渗滤液处理技术及方案.pdf

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1、 渗滤液处理站 设计方案 技术方案 目录 第一章概 述 . 1 1.1 工程简介. 1 1.2 工程设计依据. 2 1.3 主要规范及标准. 3 1.4 工程服务范围. 6 1.5 设计进水水质. 6 1.6 设计出水水质. 6 1.7 渗滤液处理工艺方案的确定 . 6 1.8 污泥、浓缩液控制与处置 31 1.9 工艺流程设计 32 1.10设备选型 . 34 1.11 渗滤液各工艺段去除效果 . 35 1.12 渗滤液处理单元设计. 36 第二章污水站总平面设计 43 2.1 平面布置 43 2.2 污水站主要管道布置 44 2.3 高程设计 44 第三章建筑设计 45 3.1 设计依据：

2、 45 3.2 设计范围： 45 3.3 室内外装修： 45 3.4 防火设计 46 3.5 建筑物汇总 46 第四章结构设计 47 4.1 设计原则和依据 47 4.2 抗震设防 48 4.3主要建（构）筑物结构形式 48 4.4主要材料规格 49 第五章电气、仪表及自控设计 51 5.1 电气设计 51 5.2 仪表及自动控制系统 53 第六章人员编制、运行管理及建设进度 59 6.1 人员编制 59 6.2 运行管理 59 6.3 实施计划 60 第七章安全生产及劳动保护 62 7.1编制依据 62 7.2主要危害因素分析 63 7.3安全卫生防范措施 65 第八章环境保护 70 8.1

3、 外部环境对项目的影响 70 8.2 项目实施过程中的环境影响及对策 70 8.3 项目运营期间的环境影响及对策 71 第一章概 述 1.1 工程简介 工程名称： 渗滤液处理站设计与施工总承包 建设地点： 工程规模： 渗滤液量按照垃圾量的20% 计算，呼和浩特垃圾焚烧 发电厂生活垃圾渗滤液处理站工程规模200m 3/d 。 尾水排放 : 根据环评和业主要求经过处理后出水水质达到 污水综合排放标准（GB 8978-1996）的一级标准 城市污水再利用工业用水水质 GB/T 19923-2005 （循环水冷却水系统补充水标准换热器为不锈钢材质） 生活垃圾填埋污染控制标准 GB 16889-2008

4、 表 3 限值 其中部分出水指标如下表（以相应国标为准） 污染物 （单位） CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) NH3-N (mg/L) 总磷以 P 计 (mg/L) PH 无 量纲 SS (mg/L) 色度 粪大肠杆 菌群数 （个/L ） 限值50 20 15 0.5 69 70 50 2.38 107 污水处理工艺 : 采用“预处理 UASB A/O 工艺和 MBR 膜系统 NF系统 RO系统”的污水处理工艺 渗滤液污泥处理工艺 : 采用污泥浓缩 +脱水+炉内焚烧处理 主要生产构筑物和建筑物: 1） 渗滤液主要生产构筑物 初沉池、调节池、综合罐、UASB罐、反硝化池、硝化池、

5、 污泥浓缩池、浓缩液池、MBR膜池、膜处理车间、污泥脱水间、 风机车间。 2） 辅助建筑物 控制及化验室。 渗滤液处理站总体设计: 总体设计内容包括：平面布置、竖向设计、建筑风格、电气及自 控仪表设计等。 1.2 工程设计依据 （1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规 范和标准，与呼和浩特市的城市发展战略方针和定位相适应； （2）采用国内外技术成熟，高效率低能耗，运行可靠的污水处 理专用产品。选择的设备供应商，必须有良好的信誉和业绩，保证能 够全面履行承包商和供应商的职责；所提供的设备符合技术先进、 安 全可靠、高效节能的要求；产品质量达到有关标准、规范；设备的型 式、材质、性

6、能参数同设计要求一致；能够保证设备的使用效果；供 货期能满足工程进度要求； （3）建设工程满足防腐、抗震、防洪、消防、防冻等要求；所 有处理构筑物、设备及管路在设计、建设、安装或铺设时均考虑保温 防冻措施； （4）渗滤液处理站用地不得超出招标文件的规定； （5）总平面布置充分考虑渗滤液收集与外排，符合排水通畅、 降低能耗、平衡土方的要求，并符合国家相关设计规范要求； （6）尽量采用二次污染少，污泥量少，低噪音处理设施； （7）采用国内外技术成熟，高效率低能耗，运行可靠的污水处 理专用产品。 （8）处理结果符合国家相关部门对渗滤液处理的要求和有关地 方排放标准的规定，出水达到污水综合排放标准(G

