量较小，污染物浓度则较高，根据业主提供的资料，在连续晴天的情况下，产生的渗滤液CODcr高达20000 mg/L，氨氮约为5000 mg/L；雨季产生的渗滤液水量较多，产生的渗滤液CODcr值约为2000 mg/L，氨氮约为300 mg/L，表1-3为我公司现场采集水质分析结果。表1-3 垃圾渗滤液水质分析结果序号CODcr （mg/ L）氨氮（mg/L）1119602370298701430318850 3785 由于我公司现场采样时间均为晴天，故渗滤液污染物浓度较高。根据国内同类工程资料，以及现场采样分析结果，确定本工程的进水水质指标，具体数值见表1-4。

9、表1-4 垃圾渗滤液处理站进水水质指标序号污染物进水水质1pH6-92CODCr10000 mg/L3BOD55000 mg/L4NH4+-N2400 mg/L5SS5000 mg/L设计出水水质垃圾渗滤液处理站处理出水水质执行污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999），见表1-5。表1-5 垃圾渗滤液处理站出水水质指标序号污染物进水水质1pH6-92CODCr500 mg/L3BOD5300 mg/L4NH4+-N35 mg/L5SS400 mg/L6磷酸盐 mg/L7色度80倍8 油脂100 mg/L3设计依据（1）污水综合排放标准（GB8978-1996）（2）生活垃圾填埋场污

10、染控制标准（GB16889-2008）（3）恶臭污染物排放标准（GB14554-93）（4）给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规模（CECS138-2002）（5）建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）（6）室外排水设计规范（GB50014-2006）（7）水处理设备制造条件（GB2932-86）（8）横店垃圾填埋场的相关资料（9）相关设计规范（10）现场取样分析数据，试验小试结果4设计原则（1）符合国家关于环境保护政策以及国家有关法规、规范和标准；（2）符合垃圾场实际情况以及城镇总体规划；（3）处理能力和处理效果好，最终出水达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-2008）；

11、（4）由于渗滤液水质变化幅度大，所选工艺除了需有简单、可靠、高效、低耗等性能外，还需有较强的适应性和较大的灵活性，以抗冲击负荷，并容易改造，适应水质变化；（5）引进、消化和创新关键设备，使污水处理设备先进、可靠、维护方便；（6）妥善处置渗滤液处理中产生的污泥，避免二次污染；（7）合理布置垃圾渗滤液处理站单元，减少占地面积，降低运行费用，并兼顾工艺单元调整的灵活性。5设计范围本工程范围是垃圾填埋场渗滤液调节池到污水站排污口所涉及的工艺、设备、电气及构筑物的设计（不包括蒸汽引入系统及管道）。第二章 工程方案比选在城市垃圾卫生填埋处理中，由于压实、降水和微生物分解作用，垃圾层中会渗出一定量的高浓度有

12、机废水，称为垃圾渗滤液。其对土壤、地下水、地表水、大气、生物等的二次环境污染十分严重，并可通过食物链直接或间接地进入人体，危害人类健康。由于垃圾渗滤液水质复杂，处理难度大，尤其是对老龄垃圾渗滤液，其高氮和难降解有机物已成为工程治理的难点。因此，研究、探索和筛选适合我国国情的效率高、能耗低、投资省的垃圾渗滤液处理技术具有特别重要的意义。根据具体水质，垃圾渗滤液可选用不同的处理工艺。广州市兴丰垃圾卫生填埋场于2000年11月开始建设，于2002年8月建成一期工程并投入营运。设计垃圾接纳量3000 t/d，垃圾渗滤液处理量565 m3/d。由于实际垃圾接纳量达6000 t/d，渗滤液量达650 m3

13、/d，需上二期渗滤液处理工程。有鉴于兴丰垃圾卫生填埋场下游为金坑水库，渗滤液处理出水必须达到回用水标准。国家生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范（征求意见稿）将该工程作为代表性工程，故此引用兴丰垃圾卫生填埋场二期渗滤液处理工程的方案比选。兴丰垃圾卫生填埋场二期渗滤液处理工程提出了四个处理方案，具体比较如下。1 UASB+SBR+CMF+RO工艺（方案一）工艺流程方案一选用“UASB+SBR+CMF+RO工艺”，详见图。渗滤液均衡池UASB系统SBR系统CMF系统pH调节污泥脱水干污泥填埋RO系统浓缩液混凝压滤后填埋达标回用图 UASB+SBR+CMF+RO工艺流程 工艺说明渗滤液由调节池泵入均

