濉溪县垃圾中转站垃圾渗滤液处理设备建设和后期运营.docx
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濉溪县垃圾中转站垃圾渗滤液处理设备建设和后期运营
2019年濉溪县垃圾中转站垃圾渗滤液处理设备建设和后期运营维护项目（二次）采购需求
采购编号：
SXZC-HGK19013-2
序号名称数量技术参数
预算价：
291万元，超预算作废。
一、概述
1.1工程概况
本项目是为濉溪县垃圾收储系统配套建设，垃圾中转站每天产生约15m3/d的渗滤液（包括冲洗废水），这部分的渗滤液处理后出水排入城市污水管网，达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B类标准。
1.2编制依据
（1）经检测垃圾中转站渗滤液水质参数和出水要求
业主提供进水水质参数表单位：
mg/L（pH除外）
项目
CODcr
BOD5
NH3-N
TN
SS
pH
进水
20000
8000
1000
1500
1220
7.2
（2）根据工程实际情况，出水水质按照《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B类标准规定限值执行，具体为下表：
表错误！
文档中没有指定样式的文字。
-1《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B类标准
序号
控制污染物
排放浓度限值
1
色度（稀释倍数）
70
2
化学需氧量（CODcr）（mg/L）
500
3
生化需氧量（BOD5）（mg/L）
350
4
悬浮物（mg/L）
400
5
总氮（mg/L）
70
6
氨氮（mg/L）
45
7
总磷（mg/L）
8
8
粪大肠菌群数（个/L）
10000
9
总汞（mg/L）
0.02
10
总镉（mg/L）
0.1
11
总铬（mg/L）
1.5
12
六价铬（mg/L）
0.5
13
总砷（mg/L）
0.5
14
总铅（mg/L）
1
（3）主要规范标准
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）
《城市生活垃圾分类及其评价标准》（CJJ/T102－2004）
《环境空气质量标准》（GB3095-1996）
《室外排水设计规范》（GB50014－2006）
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2002）
《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）
《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）
《工业与民用供电系统设计规范》（GBJ52-83）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
《供配电系统设计规范》（GB50056）
《通用用电设备配电设计规范》（GB50054-95）
《低压配电设计规范》（GB50052-95）
《公用与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）
《建设项目环境保护设计规定》（国环字（87）002号文）
（3）公司设计、建设及运行渗滤液处理站经验
1.3编制范围
垃圾中转站渗滤液处理站项目新建工程初步设计，主要包括站内处理工艺流程确定、站内生产性及辅助生产性构（建）筑物具体设计及设备选型、站区总平面布置等（本方案不包含调节池的初步设计）。
1.4编制原则
（1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法规、规范、标准；
（2）按统一规划原则，使工程建设与区域发展相协调，即保护环境，又最大限度的发挥工程效益；
（3）因地制宜，采用适合垃圾渗滤液的废水处理技术，选用高效节能的废水处理工艺流程，做到技术可行、经济合理；
（4）妥善处理、处置废水处理过程中的栅渣、污泥、浓缩液以及废气，避免二次污染；
（5）选择先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的废水处理设备以及自动化控制系统；
（6）在设计中尽可能采用通用材料和标准化设备，维修方便，费用低廉，系统运行稳定，工程质量得到可靠保证。
二、工程规模及处理要求
2.1设计处理水量