7、B8978-1996) 的一级标准； （9）考虑渗滤液的腐蚀性，采用高防腐性能的管道材料，对非 标钢制设备和建、 构筑物池体进行高性能防腐处理，提高设备使用年 限； （10）操作、管理、维修方便，技术要求简单，减少工人劳动强 度，宜于长期使用； （11）渗滤液处理系统的主要设备均有备用，并具有防腐性能； 1.3 主要规范及标准 （1）中华人民共和国固体废物污染环境防治法1995 年 10 月； （2）中华人民共和国环境保护法1989 年 12 月； （3）中华人民共和国水污染防治法1984 年 5 月； （4）中华人米共和国固体废物污染环境防治法（2004）； （5）中华人民共和国污水防治法（

8、1984）； （6）一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（GB18599:2001 ）； （7）生活垃圾填埋场渗沥液处理工程技术规范HJ564-2010； （8）生活垃圾渗沥液处理技术规范CJJ150-2010； （9）生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17-2004）； （10）生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2001 ； （11）污水综合排放标准（GB8978-1996 ）； （12）恶臭污染物排放标准（GB14554-93 ）； （13）大气污染物综合排放标准（GB16297-1996 ）； （14）环境空气质量标准（GB3095-1996 ）； （15）室内空气质量标准GB/

9、T18883-2002； （16）工业企业厂界噪音标准（GB12348-90 ）； （17）生产过程安全卫生要求总则（GB12801-91 ）； （18）工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ 22991； （19）工业企业设计卫生标准GB21-2002 ； （20）管道系统的图形符号GB/T6567-2008； （21）热工图形符号与文字代号GB/T4270-1999； （22）过程检测和控制流程用图形符号和文字代号GB2625-81 ； （23）水处理设备制造技术条件JB/T2932-1999； （24）普通流体输送钢管螺旋埋弧焊钢管 SYS/T 5037-2000； （25）低压流

10、体输送用焊接钢管（GB/T3092-1993）； （26）工业金属管道设计规范GB50316-2000 ； （27）输送流体用无缝钢管GB/T8163-1999； （28）工业企业总平面设计规范GB50187-93 ； （29）工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-95 ； （30）建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB 50212 91； （31）给水排水构筑物结构设计规范GB50069-2002 ； （32）给水排水工程结构设计规范GB50069-2002 ； （33）水工混凝土结构设计规范SL191-2008； （34）地下工程防水技术规范GB50108-2001 ； （20）混凝土结构设计规

11、范GB50010-2002 ； （36）给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008 ； （37）工业金属管道工程施工及验收规范GB50220-97 ； （38）建筑设计防火规范（GB50016-2006 ）； （39）电气图用图形符号GB 4728 ； （40）建筑电气安装工程质量检验评定标准GBJ303 88； （41）低压配电设计规范GB50054-95 ； （42）工业自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-2002 ； （43）自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131 90； （44）电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范GB50259-96 ； （45）建筑

12、电气安装工程施工质量验收规范GB50303-2002 ； （46）建筑工程施工现场供用电安全规范GB50194-93 ； （47）建筑工程施工质量验收统一标准GB 50300-2001； （48）国际单位制及其用GB 3100-1993； （49）旋转电机 IEC 60034 （50）爆炸性气体环境用电气设备IEC 60079 1.4 工程服务范围 本渗滤液处理站服务范围为现有垃圾焚烧厂垃圾成品库和原 生库收集池内渗滤液、地磅房和卸料平台冲洗污水（需考虑收集 并接入处理站调节池格栅井内）以及生活污水，除此之外电厂其 他无机废水不在污水站处理范围内，需另外考虑处理回用。 1.5 设计进水水质 本

13、系统渗滤液来自垃圾焚烧发电厂垃圾仓、进料斗以及预处 理和卸料平台等冲洗水。根据业主提供的资料，渗滤液进水水质 指标见下表。 污染物 （单位） CODcr (mg/L) BOD5 (mg/L) NH3-N (mg/L) 总磷 (mg/L) PH （无量纲） SS (mg/L) 粪大肠杆菌群数 （个 /L ） 数量值70000 20000 2500 23 58 20000 2.38 107 1.6 设计出水水质 经本系统处理后， 尾水排放 : 根据环评和业主要求经过处理后出 水水质达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）的一级标 准 城市污水再利用工业用水水质 GB/T 19923-200

14、5 （循环水冷却水系统补充水标准换热器为不锈钢材质） 生活垃圾填埋污染控制标准 GB 16889-2008 表 3 限值 其中部分出水指标如下表（以相应国标为准） 污染物 （单位） CODCr (mg/L) BOD5 (mg/L) NH3-N (mg/L) 总磷以 P 计 (mg/L) PH 无 量纲 SS (mg/L) 色度 粪大肠杆 菌群数 （个/L ） 限值50 20 15 0.5 69 70 50 2.38 107 1.7渗滤液处理工艺方案的确定 1.7.1生活垃圾渗滤液处理技术概述 自二十世纪八十年代末期， 城市生活垃圾的无害化处理在我国逐 渐引起重视，越来越多的城市采用比较规范的卫

