中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司教授級(jí)高工杜昱，從事垃圾滲濾液處理工程設(shè)計(jì)工作近二十年，作為業(yè)內(nèi)資深專家在垃圾滲濾液工程設(shè)計(jì)及現(xiàn)場運(yùn)行方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為分享多年經(jīng)驗(yàn)，他多有著述，為大家傳經(jīng)送寶，以推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，相信工程師們會(huì)受益匪淺。

 

　　作者簡介：杜昱(1964—)，男，遼寧義縣人，大學(xué)本科，中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院教授級(jí)高工，主要從事城市污水處理和垃圾滲濾液處理的研究與設(shè)計(jì)工作，多次獲得國家及省部級(jí)優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　垃圾滲濾液MBR處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　無論是垃圾填埋場還是垃圾焚燒廠，滲濾液的特點(diǎn)是水量水質(zhì)受季節(jié)、氣候等因素的影響大，成分復(fù)雜、污染物濃度高、可生化性差，滲濾液處理工藝大多采用“預(yù)處理+生化+深度處理”工藝，其中生化處理普遍采用MBR工藝，是整個(gè)滲濾液處理系統(tǒng)的核心，是出水能否達(dá)標(biāo)排放的重要保障。

　　垃圾滲濾液MBR處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

　　◆MBR生化處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以COD進(jìn)行計(jì)算;

　　◆規(guī)模較小時(shí)可以采用一條線，規(guī)模較大時(shí)需設(shè)置二條線;

　　◆滲濾液處理出水對(duì)總氮無要求時(shí)采用單級(jí)生物脫氮，出水對(duì)總氮有要求時(shí)采用二級(jí)生物脫氮;

　　◆合理選取水溫、泥齡、污泥濃度、剩余污泥產(chǎn)率及單位耗氧量等設(shè)計(jì)參數(shù)，通過計(jì)算確定混合液回流比;

　　◆外加碳源可以采用甲醇、乙酸鈉、葡萄糖等，分別投加在缺氧池和后置反硝化池;

　　◆通過控制生物池內(nèi)水的流態(tài)、利用空氣管道控制曝氣區(qū)域、控制膜分離和污水冷卻系統(tǒng)回流位置等技術(shù)措施，可以取得良好的處理效果。

　　1 用COD進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算

　　大部分的生化處理系計(jì)是按BOD進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的，但對(duì)垃圾滲濾液而言，COD濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于BOD濃度，二者的比值COD/BOD>2.2，此種情況下如果仍按BOD進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)存在較大誤差，嚴(yán)重影響處理效果，因此垃圾滲濾液MBR生化處理系統(tǒng)應(yīng)以COD進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明，這種計(jì)算方式是符合實(shí)際情況的、是合理的。

　　2 一條線和二條線的設(shè)定原則設(shè)置

　　許多垃圾滲濾液處理工程，生化處理部分往往只設(shè)置一條線，檢修、維護(hù)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)必須停止運(yùn)行，對(duì)整個(gè)滲濾液處理系統(tǒng)影響很大，而且恢復(fù)運(yùn)行難度也很大。因此為保證滲濾液處理系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)考慮到滲濾液處理規(guī)模大小不一，原則上規(guī)模較小時(shí)可考慮設(shè)置一條線，規(guī)模較大時(shí)可應(yīng)采用二條線，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠、靈活和合理，把由于檢修維護(hù)的影響降到最低。

　　根據(jù)滲濾液處理工程的特點(diǎn)，工程規(guī)模Q≤200m3/d的滲濾液處理工程可以按一條線進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程規(guī)模Q<400m3/d的滲濾液處理工程，優(yōu)先考慮采用二條線，如果現(xiàn)場條件不允許也可采用一條線，工程規(guī)模Q≥400m3/d的滲濾液處理工程應(yīng)采用二條線。

　　3 單級(jí)生物脫氮和二級(jí)生物脫氮的適用條件

　　所謂單級(jí)生物脫氮系統(tǒng)，就是在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置缺氧池和好氧池，利用微生物的硝化和反硝化反應(yīng)達(dá)到去除總氮的目的，對(duì)于進(jìn)水氨氮濃度較低或排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮沒有要求的項(xiàng)目，采用單級(jí)生物脫氮即可滿足要求。

 