垃圾中转站垃圾渗滤液主要来源于垃圾本身水分，当垃圾进入中转站，对其进行压缩而形成的一种高浓度有机废水。
站内的生活用水以及垃圾车倾倒的水分也是垃圾渗滤液的一部分。
根据业主提供资料，本工程设计规模确定为Qd=15m3/d。
按照实际要求，拟建渗滤液处理站日处理量确定为Qd=15m3/d。
2.2设计进水水质
垃圾渗滤液成分复杂，污染物浓度高，水质变化较大，根据同类型垃圾转运站原水水质范围情况，确定垃圾渗滤液进水水质情况如表2-1所示。
表2-1设计进水水质一览表单位：
mg/L（色度除外）
项目
CODcr
BOD5
NH3-N
TN
SS
范围
15000～25000
6000～9000
1000～1500
/
800～2000
进水
20000
8000
1000
1500
1220
2.3设计出水水质
本渗滤液处理工程出水要求按照《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B类标准规定限值执行，具体出水水质要求详见表2-2。
表2-2《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B类标准
序号
控制污染物
排放浓度限值
1
色度（稀释倍数）
70
2
化学需氧量（CODcr）（mg/L）
500
3
生化需氧量（BOD5）（mg/L）
350
4
悬浮物（mg/L）
400
5
总氮（mg/L）
70
6
氨氮（mg/L）
45
7
总磷（mg/L）
8
8
粪大肠菌群数（个/L）
10000
9
总汞（mg/L）
0.02
10
总镉（mg/L）
0.1
11
总铬（mg/L）
1.5
12
六价铬（mg/L）
0.5
13
总砷（mg/L）
0.5
14
总铅（mg/L）
1
三、渗滤液处理工艺论证
3.1原水水质特点
从工艺设计角度出发，废水水质特征直接影响废水处理工艺的选择。
垃圾渗滤液作为一种性质多变、组分复杂的高浓度有机废水，其主要特征表现为：
（1）有机物组分众多，且主要为可溶性有机物
常规数据表明，在渗滤液中能检出的有机物有70多种，其中包含了芳烃、烷烃、烯烃、酸类、酯类和酚醛等。
渗滤液中可溶性有机物包含了大量的垃圾有机降解产物，从挥发性酸到类腐殖质和富敏酸化合物等，组分复杂。
（2）营养元素严重失衡
垃圾中由于含有大量的含氮物质（蛋白质类物质发酵后的产物），主要由大量餐厨垃圾造成。
渗滤液中的氮主要以氨氮的形式存在，新鲜渗滤液中氨氮的含量大约占总氮的85%-90%，高浓度的氨氮将降低脱氢酶的活性，抑制微生物活性。
垃圾渗滤液中的含磷量通常较低，特别是调节池出水，其磷浓度与市政废水含量几乎相当。
垃圾渗滤液中BOD5/TP的值一般都大于300，这与微生物生长所需的磷元素相差过大，尤其是供给生物代谢可用的溶解性的磷酸盐浓度更低。
渗滤液中的Ca2+和碱度都偏高，也是导致渗滤液中总磷含量偏低的一个重要原因。
实验证明，相对于生物处理所需的营养元素比例C：
N：
P=100：
5：
1，渗滤液的营养元素比例C：
N：
P为（1003-1168）：
（232-377）：
1。
可见渗滤液中氨氮含量过高，而C、P的含量较低。
渗滤液中高浓度NH4-N使得生物脱氮反硝化过程中的碳源明显不足，而且P元素不足也不利于微生物生长。
（3）金属盐含量较高
渗滤液中溶解性物质包含了大量离子，主要是：
Ca2+，Mg2+，Mn2+，Na+，K+，CL-，SO42-，HCO3-，NH4+等。
溶解性固体多数以金属盐的形式存在，高浓度的盐含量对微生物有强烈抑制作用，长时间运行，会导致污泥中的无机物含量增加，影响系统的正常运行。
（4）污染物组分复杂毒性大
渗滤液中含有大量有机物、重金属离子和某些有毒物质，这些污染物质不仅单项浓度高，而且组分复杂、共同作用毒性大。
如若不能合理地进行处理，这些污染物将对周围土壤、地下水体以及生物带来很严重的负面影响。
（5）色度高，臭味大
总体来看，垃圾渗滤液其外观多呈深褐色或黑色，具有较高的色度，有极重的垃圾腐臭味。
3.2工艺思路确定
由于垃圾废水的成分极其复杂，污染物浓度高，要用单独的某一种处理方法达到好的处理效果是非常困难的。
因此，必须将各种方法进行有机组合，才能达到预期的目的。
根据司多年在渗滤液处理方面的设计、建设、运营经验，确定此次设计采用“物化预处理+膜生物反应器”的设计思路。
其中物化预处理单元用于改善渗滤液水质，减小毒性，降解部分有机物，为生化处理单元提供条件；
混凝沉淀与MBR（包括生化系统和MBR膜系统）工艺组合，可以使渗滤液处理出水水质满足排放标准要求。