15、生填埋和焚烧方式来 处理城市生活垃圾， 而处理过程中的最主要污染控制问题之一就是垃 圾渗滤液的达标排放处理难度极大。由于缺乏经验， 对生活垃圾渗滤 液的水质水量特点了解深度不够， 各地对渗滤液的处理要求和方式五 花八门，各地环卫部门、科研院校也先后展开渗滤液处理技术的研究。 针对渗滤液处理的主要处理方式有： （1）与城市污水合并处理 如果垃圾处理场离城市污水处理厂距离较近，将渗滤液通过管线 送入城市污水处理厂稀释后进行处理是最为经济的办法。 为保证城市污水处理厂安全运行， 对渗滤液的投加量和浓度有一 定的限制。对于渗滤液原水， 一般认为渗滤液投加量不超过城市污水 处理厂处理规模的2左右时不会对

16、城市污水处理厂造成严重的冲 击。在我国，由于城市下水道接入标准的限制，垃圾渗滤液应处理到 三级排放标准后才允许排入城市下水道。本工程不具备排至污水厂的 条件。 （2）厌氧生化方式处理 一般来说， 垃圾渗滤液基本上属于较高浓度的有机废水，采用厌 氧技术处理，能够节约能耗，减少土建占地与投资，厌氧酸化还能改 善污水可生化性， 既为好氧处理减轻负荷， 又有利于后续好氧生化降 解。 厌氧处理技术目前有很多种应用形式，按照反应阶段以及反应器 形式可分为多种类型， 以及多种类型的组合方式。 具体形式大致有以 下： 传统消化池和厌氧接触消化工艺 上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 折流板厌氧反应器 (ABR

17、) 序批式厌氧反应器 (AnSBR) 厌氧固定膜反应器 (AFFR) 厌氧滤池 (AF) 厌氧塘 采用厌氧技术处理渗滤液， 主要考虑的因素有：进水水质不稳定， 冲击负荷大，运行要求简易可靠。厌氧工艺具有设计负荷高的优点， 具处理过程基本不耗能， 因此在高浓度有机废水处理中，常被作为首 选工艺。 由于厌氧处理的工艺特点， 难以彻底降解有机物， 对于氨氮等其 余污染指标处理效果有限， 在实际工程运用中， 还需与其它工艺共同 配合使用，如好氧生化、 物化处理工艺等才能达到渗滤液要求的排放 标准。 渗滤液的生化处理工艺一般采用厌氧-好氧组合工艺。其特点是： 厌氧具有处理负荷高、 耐冲击负荷的优点， 将

18、其置于好氧生化 之前，能有效地降低COD ，减轻好氧的处理负荷，节约投资和运行成 本。 厌氧微生物经驯化后对毒性、 抑制性物质的耐受能力比好氧强 得多，并能将大分子难降解有机物水解为小分子有机物，有利于提高 好氧生化的处理效率。 渗滤液中含有大量表面活性物质，直接采用好氧处理在曝气池 往往产生大量泡沫， 并加剧污泥膨胀问题。 经厌氧处理后表面活性物 质得到了分解，可显著减少好氧池的泡沫。 在厌氧处理过程中， 厌氧微生物将有机物更多地转化为热量和 能源，而合成较少的细胞物质，因此厌氧的污泥产率较低，减少了污 泥处理的投资和运行管理工作量。 由于厌氧 -好氧组合工艺具有以上优点，在处理高浓度有机废

19、水 包括垃圾渗滤液方面已获得大量成功经验和设计数据，工艺比较成 熟、运行费用较为低廉。 但是由于渗滤液的中含有一部分难降解有机物，采用常规的厌氧 和好氧生物技术难以达到令人满意的效果。 （3）好氧生化方式处理 好氧处理工艺是降解有机污染物最彻底的生化处理方式。若只通 过单纯的厌氧处理， 由于受厌氧机理的局限， 难以将可生化降解的有 机物完全处理， 好氧处理不单可以有效降解有机污染负荷，还可以通 过流程的安排进行硝化和反硝化来达到降解氨氮的目的。 好氧处理工艺作为污水生化处理的主要方式，在渗滤液的处理上 运用很多，国内外许多部门和人员对好氧处理的多种形式都进行了研 究和应用，并取得了较好的效果。

20、 目前的好氧工艺已不单是单纯的好 氧模式，除了传统的活性污泥法和生物膜法外，还增加了厌氧和兼氧 过程，通过流程上的安排， 不但可高效降解污水中的有机负荷，还可 以控制硝化和反硝化过程来脱氮，如A/O、A 2 /O、SBR 、氧化塘系统及 其它一些较新型的工艺如MBR 系统等。国内一些城市对二段曝气法、 氧化沟、SBR 、氧化塘等工艺也作了工程实例应用，取得了一定效果， 但由于水质情况复杂、 工艺设计参数难以统一、 资金投入有限等原因， 实际处理效果不一。 由于渗滤液水质的复杂性， 好氧生化处理系统的出水COD 值大致 在 2001000mg/L左右， 如果碳氮比合适，系统设计和运行方式合理，

