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无锡市桃花山垃圾填埋场渗沥液预处理工程设计 耿震蒋岚岚 无锡市政设计研究院有限公司， 江苏 无锡 214072 摘要 无锡市桃花山垃圾填埋场渗沥液预处理工程采用 UASB MBR 处理工艺， 其处理规模为800 m3/d。介绍了工程 流程、 设计特点及设计参数。该工程已投入实际运行。 关键词 渗沥液; UASB; 错流式 MBR; 膜组件 DESIGN OF LEACHATE PRETREATMENT OF TAOHUASHAN LANDFILL IN WUXI CITY Geng ZhenJiang Lanlan Wuxi Municipal Design Institute Co. ， Ltd，Wuxi 214072，China AbstractUASB and MBR process is adopted for leachate pretreatment of Taohuashan landfill in Wuxi City with a design capacity of 800 m3/d. In this paper ， the process scheme，design feature and parameters are presented. This project has been put into operation. Keywordslandfill leachate;UASB;staggered flow MBR; membrane module 无锡市桃花山垃圾填埋场设计总库容约 900 万 m3， 是江苏省无锡市唯一的生活垃圾卫生填埋场， 库 区占地约0. 27 km2。工程自 20 世纪 90 年代初投入 运行以来， 已填埋生活垃圾约 500 万 t。工程产生的 渗沥液经收集后排入芦村和太湖新城污水处理厂与 城市污水合并处理。由于 2 个城市污水处理厂已接 近满负荷运行， 且 渗沥 液 中 含 有 的 高 浓 度 氨 氮 和 COD 对执行一级 A 出水标准的城市污水处理厂的正 常运行产生不利影响， 根据相关要求， 桃花山垃圾填 埋场垃圾渗沥液必须经预处理后才可排入城市污水 处理厂与城市污水合并处理。 1工程设计 1. 1处理量及进出水水质 根据渗沥液水量预测的“水量平衡法” ， 考虑不 同时期的运行工况， 并结合现状渗沥液产量， 工程设 计规模确定为800 m3/d。 设计进出水水质见表 1。 表 1设计进、 出水水质 mg/L 项目 ρ BOD5 ρ CODρ SSρ NH3-N 进水5 00015 0002 0002 500 出水6001 000400100 1. 2工艺流程 工艺流程见图 1。 图 1工艺流程 污水池中的渗沥液经提升泵进入厌氧 UASB 反 应器， 去除污水中大部分有机物， 并提高污水的可生 化性能; 厌氧出水自流进入由 A/O/O 和超滤组成的 MBR 系统， 主要去除污水中的氨氮， 同时进一步去除 剩余的有机物， 经过 MBR 装置固液分离作用实现达 标排放。 1. 3厌氧反应器设计 厌氧 反 应 器 采 用 升 流 式 厌 氧 污 泥 床 反 应 器 UASB， UASB 反应器主要有以下几个部分组成 进水 分配系统、 污泥床和污泥悬浮层区、 三相分离器、 出水 系统、 排泥系统。 设计中， UASB 反应器有如下特点 84 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 1 在厌氧布水系统前设置全自动过滤器， 其过 滤栅径为1 mm， 以去除固体颗粒物， 防止厌氧布水系 统堵塞。 2 厌氧布水系统由干管和各自独立的布水环路 组成， 有效防止短流现象。每个布水环路均可单独高 压冲洗， 以便在布水环路堵塞时可单独冲洗去污。 3 采用膜生化反应器出水通过热交换器对厌氧 循环进行加热， 以使 UASB 在冬天运行时的温度不低 于设计温度。 