MBR工艺通过平板膜膜对生物菌体的完全截留保证生化系统能具有相当高的污泥浓度，实现水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完成分离，保证了各种世代周期较长的微生物能在系统内大量繁殖。
这种数量巨大、生物相繁多的生物反应器可以保证对各种复杂水质成分污水的处理效果，同时具有较强的抗冲击负荷能力。
3.3工艺单元确定
在确定了“物化预处理+膜生物反应器”处理工艺思路的基础上，分别对不同阶段的常用处理单元进行分析比较，以确定最优化的工艺流程，实现整个处理系统的有效稳定、合理经济。
3.3.1物化预处理单元
物化预处理的主要作用是为后续的生化处理做铺垫，重点去除影响生化处理效果的污染因子，同时可部分减轻生化处理设施的负荷。
经对渗滤液水质进行研究，发现渗滤液中含有金属元素。
另外，渗滤液具有很高浓度的氨氮以及COD。
结合生化处理的特点，可知针对垃圾渗滤液，物化预处理的重点去除对象在重金属离子、悬浮物和氨氮，因此选择可重点去除重金属离子、悬浮物和氨氮而又可灵活操作的物化预处理工艺单元成为第一步的任务。
具体比较分析见下表。
（详见表3-1）
表3-1物化预处理工艺单元分析比较表
序号
工艺单元
重金属
去除效果
氨氮
去除效果
操作灵活性
1
混凝气浮
差
较好
效果固定
2
混凝沉淀
良好
较好
投加药剂不同，效果不同
3
氨吹脱
无效果
良好
效果固定
4
电解氧化法
无效果
良好
效果固定
5
Fenton试剂
无效果
良好
效果固定
显而易见，混凝沉淀作为可同时去除重金属离子、悬浮物和氨氮且可通过投加药剂改变而灵活转变的工艺单元，是物化预处理阶段的最优化选择。
3.3.2生化处理单元
根据不同污水的水质特点，MBR工艺中生化部分可以选择多种工艺形式。
对处理对象以有机污染物为主而不存在氨氮去除任务的废水，常采用传统活性污泥法或生物接触氧化法作为生化处理工艺，对于污染物浓度高的废水还可以采用厌氧进行前处理。
而对于垃圾渗滤液这种氨氮和总氮浓度较高的废水，必须采用硝化/反硝化为主的生物脱氮工艺。
为保证在反硝化过程中能充分利用污水中原有有机碳源，再结合本工程渗滤液水质情况，确定采用AO/MBR的生化工艺。
1、外置式膜生化反应器
在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。
目前在垃圾渗沥液处理中采用的外置式膜生化反应器，超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。
即循环泵为混合液（污泥）提供一定的流速（3.5-5m/s），使混合液在管式膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。
图3-1外置式膜生化反应器原理图
图3-2外置式超滤膜的过滤方式
2、内置式膜生化反应器
内置式膜生化反应器其膜浸没在生物反应器内，出水通过负压抽吸经过膜单元后排出。
图3-3内置式膜生化反应器原理图
图3-4内置式超滤膜的过滤方式
3、MBR工艺形式的比选
目前，MBR工艺主要有内置式和外置式两种。
内置式MBR，又叫浸入式MBR，其主要是将膜元件安装在生物反应器内部，再通过负压抽吸泵在膜产水侧抽吸形成负压，部分水质较好的水在压力作用下透过膜形成MBR系统的产水。
目前，在垃圾渗滤液处理行业应用较多的就是内置式MBR工艺，通过我们公司在多个项目中的实际应用经验，内置式MBR尤其适用于垃圾渗滤液处理。
外置式MBR，主要是将膜元件与生物反应器分开进行独立安装，通过泵将反应器内的处理水输送到膜元件内，在压力作用下在膜表面形成错流过滤并产出一部分水质较好的MBR产水。
两种MBR系统的比较
表3-2内置式和外置式MBR工艺比较
序号
对比项
内置式MBR
外置式MBR
1
污泥浓度
可达8-12g/L
可达15g/L
2
膜通量
20-30L/m2·h
60-100L/m2·h
4
膜使用寿命
3-5年
3-5年
5
能耗
约0.37kW·h/m3污水
约2kW·h/m3污水
6
抗污染性能
抗污染性能较好
抗污染性能一般
7
清洗方式
系统在线清洗
系统在线清洗
8
清洗周期
5-6月清洗一次
每月化学清洗
通过以上的比较，确定本工程采用内置式MBR工艺。
四、工艺设计
4.1工艺设计原则
（1）在工艺主体流程确定的前提下，注重工艺单元间的巧妙衔接，确保各个单元充分发挥其设计效果，并合理降低整体运营成本；
（2）构（建）筑物设计以功能性为主要目的，并兼具美观性；