 

　　

　　事實(shí)上經(jīng)過單級(jí)生物脫氮處理后，出水中仍會(huì)含有一定量的硝酸鹽，尤其是進(jìn)水氨氮濃度高的情況下，出水中硝酸鹽的含量會(huì)更高，總氮也相應(yīng)偏高。在出水對(duì)總氮有嚴(yán)格要求的地區(qū)，為保證出水總氮達(dá)標(biāo)，在單級(jí)生物脫氮后再增設(shè)后置反硝化池和后曝氣池，亦即二級(jí)生物脫氮系統(tǒng)，通過投加外加碳源，利用微生物的硝化和反硝化反應(yīng)進(jìn)一步去除剩余的硝酸鹽，進(jìn)而達(dá)到提高總氮去除率的目的。

 

 

　　

　　垃圾滲濾液原液中氨氮濃度很高，一般介于2000mg/L~3000mg/L之間，也有高達(dá)3000mg/L~4000mg/L，一些排放標(biāo)準(zhǔn)要求出水總氮低于40mg/L，總氮去除率高達(dá)98%以上，如此高的去除率對(duì)MBR系統(tǒng)提出了更高的要求，單級(jí)生物脫氮系統(tǒng)很難達(dá)標(biāo)，必須采用二級(jí)生物脫氮方能滿足要求。

　　對(duì)于垃圾滲濾液而言，排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮沒有要求的項(xiàng)目，生化處理系統(tǒng)采用單級(jí)生物脫氮，如果排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總氮有嚴(yán)格的要求，應(yīng)采用二級(jí)生物脫氮處理系統(tǒng)，通過控制硝化和反硝化反應(yīng)的完全程度來控制出水中的總氮。

　　4 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　4.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

　　生化處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)取值見表1。

 

　　4.2混合液回流比的計(jì)算

　　垃圾滲濾液進(jìn)水氨氮濃度高，排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氨氮和總氮的要求非常嚴(yán)格，混合液回流比對(duì)總氮的去除率影響較大，混合液回流比增大，TN去除率也增大，合理確定混合液回流比，才能達(dá)到良好的脫氮效果。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，許多工程設(shè)計(jì)混合液回流比不能滿足脫氮要求，出水總氮超標(biāo)現(xiàn)象非常普遍。

　　反硝化所需的硝酸鹽由污泥回流和混合液回流提供，反硝化率用回流比控制，它們之間的關(guān)系為：

 

 

　　 

　　

　　反硝化率fde按下式計(jì)算：

 

　　需硝化的氨氮量按下式計(jì)算：

　　(4)Nht=24Q[N-0.05(S0-Se)]×10-3(kg/d)

　　MBR系統(tǒng)采用外置式超濾膜，出水SS接近于零,其含氮量亦按零考慮。

　　反硝化的硝酸鹽量按下式計(jì)算：

　　(5) NOt=24QNO×10-3(kg/d)

　　式中需反硝化的硝態(tài)氮濃度NO按下式計(jì)算：

　　(6) NO=N-0.05(S0-Se)-Ne

　　5 外部碳源投加系統(tǒng)

　　5.1外部碳源的種類

　　目前普遍使用的外部碳源有甲醇、乙烷、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等，各種碳源各有優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇外部碳源對(duì)脫氮效果、運(yùn)行成本等影響很大。

　　不同碳源類型對(duì)系統(tǒng)的脫氮性能影響存在差異，在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)工程的具體情況合理選用外部碳源，綜合分析并參考以往的工程經(jīng)驗(yàn)，外部碳源宜優(yōu)先考慮采用葡萄糖。

　　5.2外部碳源投加位置

　　滲濾液原液碳源極度缺失的情況下，如果不投加外部碳源，會(huì)導(dǎo)致生化處理系統(tǒng)內(nèi)硝酸鹽過度積累、堿度缺失，輕則抑制微生物的活性，重則導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，此種情況下為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)在缺氧池和后置反硝化池都投加外部碳源。

　　如果碳源不是很缺乏，硝酸鹽積累現(xiàn)象也不是很嚴(yán)重，系統(tǒng)內(nèi)能維持正常的硝化反硝化反應(yīng)，此時(shí)宜在后置反硝化池內(nèi)投加外部碳源，可以節(jié)省投加量，從而達(dá)到降低運(yùn)行成本的目的。

