无论是垃圾填埋场还是垃圾焚烧厂,渗滤液的特点是水量水质受季节、气候等因素的影响大,成分复杂、污染物浓度高、可生化性差,渗滤液处理工艺大多采用“预处理+生化+深度处理”工艺,其中生化处理普遍采用MBR工艺,是整个渗滤液处理系统的核心,是出水能否达标排放的重要保障。4 S7 L% Y' C; Z& V( b
( W+ C# s( X/ k! B) J X8 n垃圾渗滤液MBR处理系统设计要点如下:
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( X) e D* q+ e5 h◆MBR生化处理系统的设计应以COD进行计算;
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N: n' K& u3 j8 N2 t◆规模较小时可以采用一条线,规模较大时需设置二条线;# T! u9 F: _" P: I
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◆渗滤液处理出水对总氮无要求时采用单级生物脱氮,出水对总氮有要求时采用二级生物脱氮;) ]# c: k. h, T1 J: A
& m/ R9 e: o' b◆合理选取水温、泥龄、污泥浓度、剩余污泥产率及单位耗氧量等设计参数,通过计算确定混合液回流比;! c: N1 Y( w% Q3 ]/ D; M$ D- _
0 v4 D# [; k5 g7 Q9 }* {◆外加碳源可以采用甲醇、乙酸钠、葡萄糖等,分别投加在缺氧池和后置反硝化池;0 l( Z+ a; N# C) l; s; p
]; J9 Q4 z% G3 y1 c( W0 z9 U/ c& j◆通过控制生物池内水的流态、利用空气管道控制曝气区域、控制膜分离和污水冷却系统回流位置等技术措施,可以取得良好的处理效果。& E: {4 k% a: Q* p
8 }. a7 p; s" o# M6 d1用COD进行设计计算
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大部分的生化处理系计是按BOD进行设计计算的,但对垃圾渗滤液而言,COD浓度远远高于BOD浓度,二者的比值COD/BOD>2.2,此种情况下如果仍按BOD进行设计,会存在较大误差,严重影响处理效果,因此垃圾渗滤液MBR生化处理系统应以COD进行设计计算,实际运行结果证明,这种计算方式是符合实际情况的、是合理的。4 ^; c) }9 [+ o
0 u$ u$ ?# D. P+ n5 A3 o+ z& J2一条线和二条线的设定原则设置
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许多垃圾渗滤液处理工程,生化处理部分往往只设置一条线,检修、维护时整个系统必须停止运行,对整个渗滤液处理系统影响很大,而且恢复运行难度也很大。因此为保证渗滤液处理系统能够连续稳定运行,同时考虑到渗滤液处理规模大小不一,原则上规模较小时可考虑设置一条线,规模较大时可应采用二条线,使系统的运行更加可靠、灵活和合理,把由于检修维护的影响降到最低。8 s. R6 A+ T8 s" p" d/ c
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根据渗滤液处理工程的特点,工程规模Q≤200m3/d的渗滤液处理工程可以按一条线进行设计,工程规模Q<400m3/d的渗滤液处理工程,优先考虑采用二条线,如果现场条件不允许也可采用一条线,工程规模Q≥400m3/d的渗滤液处理工程应采用二条线。
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. G4 W2 ]' A2 y, b3单级生物脱氮和二级生物脱氮的适用条件
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所谓单级生物脱氮系统,就是在系统内设置缺氧池和好氧池,利用微生物的硝化和反硝化反应达到去除总氮的目的,对于进水氨氮浓度较低或排放标准对总氮没有要求的项目,采用单级生物脱氮即可满足要求。
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图1单级生物脱氮系统示意图& L) O ^& O4 d7 T
& {5 W6 f- x5 u/ Z5 z; W2 @事实上经过单级生物脱氮处理后,出水中仍会含有一定量的硝酸盐,尤其是进水氨氮浓度高的情况下,出水中硝酸盐的含量会更高,总氮也相应偏高。在出水对总氮有严格要求的地区,为保证出水总氮达标,在单级生物脱氮后再增设后置反硝化池和后曝气池,亦即二级生物脱氮系统,通过投加外加碳源,利用微生物的硝化和反硝化反应进一步去除剩余的硝酸盐,进而达到提高总氮去除率的目的。
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图2二级生物脱氮系统示意图
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/ ^1 h$ {1 u6 B8 q! Q, m垃圾渗滤液原液中氨氮浓度很高,一般介于2000mg/L~3000mg/L之间,也有高达3000mg/L~4000mg/L,一些排放标准要求出水总氮低于40mg/L,总氮去除率高达98%以上,如此高的去除率对MBR系统提出了更高的要求,单级生物脱氮系统很难达标,必须采用二级生物脱氮方能满足要求。