4 设计出水强制回流以缓解渗沥液进水水质波 动对厌氧反应器的冲击， 且提高表面负荷， 促进厌氧 颗粒污泥的形成。 5 沼气经过脱水、 过滤和增压后进入沼气燃烧 火炬燃烧处理。 UASB 反应器设计参数如表 2 所示。 表 2 UASB 工艺设计参数 工艺尺 寸 /m HTR / h 容积负荷 / kg m － 3d－ 1 表面负荷 / m3m － 2h－ 1 污泥质量 浓度 / g L － 1 污泥产率 / kg kg － 1d－ 1 沼气产率 / kg kg － 1d－ 1 设计温 度 /℃ 12. 6 9. 53012 0. 2640 ～ 500. 080. 4525 1. 4MBR 反应器设计 1. 4. 1MBR 反应器特点 MBR 反应器主要由外置式膜组件和生物反应器 两部分构成。大量的微生物 活性污泥 在生物反应 器内与基质充分接触， 通过氧化分解作用使有机污染 物降解。外置式膜组件对混合液进行固液分离。污 泥被浓缩后返回生物反应器， 从而避免了微生物的流 失。膜组件相当于传统工艺的二沉池， 但是克服了传 统二沉池的很多缺点。 与传统活性污泥法相比， MBR 对有机物的去除 率要高得多， 因为在膜生物反应器中， 由于分离效率 有较大程度地提高， 生化反应器内微生物质量浓度可 从常规法的3 ～ 5 g/L提高到10 g/L以上， 可以在比传 统活性污泥法更短的水力停留时间内达到更好的去 除效果。 由于膜可以有效截留细菌， 避免污泥的流失， 因 此可以使生长缓慢的硝化细菌在最短的时间里获得 最大的增殖， 并且维持较高的浓度， 为氨氮的顺利硝 化提供必要的保证。另外， MBR 中过高的污泥浓度 易于使污泥絮体形成表面好氧、 内部缺氧的状态， 可 以在同一反应器中实现同步硝化反硝化。 ［ 1- 2］ MBR 工艺主要有以下特点 1 A/O2工艺 根据相关理论研究结果， 碳氧化 的微生物以异养型兼氧细菌占主体， 而硝化作用的微 生物以自养型好氧菌为主体。碳氧化和硝化过程分 别有其最佳的环境条件， 对碳氮比、 溶解氧水平的要 求存在一定的矛盾， 即 在较低的碳氮比和较高的溶 解氧条件下， 硝化菌群易占据优势， 异养菌受到抑制; 相反， 在较高的碳氮比和较低的溶解氧条件下， 则是 异养菌占优势， 而硝化菌受到抑制 ［ 3- 4］。 本设计采用的 A/O2工艺即是通过对工艺条件 的控制， 将传统工艺中的 O 段细分为碳氧化和强化 硝化段。通过控制曝气量和不同的底物浓度， 从而提 高 COD、 NH3-N 的去除率。 2 外置式 MBR 本设计采用的外置式 MBR 是把 膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混 合液经进水泵增压后进入膜组件的过滤端， 在压力作 用下， 混合液中的液体透过膜， 为系统处理出水; 固形 物、 大分子物质等则被膜截留， 随浓缩液回流到生物 反应器内。外置式膜生物反应器的特点是 运行稳定 可靠; 膜易于清洗、 更换及增设; 膜通量较大。 但在一般条件下， 为减少污染物在膜表面的沉 积， 延长膜的清洗周期， 需要用循环泵提供较高的膜 面错流流速。 3 曝气方式 由于渗沥液污染物浓度高， 腐蚀性 强， 污泥浓度高， 需氧量高， 为避免传统微孔曝气器易 堵塞， 易坏的特点， 本设计采用射流曝气方式， 曝气器 采用 PE 材质的负压式射流曝气器。 1. 4. 2生物反应区设计 生物反应区包括反硝化池、 硝化池 1 和硝化池 2。 工艺设计参数如表 3 所示。 1. 4. 3MBR 膜系统设计 硝化池 2 出水通过高效 MBR 膜系统分离， 大于 20nm 的颗粒物、 微生物和与 COD 相关的悬浮物安全 地截留在系统内。膜清液进入清液储槽后排放。 膜系统进水泵把生化池的混合液分配到膜系统 环路。膜系统最大压力为0. 6 MPa。膜组件直径为 8 mm， 内表面为 PVDF 材质的管式错流超滤膜， 膜分 离粒径为20 nm。