（3）设备选型兼顾通用性和先进性，处理稳定可靠、效率高、管理方便、维修、维护工作量小，价格适中。
4.2工艺流程简图
4.3渗滤液处理工艺流程简述
（1）因中转站渗滤液中可能含有大颗粒的杂物，需要在进调节池前去除，在调节池前加装细格栅。
压榨车间废水自流入格栅，渗滤液经过格栅隔渣处理后子流入调节池，在调节池中进行水量、水质充分均值调节。
（2）由于中转站渗滤液中可能含有大颗粒的有机颗粒物及无机颗粒，调节池渗滤液泵提至混凝沉淀池，混凝沉淀池前端设有药剂投加装置，利用混凝、沉淀作用去除渗滤液中难以生化降解的胶体悬浮物以及无机颗粒，减少对后续生化系统的抑制，同时对后续的膜系统起到一定的保护作用，延长膜装置使用寿命。
（4）反硝化池
利用回流硝化液提供的溶解氧维持系统缺氧环境，通过反硝化过程将回流硝化液中的硝态氮还原成氮气，同时消耗渗滤液原液中的有机碳源，达到无污染生物脱氮的目的。
（5）硝化池1
通过悬混式曝气器曝气提供溶解氧维持系统2-4mg/L的溶解氧，培养好养细菌对渗滤液中的主要污染物COD进行降解去除。
（6）硝化池2
通过悬混式曝气器曝气提供溶解氧维持系统2-4mg/L的溶解氧，培养硝化细菌对污水中的氨氮进行硝化作用，将其转化为硝态氮物质；氨氮去除率（转化率）保证在95%以上。
（7）MBR膜系统
本系统计划采用外置式管式超滤膜，外置式管式超滤分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除。
同时，膜分离也使微生物被完全被截留在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
（8）本系统设置50m3/d的外置式管式超滤膜一套，自控化程度较高。
保持渗滤液处理站的进水、排水及污泥处置工作在白班完成，夜班无需操作，正常安排巡视即可。
4.4A/O/O脱氮除碳原理说明
A/O/O生物脱氮系统包括反硝化池，一级硝化池及二级硝化池。
对传统A/O工艺进行改进和优化，设计了A/O/O（Anoxic-Oxic-Nitrification）工艺，即“缺氧反硝化-一级好氧硝化-二级好氧硝化”。
利用两级好氧硝化，为反硝化菌、COD氧化菌和硝化菌创造各种适合生存的条件，使其均在最佳生态位的状态下以较大的速度生长、繁殖，进行反硝化反应、COD氧化反应和硝化反应，从而使COD、氨氮得以去除。
在A/O/O中生物脱氮的工艺要基于氨化—硝化—反硝化的氨氮生物降解以及通过好氧菌去除水中有机物的反应过程，具体如下：
氨化作用过程：
以氨基酸为例，
RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3
硝化作用过程：
NH4++2O2N03-+2H++H2O
反硝化作用过程：
2N02-+6H+N2+2H2O+2OH-
2N03-+10H+N2+4H2O+2OH-
根据生物脱氮反应动力学理论，硝化反应影响因素如下：
有机碳源：
由于硝化细菌属于自养型细菌，所以要求混合液的有机碳浓度不宜过高。
如过高，将使硝化细菌不能成为优势细菌群，影响反应速率；
污泥龄：
由于硝化细菌增长较慢，必须保证系统较高的污泥龄。
污泥龄一般在硝化细菌世代时间的三倍以上，必须大于10d；
溶解氧：
硝化反应溶解氧必须大于2mg/l，较高的溶解氧可以提高硝化反应的速率；
温度：
在5-35度范围内，硝化反应的速率随温度升高而加快。
温度每升高10度，速率提高一倍；
pH:
硝化反应适宜的pH为7.5-8.5，并要求适量的碱度；
C/N：
处理系统的BOD负荷低于0.15，处理系统的硝化反应才能正常进行；较低的BOD负荷可以保证硝化反应的顺利进行；
有毒物质：
对硝化反应产生抑郁作用的有害物质主要有重金属，高浓度的NH4+-N、NHX--N络合阳离子和某些有机物。
反硝化反应影响因素如下：
有机碳源：
反硝化菌为异养型兼性厌氧菌，所以反硝化过程需要提供充足的有机碳源。
一般认为，当污水中BOD5/TN值大于4时，即可认为碳源是充足的，不需外加碳源，否则应投加甲醇（CH3OH）作为有机碳源；
pH：
反硝化过程最适宜的pH值范围6.5-7.5，不适宜的pH值会影响反硝化菌的生长速率和反硝化酶的活性；由于反硝化反应会产生碱度，这有助于将pH值保持在所需范围内，并可补充在硝化过程中消耗的一部分碱度；
反硝化反应的适宜温度为20-40度；根据阿累尼乌斯方程
，当温度在20-40度之间，温度越高，反硝化速率越快。
溶解氧：
系统中溶解氧保持在0.5mg/L以下时，反硝化反应才能正常进行。