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1 m# c% r! Q/ j' s6 R; _6 Y! F对于垃圾渗滤液而言,排放标准对总氮没有要求的项目,生化处理系统采用单级生物脱氮,如果排放标准对总氮有严格的要求,应采用二级生物脱氮处理系统,通过控制硝化和反硝化反应的完全程度来控制出水中的总氮。& n: p Z6 H- x' t% z( K
F4 v6 v; a3 t% ~- E4主要设计参数
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3 r3 C% m6 `/ |0 W& D4.1主要设计参数的选取
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生化处理系统设计参数取值见表1。; _! t$ N( J5 g' d& g0 i/ I
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表1MBR系统主要设计参数
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4.2混合液回流比的计算
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" w0 L; ]* u$ j+ Y$ w, S- R0 ^6 K垃圾渗滤液进水氨氮浓度高,排放标准对氨氮和总氮的要求非常严格,混合液回流比对总氮的去除率影响较大,混合液回流比增大,TN去除率也增大,合理确定混合液回流比,才能达到良好的脱氮效果。实际工程设计中,许多工程设计混合液回流比不能满足脱氮要求,出水总氮超标现象非常普遍。
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: l, R+ {/ L `) K反硝化所需的硝酸盐由污泥回流和混合液回流提供,反硝化率用回流比控制,它们之间的关系为:3 c9 P! }6 L/ Z! C
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反硝化率fde按下式计算:
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% T' R7 g3 X$ I. s* c0 F需硝化的氨氮量按下式计算:
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(4)Nht=24Q[N-0.05(S0-Se)]×10-3(kg/d)
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/ A" b. y1 e; Y; D$ o7 I) W4 t+ V; @MBR系统采用外置式超滤膜,出水SS接近于零,其含氮量亦按零考虑。
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! b5 V+ k: z: F反硝化的硝酸盐量按下式计算:
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(5)NOt=24QNO×10-3(kg/d)5 {! E$ y8 c) N7 e
) c( T' g- G0 O6 _- o- N8 M式中需反硝化的硝态氮浓度NO按下式计算:
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(6)NO=N-0.05(S0-Se)-Ne
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5外部碳源投加系统
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& {6 }, Q' @3 \ w5.1外部碳源的种类- j {# G4 j% z/ \
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目前普遍使用的外部碳源有甲醇、乙烷、乙酸、乙酸钠、葡萄糖等,各种碳源各有优缺点,合理选择外部碳源对脱氮效果、运行成本等影响很大。
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不同碳源类型对系统的脱氮性能影响存在差异,在实际工程应用中应根据工程的具体情况合理选用外部碳源,综合分析并参考以往的工程经验,外部碳源宜优先考虑采用葡萄糖。5 G0 t9 A5 p! ]+ v! w: Y
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5.2外部碳源投加位置
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3 |+ H0 [: l X渗滤液原液碳源极度缺失的情况下,如果不投加外部碳源,会导致生化处理系统内硝酸盐过度积累、碱度缺失,轻则抑制微生物的活性,重则导致系统崩溃,此种情况下为确保系统稳定运行,应在缺氧池和后置反硝化池都投加外部碳源。