21、生物脱氨也可以达到很好的效果。 （4）物理化学方式处理 渗滤液的物理化学方式包括混凝沉淀、吹脱(气提) 、活性炭吸附 等。 单独的物理化学方式主要针对污水的某些主要污染指标进行处 理，由于渗滤液水质的复杂性， 单一的物理化学方式不能保证渗滤液 的各项污染指标都得到较高的去除能力，如混凝沉淀对渗滤液的COD 去除率不足 30，吹脱主要针对渗滤液中的氨氮去除。 一般而言，各类物理化学处理手段在渗滤液处理上的应用主要是 和其它工艺方法一起配套使用， 对某些污染指标的去除起到补充和强 化作用。 物化处理方法中最常见的混凝沉淀处理在垃圾渗滤液处理上的 应用主要是为了去除渗滤液中的重金属、难降解COD 、

22、色度等。根据 实验和实际生产运行资料，垃圾渗滤液生化处理后出水投加400mg/L 以上的铝盐或铁盐混凝剂混凝沉淀后COD可以达到2030的去除 率。 当渗滤液中的碳氮比失衡， 生化处理工艺不能保证足够的硝化和 反硝化甚至是难以保持正常的运行效果时，可以考虑采用氨吹脱的方 式针对氨氮进行预处理， 以保证生化处理的稳定运行和满足出水氨氮 排放要求。但氨氮吹脱往往要求对渗滤液的pH值进行调整，以保证 吹脱去除效率。 其它物化处理方法相对较少运用于垃圾渗滤液的处理。 （5）化学氧化方式处理 化学氧化法去除有机物和脱色机理就是利用强氧化剂将废水中 的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或完全氧化成CO2和 H

23、2O ， 或将着 色物质的生色基团氧化破坏。 一般情况下， 通过化学氧化是很难将其 完全氧化的，这取决于原水水质、氧化方式和反应条件，但是化学氧 化可将垃圾渗滤液内的一些难以生物降解的长链腐殖酸打断成短链 的有机酸，从而改善可生物降解的性能，提高出水水质指标。国外相 关的氧化技术有以下： 光催化氧化 固定床催化臭氧氧化法 臭氧活性污泥联合法 臭氧反应器 (CHEMOX) Fenton 法 活性碳 -H2O 2催化氧化法 在垃圾渗滤液的处理中，国外常用的氧化剂有H2O2和 O3。末经活 化的 H2O2氧化电位较弱， 一般需与催化剂如废铁屑或紫外线一起作用 生成自由的羟基才具有很强的氧化性，通常加

24、入催化剂铁盐容易因絮 凝而产生污泥，其处理较为麻烦，较少用。臭氧的氧化能力比氯强， 能杀灭细菌， 能迅速而广泛地氧化分解水中大部分有机物，能有效的 去除色、浊、嗅味，除铁、锰、硫化物、酚、农药等，但臭氧极易分 解，氧化的中间产物如醛、酮、醇、过氧化物若经过氯化后会产生三 卤甲烷，并且 O 3是一种有毒气体， 对操作者会产生危害， 必需严格防 止泄漏，另外臭氧的制备及维护费较高，臭氧消毒费用为氯消毒费用 的 28 倍。目前，在紫外线的照射下用H2O2和 O3来处理污染浓度较 高的垃圾渗滤液均因运行费用过高，而未得到推广应用， 并且渗滤液 中含有较高的碱度也影响H2O2、O3的氧化能力。 C1O2

25、作为一种消毒剂，国外早在40 年代就开始应用，并且越来 越普及。到目前为止仅美国就有400 多家水厂应用二氧化氯， 在欧洲， Cl O2的使用更为普遍，已有数千家水厂在应用。ClO2也是一种强氧 化剂，能彻底去除色素，能去除工业废水中氯化、酚类、硫化物和恶 臭物质等。随着国内Cl O2制备技术的提高， ClO2作为一种氧化剂用 于处理我国的垃圾渗滤液从理论上而言具有一定的可行性。 同样，化学氧化技术也宜作为一种配套处理工艺在渗滤液处理项 目上进行工程应用。 （6）蒸发方式处理 蒸发工艺处理往往用于高浓度化工废液的浓缩，由于垃圾渗滤液 处理的难度，在一些发达国家，也被用于渗滤液的处理。 蒸发工艺