14、衡池，进行水质水量的均衡和pH调节，均衡池出水进入UASB（上流式厌氧污泥床）系统中，反应器COD负荷10-15 kgCOD/m3d，COD去除率70%，BOD去除率75%。经厌氧处理后渗滤液进入SBR系统，在此利用生物反应进一步去除BOD5、COD和NH4+-N，水力停留时间。在SBR（序批式反应器）系统中，以好氧-缺氧交替运作，在好氧条件下，微生物进行硝化作用；在缺氧条件下，微生物进行反硝化作用，实现废水脱氮。为了防止高氨氮浓度对生物处理系统的抑制作用，SBR池采用高污泥龄(30d)，以保证反应器中有数量足够且性能稳定的脱氮菌，进行硝化和反硝化作用，同时去除部分较难生物降解的有机物。经生物

15、处理后的渗滤液进入CMF（连续微滤）系统，进行反渗透系统的前处理，采用m中空纤维膜，隔除渗滤液中大于 m的固体、菌体和不溶性有机物。经生物和微滤处理的渗滤液进入RO（反渗透）系统，该系统采用宽幅螺旋卷式复合膜，设计最大工作压力35 Bar，最大去除率80%，清洗周期1-2周，膜工作寿命1-2年。RO出水可直接回用，浓缩液经化学沉淀后形成稳定的絮凝体，再运至填埋场进行填埋处理。该工艺的特点是：（1）UASB系统能耗低、效率高，与SBR系统结合，工艺既经济又灵活，是去除有机物及氨氮的有效方式；（2）SBR系统是生物脱氮的关键，它将各种形态的氮最终转化为N2，彻底解决渗滤液中的氮污染问题；（3）CM

16、FRO系统可确保出水水质稳定达标；（4）剩余污泥量小。 各工段出水水质UASB+SBR+CMF+RO工艺各工段的出水水质见表2-1。表2-1 各工段出水水质水质指标原水UASBSBR微滤反渗透COD (mg/L)20000600070060040BOD5 (mg/L)1200030002001508TSS (mg/L)200050011011NH4+-N (mg/L)21001890505082蒸发+RO处理工艺（方案二） 工艺流程方案二选用“蒸发+RO工艺”，详见图。 工艺说明渗滤液由调节池泵入预处理池，通过投加臭氧对氨氮与低分子有机物进行预处理，出水经沉淀后进入热交换器。预处理后的渗滤液用

17、泵送入两个热交换器进行预热，交换器同时作为蒸发器浓缩液和冷凝水的冷却器。预热后的渗滤液进入进水池，然后提升进入蒸发器。在蒸发器内，渗滤液通过喷头喷洒在高温管束外表面而蒸发，蒸汽收集后通过离心压缩机压缩进入管束，进行持续蒸发循环。渗滤液喷洒到管束外表面，对管束中的蒸汽有降温作用而使管道内蒸汽冷凝。管道中形成的冷凝水收集后进入脱气器中，减少易挥发有机成分，冷凝液从脱气器经过冷凝液冷却器进入暂存池。经蒸发处理的渗滤液进入RO系统，该系统采用宽幅螺旋卷式复合膜，设计最大工作压力35 Bar，最大去除率80%，清洗周期1-2周，膜工作寿命1-2年。RO出水可直接回用。蒸发器底部所收集的浓缩液及RO浓缩液

18、可送入浓缩液冷却器对进水进行预热，冷却后的浓缩液进入焚烧炉焚烧。该工艺的特点是：（1）全部采用物化处理，处理效果不受进水水质波动的影响；（2）剩余污泥量小；（3）浓缩液得到彻底处置，无须回灌。 各工段处理效率蒸发+RO工艺各工段的处理效率见表2-2。表2-2 各工段处理效率项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)TSS(mg/L)NH4+-N(mg/L)蒸发器进水200001200020002100出水5002501520去除率%RO出水40818去除率%出水要求50105103 MBR+UF+NF处理工艺方案（方案三） 工艺流程方案三选用“MBR+UF+NF工艺”，详见图。 工艺说明渗