　　國內(nèi)大部分滲濾液處理工程，在后置反硝化池投加新鮮滲濾液，確實(shí)可以達(dá)到節(jié)省運(yùn)行成本的目的;但由于滲濾液原液含有高濃度的氨氮，而后曝氣池未設(shè)置內(nèi)回流系統(tǒng)，導(dǎo)致出水總氮增加，因此在后置反硝化池應(yīng)投加甲醇或乙酸鈉等不含“氮”的外部碳源，而不應(yīng)投加新鮮滲濾液。

　　5.3外加碳源對(duì)生化處理系統(tǒng)的影響

　　如果滲濾液進(jìn)水C/N比嚴(yán)重失調(diào)，生化處理系統(tǒng)長期靠投加外部碳源維持運(yùn)行，這種情況與單純處理垃圾滲濾液有很大不同。無論采用何種碳源，其反應(yīng)速度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滲濾液原液，水力停留時(shí)間也相應(yīng)很短，因此池容積也較小。

　　如果池容積過大、水力停留時(shí)間過長，異養(yǎng)好氧反硝化菌得不到足夠的營養(yǎng)物質(zhì).因而利用自身體內(nèi)的原生物質(zhì)進(jìn)行內(nèi)源呼吸，進(jìn)而降低活性污泥的活性，影響處理效果。因此在靠投加外部碳源維持運(yùn)行的滲濾液生化處理系統(tǒng)，其生物反應(yīng)池容積不能過大，應(yīng)通過計(jì)算合理確定。

　　6 工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施

　　6.1水流形態(tài)的控制

　　許多生物池的設(shè)計(jì)對(duì)水的流態(tài)缺少控制，極易發(fā)生短流，減少實(shí)際水力停留時(shí)間，降低整個(gè)系統(tǒng)的處理效果。垃圾滲濾液處理生物池內(nèi)的混合液懸浮固體濃度一般控制住12g/L~15g/L，實(shí)際運(yùn)行過程中有時(shí)高達(dá)20g/L~30g/L，如此高的污泥濃度，在水流發(fā)生短流的情況下，極易發(fā)生污泥沉積，從而降低活性污泥的活性，導(dǎo)致處理效率下降。在工程設(shè)計(jì)中，尤其是大規(guī)模的滲濾液處理工程，應(yīng)在生物池內(nèi)采取必要措施，控制生物池內(nèi)水的流態(tài)，避免污泥沉積并提高處理效率。

　　6.2污水冷卻系統(tǒng)回流管的設(shè)置

　　由于高濃度污水在生化反應(yīng)過程中會(huì)釋放出大量的熱能，同時(shí)由于部分電能轉(zhuǎn)化成熱能的緣故，垃圾滲濾液處理生物池內(nèi)會(huì)保持較高的溫度，過高的水溫會(huì)抑制微生物的活性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使生化處理系統(tǒng)癱瘓。因此垃圾滲濾液生化處理均設(shè)有污水冷卻系統(tǒng)，用污水泵抽取生物池內(nèi)的混合液進(jìn)入換熱器，與冷卻水在換熱器內(nèi)進(jìn)行熱交換，降溫后混合液再回到生物池內(nèi)，從而達(dá)到降低生物池內(nèi)水溫的目的。

　　對(duì)于設(shè)有污水冷卻設(shè)施的生化系統(tǒng)，由好氧池末端取水，將冷卻后的污水回流到缺氧池進(jìn)水端，可以同時(shí)起到混合液回流的作用，提高脫氮效果，也可以取代內(nèi)回流泵節(jié)省能耗，但實(shí)際操作中要考慮冷卻系統(tǒng)間歇運(yùn)行的影響。

 

 

　　

　　6.3膜分離系統(tǒng)回流管的設(shè)置

　　在許多垃圾滲濾液處理工程中，MBR系統(tǒng)采用管式膜超濾分離系統(tǒng)，超濾進(jìn)水泵由好氧池末端取水，進(jìn)入管式膜濃縮又回流到生物池內(nèi)。將含有硝酸鹽的超濾回流管接至缺氧池進(jìn)水端，同樣可以起到混合液內(nèi)回流的作用，提高脫氮效率、節(jié)省能耗。

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