26、原理比较简单， 其通过加热以及负压的形式， 使得原液 中的水份蒸发后再冷凝形成排放水，原液被不断浓缩直至形成泥浆后 进行脱水干化变成污泥。 为提高效率和减少氨氮解析， 原液往往需要 调节 pH值。 蒸发工艺流程和操作相对简单，处理效果稳定， 但对设备要求较 高，并且能耗较大。同时，由于渗滤液氨氮较高，蒸发工艺需要增加 去除氨氮的环节，一般来说，前处理技术采用氨吹脱工艺。 渗滤液原水采用蒸发工艺直接排放的出水可以达到三级标准，但 出水中会含有一定的挥发性COD 和氨氮。 （7）膜处理技术 膜处理技术目前被认为是水处理领域中最为先进和处理彻底的 一种技术，根据膜的性质可分为反渗透、超滤、纳滤以及微

27、滤等。膜 分离具有以下特点：膜分离技术在分离浓缩过程中，不发生相变化， 也没有相变化的化学反应， 因而不消耗相变能所以耗能少，尤其反渗 透技术更为突出；在膜分离过程中，不需要从外界加入其它物质，这 样可以节省原材料和化学药品； 在膜分离过程中，一种物质得到分离， 另一种 (或一些) 物质则被浓缩， 浓缩与分离同时进行， 这样能回收有 价值的资源； 根据膜的选择透过性和膜孔径大小不同，可以将不同粒 径的物质分开， 大分子和小分子的物质分开， 因此使物质等到了纯化 而不改变它们原有的属性； 膜分离工艺不损坏对热有敏感和对热不稳 定的物质，可以使其在常温下得到分离；膜分离工艺适应性强，处理 规模可大

28、可小，操作及维护方便，易于实现自动化控制。但膜技术只 能将污染物进行物理拦截， 不能像生化处理起到降解的作用。用于深 度处理的膜可以分为四类，分别是微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜 (NF)和反渗透膜 (RO)，这四种膜在分离过程中的驱动力是压力，在压 力作用下溶剂和定量的溶质能够透过膜，而其余组份被截留， 四者组 成了一个可分离从离子到微粒的膜分离过程。 图 1-1 表示了这四种膜分离过程去除的粒子的大小范围。 图 1-1 四种膜分离范围示意图 表 1-2 各种膜处理技术比较 项目微滤 (MF) 超滤 (UF) 纳滤 (NF) 反渗透 (R0) 膜结构 微孔膜，对称 结构和不对称 结构

29、 微孔膜，多层不对 称结构 溶解一扩散膜， 多层不 对称结构或复合膜 致密型溶解一扩 散膜，多层不对称 结构或复合膜 膜材料 聚丙烯 (PP) 和 聚 四 氟 乙 烯 (PTEE)等 PS和 PE/聚偏氟乙 烯 PVDF(有机膜 ) ； 氧 化 锆 和 氧 化 铝 ( 无机膜 ) 等 芳香聚酰胺(PA) 和醋 酸纤维素 (CA) 等 醋 酸 纤 维 素 (CA) 和 芳 香 聚 酰 胺 (PA) 等 微孔膜直径 ( m) O 0810 000802 0 0008 0 009(1nm 范围 ) 000010004 渗透传递机 理 颗粒大小、形 状，主要发生 对流的传质 分子特性、大小、 形状，主

30、要发生对 流的传质 根据溶解度及扩散系 数之差进行分离，低压 反渗透 根据溶解度及扩 散系数之差进行 分离，只允许转相 组分进行扩散的 传递 截留物质直 径( m) 008l0 000802 0 0008 0 009(1nm 范围 ) 000010004 截留物质近 似 分 子 量 (g/mol) 1500 800 200 30 适用膜组件管式膜组件 碟管式膜组件，管 式膜组件，毛细管 膜组件，平板式膜 组件 碟管式膜组件， 卷式膜 组件 碟管式膜组件， 中 空纤维膜组件， 卷 式膜组件， 板框式 膜组件 操作时跨膜 压差 (Mpa) 0103 O 31 0 0830 30 200 有效截留物

31、 质 粒子 ( 微生物、 细菌、酵母、 血球等 ) ， 悬浮 物颗粒、纤维 等 大分子物质( 微生 物、细菌、酵母、 血球等 ) ，胶体 ( 不 同分子量 ) 低分子量溶质， 具有离 子选择性 ( 截留高价阴 离子和阳离子，及盐、 葡萄糖、 乳糖和微污染 物 ) 几乎所有的阴离 子和阳离子， 无机 盐、有机物、 重金 属和细菌、病毒 无法截留物 质 水、溶剂中溶 解物 水、溶剂 水分子和部分氨氮分 子、一价阴离子和阳离 子 水分子和很少部 分氨分子 广泛应用领 域 悬 浮 液 的 提 浓，半导体及 电子工业超纯 水 的 终 端 处 理， 低 分 子 溶 解 物 与 大分子的分馏，果 汁的浓缩，