19、滤液由调节池泵入生物处理系统，生物处理系统包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通过高活性好氧菌作用，大部分有机物被降解，氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，然后回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，实现废水脱氮。MBR系统通过UF（超滤）膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生物反应器中的污泥浓度达到20 g/L，经过驯化的微生物菌群，可逐步降解渗滤液中难生物降解有机物。MBR系统的COD去除率90%，NH4+-N去除率99%。采用高效内循环射流曝气系统，氧利用率可高达25%。MBR剩余污泥量小，每天排泥量按不同运行期(前，中，后)为110-50 m3/d。MBR出水无菌体和悬浮物，进入NF（纳

20、滤）系统深化处理，出水稳定达标，浓缩液回灌至填埋场。 纳滤系统采用特殊纳滤膜，可使盐随净化水排出，不会出现盐富积现象，纳滤净化水回收率可达85%。纳滤浓缩液回灌至填埋场处置。采用该工艺处理渗滤液，适应性强，能确保不同季节不同水质条件下，出水稳定达标。国外大量工程实例表明，即使对于BOD/COD小于的老填埋场渗滤液，经过MBR与纳滤后也能使COD、BOD和NH4-N达标排放。该工艺的主要特点：（1）反应器系统中生物浓度高，可高效去除难降解有机物和氨氮；（2）污泥稳定性好，粘度低，易脱水，不易腐败变质；（3）出水不存在致病菌污染问题。 各工段处理效率MBR+UF+NF工艺各工段的处理效率见表2-3

21、。表2-3 各工段处理效率项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)NH4+-N(mg/L)MBR进水20000120002100出水20001008去除率%NF出水40108去除率%0 %要求总排浓度5010104 DT-RO处理工艺（方案四） 工艺流程方案四选用“DT-RO工艺”，详见图。 工艺说明渗滤液由调节池泵入储罐，进行pH调节，控制pH在之间。经pH调节的渗滤液加压泵入砂滤器，反冲洗水进入浓缩液储存池。经过砂滤的渗滤液泵入筒式过滤器，经过滤后的渗滤液由柱塞泵输入DT-RO（两级碟管反渗透）的第一级RO（反渗透）系统。一级RO系统和净水回收率为80%，设计操作压力为60 Bar。

22、渗出液进入二级RO系统，浓缩液排至浓缩液储存池。二级RO系统的净水回收率为90%，设计操作压力为50 Bar。渗出液进入脱气装置，浓缩液排至砂滤器的进水端。为避免浓缩液长期回灌所致的氨氮在垃圾填埋场中的积累循环，设置浓缩液脱氮系统，通过化学沉淀法将渗滤液中的NH4+-N转化为MgNH3PO46H2O沉淀，沉淀后形成的结晶性状稳定，可以直接随浓缩液回灌到填埋场，也可以分离出来做肥料。该工艺的特点是：（1）预处理比较简单，且不需设生物处理单元；（2）DT-RO膜组的结垢较少，膜污染减轻，使反渗透膜寿命延长；（3）安装、维修简单，操作方便；（4）DT-RO系统可扩充性强，可根据需要增加一级、二级或高

23、压膜组。 各工段处理效率DT-RO工艺各工段处理效率见表2-4。表2-4 方案四处理效率项目进水二级反渗透出水去除率BOD(mg/L)120005COD(mg/L)2000020NH4+-N(mg/L)21005SS(mg/L)200025方案比较四个渗滤液处理工艺方案比较详见表2-5。表2-5 工艺方案比较项目方案一方案二方案三方案四UASB+SBR+CMF+ROEV+ROMBR+UF+NFDT-RO一、工艺比较基本工艺流程原水-pH调节-UASB-SBR-反渗透-生产回用原水-EV蒸发器-反渗透-生产回用原水-MBR生物膜反应器-超滤-纳滤-生产回用原水-砂滤器-二级反渗透-生产回用处理原