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! b$ s: B1 {: z1 @- a0 Y' p如果碳源不是很缺乏,硝酸盐积累现象也不是很严重,系统内能维持正常的硝化反硝化反应,此时宜在后置反硝化池内投加外部碳源,可以节省投加量,从而达到降低运行成本的目的。' q" Y; E- A& \; T6 I+ ~
6 c; @, k- l2 M4 `- e3 L国内大部分渗滤液处理工程,在后置反硝化池投加新鲜渗滤液,确实可以达到节省运行成本的目的;但由于渗滤液原液含有高浓度的氨氮,而后曝气池未设置内回流系统,导致出水总氮增加,因此在后置反硝化池应投加甲醇或乙酸钠等不含“氮”的外部碳源,而不应投加新鲜渗滤液。$ X! {0 n8 G/ x
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5.3外加碳源对生化处理系统的影响/ s/ t, X8 F1 e# \% O, ]; L" ?7 E0 D! H
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如果渗滤液进水C/N比严重失调,生化处理系统长期靠投加外部碳源维持运行,这种情况与单纯处理垃圾渗滤液有很大不同。无论采用何种碳源,其反应速度均远远高于渗滤液原液,水力停留时间也相应很短,因此池容积也较小。
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如果池容积过大、水力停留时间过长,异养好氧反硝化菌得不到足够的营养物质.因而利用自身体内的原生物质进行内源呼吸,进而降低活性污泥的活性,影响处理效果。因此在靠投加外部碳源维持运行的渗滤液生化处理系统,其生物反应池容积不能过大,应通过计算合理确定。
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6工程设计技术措施, e4 X2 Z8 c5 r; ]- A1 m, J+ d1 P- v
9 }; X) t9 f. r/ K M7 \6.1水流形态的控制
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% R8 E* Y7 b' E/ S- P8 k许多生物池的设计对水的流态缺少控制,极易发生短流,减少实际水力停留时间,降低整个系统的处理效果。垃圾渗滤液处理生物池内的混合液悬浮固体浓度一般控制住12g/L~15g/L,实际运行过程中有时高达20g/L~30g/L,如此高的污泥浓度,在水流发生短流的情况下,极易发生污泥沉积,从而降低活性污泥的活性,导致处理效率下降。
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在工程设计中,尤其是大规模的渗滤液处理工程,应在生物池内采取必要措施,控制生物池内水的流态,避免污泥沉积并提高处理效率。
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6.2污水冷却系统回流管的设置2 D7 W2 @5 F% y; p/ N, K! n
3 l* T& l" u8 n9 \; |* b由于高浓度污水在生化反应过程中会释放出大量的热能,同时由于部分电能转化成热能的缘故,垃圾渗滤液处理生物池内会保持较高的温度,过高的水温会抑制微生物的活性,严重时会使生化处理系统瘫痪。因此垃圾渗滤液生化处理均设有污水冷却系统,用污水泵抽取生物池内的混合液进入换热器,与冷却水在换热器内进行热交换,降温后混合液再回到生物池内,从而达到降低生物池内水温的目的。3 o+ e3 P9 Y) o; k* Q
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对于设有污水冷却设施的生化系统,由好氧池末端取水,将冷却后的污水回流到缺氧池进水端,可以同时起到混合液回流的作用,提高脱氮效果,也可以取代内回流泵节省能耗,但实际操作中要考虑冷却系统间歇运行的影响。" A A: U) ?$ e, `- e- w' [
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图3污水冷却系统示意图2 }: h( W( X- O1 B# o
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6.3膜分离系统回流管的设置* a1 s5 V' t/ N5 w; P
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在许多垃圾渗滤液处理工程中,MBR系统采用管式膜超滤分离系统,超滤进水泵由好氧池末端取水,进入管式膜浓缩又回流到生物池内。将含有硝酸盐的超滤回流管接至缺氧池进水端,同样可以起到混合液内回流的作用,提高脱氮效率、节省能耗。3 i2 v2 a( i* n
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\ [, Z% b- N3 M. F/ a图4膜分离系统示意图
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