32、抗生素 的提纯，反渗透系 统前的初步净化 一价离子和多价离子 的分离， 给水工程， 生 产用水的软化、 纺织和 造纸工业废水的脱色， 葡萄酒脱醇等 给水工程、 海水淡 化、垃圾填埋场渗 滤液及其它成分 复杂废水的净化 处理等各种领域 渗滤液中有 害物质截留 悬浮物 (SS) ， 部分有机物 悬浮物 (SS) ，部分 有机物，重金属 除水分子和部分氮氮 分子、一价阴离子和阳 离子外， 几乎所有物质 除水分子和很少 部分氨氮分子外， 几乎所有物质 从上图表可以看出，各种膜分离技术各有其优势和应用范围。 目前反渗透技术在垃圾渗滤液处理上应用较多，反渗透技术是以 压力为驱动力的膜分离技术， 其基本原理

33、是利用半透膜将浓、稀溶液 隔开，以压力差为推动力， 施加以超过溶液渗透压的压力，使其改变 自然的渗透方向， 将浓溶液中的水压渗到稀溶液一侧。反渗透不对称 膜中起分离作用的主要是高分子紧密排列的表面致密层，它通过物理 的筛分作用和溶质一溶剂一膜面聚合物的相互作用，它几乎能去除水 中所有杂质各种无机盐、子、分子、有机胶体、细菌、病毒、热源 等。 在浓缩液侧所施加的压力与溶液的渗透压有关，理论上，只要反 渗透膜两侧所施加的压力超过渗透压，便可有反渗透现象发生， 但在 装置运行的实际过程中， 由于浓差极化等因素的影响， 所施加压力常 为渗透压的几倍。 1.7.2国内外垃圾渗滤液处理实例 主体处理工艺通

34、常以厌氧/ 好氧组合工艺为主，经过几十年的研 究探索，垃圾渗滤液处理工艺已经有了很大进展。表 1-3 是国内外一 些工程实例。 表 1-3 国内外渗滤液处理工程实例 工 艺应用单位处理效果特 点缺 点 普通活性污泥法 两级生化处理 杭州天子岭填埋 场 日 处 理 渗 滤 液 300t ，出水达到 GB7978-88三 级 排放标准 采用两段式活性 污 泥 法 , 一 段 利 用细菌和低级霉 菌 的 混 合 种 群 , 二段培养原生动 物占优势 “ 抗 冲 击 负 荷 较 差 , 受温度 ! 降雨 等季节性因素影 响 较 大 , 产 泥 量 大, 处理费用高 氨吹脱 - 厌氧 - 好 氧 深圳下

35、坪渗滤液 处理厂 渗滤液设计处理 量 800m 3 d-1 ， 出水 达 到GB7978-88 三级排放标准 化工规整填料塔 脱氮，氨氮出水 10mg/L 左右 UASBF-SBR 鞍山市垃圾填埋 场 渗 滤 液 处 理 量 300m 3/d ，出水达 到国家排放二级 标准 多元组合工艺对 渗 滤 液 实 现 分 级；分步处理， 系统运行稳定性 高，可回收能源， 脱氮效果好 稳 定 塘 - 芦 苇 湿 地- 化学氧化 上海市老港填埋 场 COD去除率 97% ， BOD5去除率 94% ， 氨氮去除率80% 以上 产泥量少，运行 管 理 和 维 护 方 便，能耗低 污 水 停 留 时 间 长，

36、占地面积大 微 氧 曝 气 池 - 接 触氧化池 中山市老虎坑垃 圾填埋场 出水达到国家排 放二级标准 采用曝气吹脱和 微 氧 曝 气 预 处 理，减轻氨氮对 后续生物处理抑 制作用，工艺针 对性强，处理效 果好 1.7.3渗滤液处理工艺方案选择 1.7.3.1渗滤液处理总体方案比较 渗沥液处理工艺， 应根据进水水质特点、排放标准要求、污水处 理的规模，结合当地自然和社会经济等条件综合分析确定，并应具备 以下两个重要特点。 高负荷污水处理能力； 能够适应不同季节、不同年份渗沥液水质、水量的波动，工艺 能保证出水的稳定性。 本项目要求排放标准为污水综合排放标准 （GB8978-1996 ）中 的

37、一级排放标准， 从目前的技术水平来看， 能够胜任此要求只有应用 膜技术，膜技术的应用目前比较成熟的有两大类，一是采用生化技术 与膜技术相结合的工艺， 二是直接应用特殊形式的膜工艺。这里拟对 这两大类的代表工艺： “ 厌氧 A/O膜生物反应器 +纳滤” 和“ DTRO 工艺 “进行比较分析，从中选出适宜的工艺方案。 1.7.3.2方案一：厌氧（ UASB ）+A/O膜生物反应器 +纳滤 本方案中渗沥液处理系统由五部分组成，包括：(1) UASB 反应 器；(2)A/O 膜生物反应器 MBR 系统；(3) 纳滤(NF) （1）UASB 反应器 本方案厌氧工艺段选用UASB 反应器。 升流式厌氧污泥