24、理生化处理与反渗透相结合物理处理与反渗透相结合生化处理与纳滤相结合采用单纯反渗透工艺进水水质影响抗冲击负荷能力强，进水水质影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，对SBR池的处理冲击较小。不依赖于生物处理，抗冲击负荷能力强，可通过调节蒸汽压力适应进水负荷变化。环境因素和进水参数变化对生物系统影响较大，可通过调节回流量适应进水负荷变化。不依赖于生物处理，抗冲击负荷能力强，可通过调节反渗透压力适应进水负荷变化。浓缩液处理浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。浓缩液回灌或化学沉淀形成稳定的结晶而去除，残留物对环境及填埋场运

25、行有一定的影响。浓缩液回灌或化学沉淀形成稳定的结晶而去除，残留物对环境及填埋场运行有较大的影响。工艺运行比较有较多的工程及运行经验，运行管理较为复杂。有较多的工程及运行经验，运行管理较为方便。有较多的工程及运行经验，运行管理比较复杂。有较多的工程及运行经验，运行管理较为简单。环境效益渗滤液在生化阶段会产生一定的有害气体及臭味，对大气环境有一定影响。渗滤液在蒸发阶段会产生一定有害气体及臭味，对大气环境有一定影响。渗滤液在生化阶段会产生一定的有害气体及臭味，对大气环境有一定的影响。对大气环境影响较小。二、经济比较工程投资（总价）4800万元4400万元4700万元4200万元工程投资（单价）万元/

26、m3万元/m3万元/m3万元/m3运行费用元/m3元/ m3元/ m3元/ m3综合比较各方案的工艺特点、对水质波动的适应性、总投资以及单位运行成本等因素，认为方案一为优选方案。其理由如下：（1）渗滤液先进行生物处理，具有较强的适应性和灵活性，可以适应不同时期的处理需要，经生物处理后的渗滤液进入微滤及反渗滤系统进行深度处理，出水达到回用水标准。（2）采用UASB+SBR工艺，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，进水水质影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，对SBR池冲击较小，充氧设备能耗较小。（3）采用生物处理与反渗透相结合，处理后出水可以达到回用水水质标准，在填埋场内作生产性回用，具有良好的环境

27、效益，可节省生产用水费用，降低填埋场运行成本。（4）该方案虽投资较高，但运行稳定，出水有保证，且有较丰富的工程、运行、管理经验。第三章 工程设计我国于二十世纪八十年代中后期，开始建设卫生填埋场，已有多座卫生填埋场建成并投入使用。随着填埋场的建设，对垃圾渗滤液的处理也进行了有益的探索，对垃圾渗滤液的水质、水量及处理特性有了比较全面、系统、客观的认识。但由于垃圾渗滤液的水质水量变化大、氨氮含量高、有机污染物含量高和难于生物降解的有机物含量高等问题，致使我国大部分垃圾填埋场的渗滤液处理设施出水达不到排放要求。垃圾渗滤液处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。因此，根据技术规范和实践经验，设

28、计出适合我国国情的生活垃圾填埋场渗滤液处理工程至关重要。1推荐处理工艺处理工艺流程横店垃圾渗滤液处理站出水排入城市下水道，水质执行东阳市城市污水纳管标准，垃圾渗滤液出水水质达到：COD 500 mg/L、NH4+-N 35 mg/L、SS ，使氨离子转化为游离氨(NH3)，然后送入吹脱塔以喷淋和鼓风的方式去除游离氨，并为后续SBR工艺调整C/N比，实现废水COD和NH4+-N的去除。为了确保处理出水COD 500 mg/L，可在二沉池中辅以同步化学沉淀。综上考虑，本工程采用如下工艺：渗滤液碱化吹脱塔高效厌氧反应器SBR池混凝沉淀二沉池城市下水道。其工艺流程如图所示。调节池渗滤液调节池的容积确定根据垃圾填埋场渗滤液的贮存容量综合考虑，按照多年降雨量产生的渗滤液处理的规模经平衡计算后确定，并应考虑应急情况下渗滤液的贮存。根据国内外填埋场运行和设计经验，渗滤液产生量计算公式为：Q=CIA/1000式中：Q为渗滤液产生量（m3/月）；I为月平均降雨强度（mm/月）；C为渗入系数，一般为；A为汇水面积（m2）。表3-1 47年来6月份的降水量情况项目平均6月max6月second47年来6月份（mm）503调节池容积设计按47年最大月