膜系统设 4 条环路， 每个环路设有 5 支管式超滤膜。每个超滤环路设有单独的循环泵， 94 环境工程 2010 年 6 月第 28 卷第 3 期 表 3MBR 生物反应区工艺设计参数 反硝化池硝化池 数量 / 座 尺寸 / m HRT/ h 污泥质量 浓度 / g L － 1 反硝化速率 / kg kg － 1 d － 1 泥龄 / d 数量 / 座 尺寸 / m HRT/ h 污泥质量 浓度 / g L － 1 硝化速率 / kg kg － 1 d － 1 污泥负荷 / kg kg － 1 d － 1 剩余污泥产率 系数 / kg kg － 1d－ 1 111. 6 9. 525150. 1640216. 5 9. 5100150. 0330. 160. 1 该泵在沿膜管内壁提供一个需要的流速， 从而形成紊 流， 产生较大的过滤通量， 避免堵塞。4 条环路的运 行完全独立， 提高了系统运行的可靠性。当其中 1 条 超滤环路需要清洗或冲洗时， 其余环路不受影响。 膜管的清洗由储存有清水或清液的清洗槽通过 清洗泵来完成。自动压缩空气控制阀能同时切断进 料， 留在管内的污泥随冲洗水进入生化池。清洗后期 可向清洗槽滴加膜清洗药剂。超滤的药剂清洗周期 一般为 1 月 1 次。 膜系统设计参数如表 4 所示。 表 4 MBR 膜组件工艺设计参数 膜组件环 路数 /路 膜组件 数 /套 总膜面 积 /m2 膜通量 / L m － 1h－ 1 循环流量 / m3h － 1 超滤浓液 回流比 42054065108015 2设计总结 无锡市桃花山垃圾填埋场渗沥液预处理工程采 用 UASB 外置式 MBR 工艺处理生活垃圾渗沥液， 工程设计主要有以下特点 1 UASB 反应器处理污水效果受气温影响较大， 本设计利用 MBR 出水温度较高的特点， 通过回流 MBR 出水与 UASB 进水热交换以提高进水温度， 确 保 UASB 反应器的冬季运行效果。 2 针对高浓度氨氮废水生物处理的微生物学特 点， 主体生化反应区采用 A/O2脱氮工艺， 有针对性 的去除 COD 和氨氮， 以提高处理效果。 3 MBR 膜组件采用错流式管式超滤膜组件， 可 以避免传统的内置式 MBR 膜易堵塞、 难于清洗、 反冲 洗不均匀等缺点。 该工程已投入运行。 参考文献 ［1 ］ 吴希子， 金红华， 张文平. 选择膜技术处理垃圾渗沥液［J］ . 环 境卫生工程， 2006 5 25- 29. ［2 ］ 申欢. 膜生物法 MBR 处理垃圾渗滤液的研究［D］ . 西安 西 安建筑科技大学， 2004. ［3 ］ 陈建. 一体式膜生物反应器中高浓度氨氮的硝化特性研究 ［D］ . 西安 西安建筑科技大学， 2005. ［4 ］骆欣. 用于高氨氮废水处理的缺氧-好氧膜生物反应器的研究 ［D］ . 天津 天津大学， 2005. 作者通信处耿震214072无锡市隐秀路 901 号无锡市政设计 研究院有限公司 电话 0510 85160288- 8611 E- mailgengzhen-nj sohu. com 2009 － 09 － 04 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 收稿 上接第 47 页 3 对于该提铜选矿药剂生产废水， 推荐采用“隔 油过滤 除 油酸 化 沉 降铁 炭 微 电 解石 灰 中 和兼氧生化好氧生化活性炭吸附” 组合工艺 进行处理。 参考文献 ［1 ］ 华金铭， 彭钦华， 曾佳伟， 等. 提铜选矿药剂生产废水回用处理 工艺研究［J］ . 工业用水与废水， 2009， 40 3 59- 64. ［2 ］ 华金铭. 物化组合工艺处理提铜选矿药剂厂废水的研究［J］ . 净水技术， 2008， 27 2 39- 41， 73. ［3 ］ 李湘凌， 周元祥， 周娟. 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