38、反应器（ UASB ）是一种技术先进、成熟的高效厌 氧反应器。反应器主要有三个部分组成： 进水分配系统 配水系统位于UASB 反应器底部，其功能是把废水均匀地分配到 整个 UASB反应器，使废水中的有机物均匀分布，有利于废水与微生 物充分接触反应， 是提高反应器容积利用率的关键，同时还具有搅拌 混合的作用。 反应区 反应区包括污泥床和污泥悬浮层区，是UASB 反应器的核心，是 培养和富集厌氧微生物的区域，废水与微生物在这里产生生化反应， 有机物主要在这里被厌氧菌分解。 气、固、液分离器 简称三相分离器， 由沉淀区、集气室和气封组成，其功能是把混 合液中的气体 (沼气) 、固体( 厌氧污泥 )和

39、液体分离。 首先气体被分离 后进入集气室， 然后固液混合液在沉淀区分离，固体靠重力返回反应 区，三相分离器的效果直接影响UASB 反应器的处理效果。 出水系统 出水系统主要是把沉淀区液面的澄清水均匀地收集起来，排出反 应器外。 排泥系统 排泥系统定期将反应器内的剩余污泥排出反应器外。 UASB在处理高浓度有机废水方面应用最为广泛，在国内外有大 量的工程实例。与另外几种厌氧工艺如：厌氧接触法、厌氧流化床、 厌氧复合床反应器相比，其突出优点是处理效率高，操作管理简便。 厌氧颗粒污泥是高效厌氧反应器的重要特征之一。因为污泥的颗 粒化使其不易被出水携带流出，而是保留在反应器内， 保持反应器内 较高的生

40、物量， 提高处理效率和抗冲击负荷能力。较高的上升流速有 助于污泥的颗粒化。但在工程应用中，为了保证有机负荷的要求， UASB 的水力负荷往往不高。 在反应器设计中，可增加了出水循环回流系统， 提高上升流速，促进污泥的颗粒化。由于渗滤液浓度存在较大的波动， 在雨季浓度较低或在启动调试初期需要培养颗粒污泥时，产沼气量较 小，内循环难以维持。而出水循环则是完全可控的，根据进水浓度、 沼气产量、反应器内混合情况灵活调整，使之适应工艺的要求。 （2）A/O膜生物反应器（ MBR ） A/O 膜生物反应器 (MBR) ：膜生物反应器主要由膜组件和生物反 应器两部分构成。大量的微生物( 活性污泥 ) 在生物

41、反应器内与基质 (废水中的可降解有机物等) 充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代 谢以维持自身生长、繁殖， 同时使有机污染物降解。膜组件对废水和 污泥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，膜生物反应器的主要特点详见下述。 膜生物反应器的主要特点： 污染物去除效率高，出水水质好 适应性强，耐冲击负荷 工艺流程短，系统设备简单紧凑，占地面积小 易实现自动化控制，维护简单，节省人力 系统启动速度快，水质可以很快达到要求 A/O工艺 在反硝化菌的作用下，硝酸盐(NO3 - )经 NO2 - 、NO

42、、N2O 还原为N2 的过程称为反硝化作用。 反硝化菌分布在众多细菌属中，主要为异养 菌，也有一部分是自养菌。 反硝化过程中所利用的电子供体可以是有 机物或还原性无机物质 (如：硫化物和氢 )，以有机物为电子供体的反 硝化作用可表示为： OHOHNHNO 223 25 .0 5公式 1-1 OHOHNHNO 222 5.0 3公式 1-2 反硝化过程由四种不同的酶催化完成，各种酶的协同作用是确保 反硝化过程顺利进行的重要条件。 2 4 2 32 2 1 3 NONNONONO 1硝酸盐还原酶2亚硝酸盐还原酶3一氧化氮还原酶4一氧化二氮还原酶 图 1-2 反硝化过程途径 工程中的反硝化菌群绝大多

43、数为异养型兼性厌氧菌，为了保证反 硝化效率，反应器内的溶解氧(DO)应控制在 O.5mg/L以下。 经过碳氧化反应器处理之后，有机物已大部分被去除。 硝化阶段 是生物脱氮的第一阶段， 在好氧条件下微生物将氨转化为硝酸盐。NH4 + 被氧化成 NO2，再氧化成 NO3 的生物过程，称为硝化作用，通常由自 养菌或异养菌完成。其中， 由自养菌引发的硝化作用，称为自养型硝 化作用；由异养菌引发的硝化作用，称为异养型硝化作用。与自养型 硝化作用相比较， 异养型硝化作用较弱， 在废(污)水生物处理中作用 不大，可以略去不计。 自养型硝化作用可分为两个阶段，首先在好氧氨氧化菌的作用 下，使氨氮转化为亚硝酸盐