4.5MBR原理说明
膜生物反应器工艺（简称MBR）是一种将膜分离技术和传统生化法进行有机结合的新型水处理技术。
其最大的优势及特点是可以通过对活性微生物的完全截留使生化系统的活性污泥浓度上限得到大大的提高，同时可以保证系统出水的水质稳定性。
MBR的主要特点：
主要污染物COD、BOD和氨氮有效降解，无二次污染；
100%生物菌体分离；出水无细菌和固性物；
反应器高效形成，占地面积小；运行费用合理。
污泥负荷（F/M）低，剩余污泥量小；
根据国内多个类似工程和我公司实际工程实践经验证明，MBR系统采用的反硝化+一级硝化+二级硝化工艺可以很好的对渗滤液废水中的氨氮、有机污染物进行有效脱除。
其中氨氮的脱除率可达到99%以上，有机污染物脱除率达到92%以上。
整个系统可以全年运行，并保证处理效果的稳定。
4.6运行效果预测
表4-1运行效果预测表
处理单元
CODcr（mg/L）
BOD5（mg/L）
NH3-N（mg/L）
TN（mg//L）
SS（mg/L）
水质
去除率
水质
去除率
水质
去除率
水质
去除率
水质
去除率
混凝池
进水
20000
15%
15000
20%
1000
20%
1500
25%
1220
65%
出水
17000
1500
800
1125
793
出水
3000
11040
800
1125
595
MBR系统
进水
17000
97.4%
11040
97%
150
96.7%
1125
95%
595
99%
出水
450
331.2
40
56
6.0
出水要求
500mg/l
350mg/l
45mg/l
70mg/L
400mg/l
4.7工艺单元具体设计
4.7.1物化预处理系统
本渗滤液处理站物化预处理系统采用混凝沉淀池系统，混凝沉淀单元设计采用钢砼结构，采用投加混凝剂PAC和PAM以降低后续生化系统及深度处理单元负荷。
4.7.1.2混凝沉淀池
表4-3混凝沉淀池设计一览表
序号
项目名称
具体内容
备注
1
净尺寸
2.0m×2.0m×2.2m
2
表面负荷
0.6m3/m2·h
3
有效水深
2.0m
保护高度0.20m
4.7.3MBR处理系统
4.7.3.1生化处理系统
本渗滤液处理站生化处理系统采用A/O/O，由反硝化池、硝化池1、硝化池2组成，均采用钢砼结构。
具体工艺计算如下。
表4-4MBR反硝化、硝化池容计算表
日进水流量Qd
Qd=15m³/d
反硝化池有效容积VDi
VDi=30m³，设计取1座
硝化池有效容积VNi
VNi=300m³，设计取2座
日平均剩余污泥量Qes
Qes=3m³/d
表4-5MBR硝化池曝气充氧计算表
曝气系统
悬混式曝气
需空气量Qair
Qair=9.48Nm³/min
4.7.3.2MBR主要工艺参数
表4-6MBR生化主要工艺参数表
MBR生化形式
1、反硝化、硝化生物脱氮
2、反硝化与硝化从空间上严格区分
功能
降解有机污染物和生物脱氮
反硝化池数量、容积、尺寸
尺寸：
2.5m×2.0m×7.5m数量1座
有效容积30m3
硝化池1数量、容积、尺寸
尺寸：
5.0m×5.0m×7.5m数量1座
有效容积150m3
硝化池2数量、容积、尺寸
尺寸：
5.0m×5.0m×7.5m数量1座
有效容积150m3
生化池水温
25℃
生化反应器污泥浓度
8g/l
反硝化率
99%
硝化池曝气方式
悬混式曝气
反硝化回流比
20：
1
辅助设施
1、水力消泡设施
4.8工程土建一览表
表4-7土建工程量一览表
序号
名称
净尺寸
数量
结构形式
备注
1
混凝沉淀池
2.0m×2.0m×2.5m
1座
地上钢结构
池内防腐
2
调节池
1座
地下钢筋砼结构
利旧
3
反硝化池
2.5m×2.0m×7.5m
1座
半地下钢筋砼结构
池内防腐
4
硝化池1
5.0m×5.0m×7.5m
1座
半地下钢筋砼结构
池内防腐
5
硝化池2
5.0m×5.0m×7.5m
1座
半地下钢筋砼结构
池内防腐
6
污泥储池
2.5m×2.0m×7.5m
1座
半地下钢筋砼结构
池内防腐
8
综合用房
8.0m×5.0m×5.0m
1座
框架
4.9设备选型设计
4.9.1设备选型原则
⑴设备选型严格遵循相关的技术规格要求；
⑵所用设备工艺成熟，技术先进、性能稳定；
⑶选型时充分考虑设备的防腐问题；
⑷站内风机、水泵等设备均采用国内外知名品牌；
4.9.2设备选型一览表
序号
设备名称
性
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