44、氮( 式 33) ；继之，亚硝酸盐氮在亚硝 酸盐氧化菌的作用下，进一步氧化为硝酸盐氮( 式 34) 。自养型硝 化作用的总反应表示为式35。 HOHNOONH25.1 2224 公式 1-3 322 5. 0NOONO公式 1-4 HOHNOONH22 2324 公式 1-5 从生物化学的角度看， 硝化过程由多种酶参与完成，并产生多种 中间产物，可表示为： - 3 - 223 NONOOHNH 亚硝酸氧还酶羟氨氧还酶氨单加氧酶 NH 图 1-3 硝化过程途径 NH3是好氧氨氧化菌的真正基质。NH3首先在氨单加氧酶 (AMO) 的 作用下，利用氧气将NH3氧化成羟氨 (NH2OH) ，这一步是好

45、氧氨氧化的 限速步骤；随后在羟氨氧化还原酶(HAO)的作用下，利用水中提供的 氧将 NH20H 进一步氧化成 NO 2 。催化 NH 3转化为 NH2OH的 AMO 为膜内 酶(即镶嵌于细胞膜内的酶 ) ，而 HAO 则位于细胞膜外周质中， 除了催 化 NH2OH氧化为 NO2 以外，还能催化联氨 (N 2H4) 氧化。催化亚硝酸盐 转化为硝酸盐的酶称为亚硝酸氧化还原酶(NOR)。NOR既可催化亚硝 酸盐氧化成硝酸盐，也可催化硝酸盐还原成亚硝酸盐，并由此得名。 在 NOR 的作用下， NO 2 结合来自水中的氧形成 NO 3 。 本工艺中将传统的水处理工艺A/O工艺与膜技术相结合， 在提高 废

46、水 BOD 去除效率的同时，强化了脱氮效果。因为膜分离技术的使用， 使得处理系统中具有较高的生物固体浓度，能够更有效的去除水中的 有机物；同时由于硝化菌、亚硝化菌是自养菌，世代期较长，生长繁 殖较慢，在与异养微生物的竞争中不易占优势。而 MBR 系统的泥龄可 根据需要任意控制， 污泥停留时间的延长， 有利于在反应器内积累起 大量的硝化菌和反硝化菌，使氨氮达到较彻底的去除。 垃圾渗滤液的碳氮比较低， 使得废水在好氧处理过程中极易发生 污泥膨胀。 在运行正常的渗沥液曝气池中经常观察到，当静止沉降时， 池内 的污泥可分为三层： 上层是丝状菌在水面形成的浮渣层，下层沉降较 好的是絮凝性活性污泥层， 占

47、大多数。还有相当一部分由于比重与水 接近，在水中既不下沉也不上浮。采用常规的活性污泥法和二沉池， 出水 SS相当高。即使是SBR的静止沉降过程，也很难将中间呈悬浮 状态的微生物完全去除。 而 MBR 采用膜过滤出水，可将全部菌体分离， 不必担心污泥膨胀给正常的运行带来影响。 固液分离膜组件 采用膜组件实现生物反应器的分离是废水处理的新工艺，膜组件 取代传统工艺中的沉淀池， 分离活性污泥混合液中的固体微生物和大 分子溶解性物质。 根据膜组件的设置位置， 固液分离膜生物反应器可 分为分置式膜生物反应器和一体式膜生物反应器两大类。 分置式膜生物反应器是把膜组件和生物反应器分开设置。生物反 应器中的混

48、合液经循环泵增压后流入膜组件的过滤端，在压力作用下 混合液中的液体透过膜层；成为系统处理出水；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。分置式膜生物反应器 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。 在一体式膜生物反应器中， 膜组件置于生物反应器内部。 原水进入膜 -生物反应器后，大部分污染物被混合液中的活性污泥分解，再在抽 吸泵或水头差 (提供很小的压差 ) 作用下由膜过滤出水。 膜组件下设置 的曝气系统不仅给微生物分解有机物提供了所必需的氧气，而且气泡 的冲刷和在膜表面形成的循环流速对污染物在膜表面的沉积起到了 积极的阻碍作用。 本工艺中采用的是外置

49、式A/O膜生物反应器，系统由生化和膜分 离两部分组成，为实现脱氮，生化部分通常分为硝化、反硝化两段， 通过控制溶解氧、 碱度、污泥龄等条件实现除碳、 硝化及反硝化作用， 对水中的有机污染物、氨氮等进行分解利用。 （3）纳滤（ NF ）系统 国内外纳滤技术的发展概况 a、国外纳滤技术的发展概况 纳滤(NF)膜的研究始于二十世纪70 年代，美国 Filmtec公司在 二十世纪 80 年代中期相继开发出NF-40、NF-50、NF-70等型号的纳 滤膜。由于市场前景看好， 世界各国纷纷加入研究队伍，许多公司如 美国的 Osmonics公司（美国 GE ） 、Fluid systems公司、日本电工、 东丽公司等组织力量投入到开发纳滤技术的领域中。纳滤膜材料有醋 酸纤维素、芳香聚酰胺、磺化