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垃圾焚烧发电厂项目渗滤液处理站技术方案

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2020年4月19日
文档仅供参考

大辛县生活垃圾焚烧发电厂项目
渗滤液处理站
技术方案

水环境设计研究所
.07

目录
1、项目概述 1
1.1 项目概况 1
1.2主要设计资料 1
1.3设计依据 1
1.4设计原则 1
2、工艺设计方案 3
2.1 设计规模 3
2.2 设计进出水水质 3
2.2.1 设计进水水质 3
2.2.2 设计出水水质 4
2.3渗滤液处理工艺的论证 5
2.3.1 好氧生化处理工艺 5
2.2.2曝气形式的选择 8
2.3.3 厌氧处理工艺 8
2.3.4 MBR膜处理工艺 10
2.3.5 深度处理系统(TMF+RO+DTRO工艺) 11
2.3.6填埋场RO浓缩液处理部分 20
2.3.7污泥处理工艺 21
2.4电厂渗滤液处理工艺路线 23
2.5工艺流程简述 24
2.6技术方案特点 24
2.7主要处理单元预计处理率 25
2.8渗滤液处理水量平衡 26
2.9 深度处理单元水量平衡图 27
3.1初沉池 28
3.2调节池(含事故池) 28
3.3 高效厌氧反应器 29
3.4硝化/反硝化系统 30
3.5 MBR膜系统 32
3.6 深度处理单元及填埋场浓缩液处理单元的设备清单 33
3.6.1 渗滤液处理深度处理单元 33
3.6.2 填埋场浓缩液DTRO单元 51
3.7 污泥处理系统 54
3.8 除臭系统 55
4、主要构筑物及设备清单 56
4.1 主要构筑物清单 56
4.2主要设备清单 56

1、项目概述
1.1 项目概况
项目名称:大辛县垃圾焚烧发电项目渗滤液处理站
建设规模:本项目焚烧炉一期处理规模3000m3/d,渗滤液站处理规模为1400m3/d。
1.2主要设计资料
(1)<生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程技术规范>(复审稿);
(2)<光大国际渗滤液处理项目技术报告>( .08.07);
(3)<大辛县生活垃圾焚烧发电厂项目启动会及设计启动会会议纪要>( .08.04);
(4)<大辛生活垃圾焚烧发电厂项目主厂房布置方案评审会会议纪要>( .09.06)。
1.3设计依据
（1） GB/T19923- <城市污水再生利用 工业用水水质>
（2） GB18485- <生活垃圾焚烧污染控制标准>
（3） CJ3025-93<城市渗滤液处理厂渗滤液污泥排放标准>
（4） HJ-BAT-002<城镇渗滤液处理厂污泥处理处理污染防治最佳可行技术指南(试行)>公告 第26号
（5） GB12348- <工业企业厂界环境噪声排放标准>
（6） GB14554-93<恶臭污染物排放标准>
（7） GB50069- <给水排水工程构筑物结构设计规范>
（8） GB50268- <给水排水管道工程施工及验收规范>
（9） GB50019- <建筑结构荷载规范>
（10） GB50052- <供配电系统设计规范>
1.4设计原则
主要遵循下列设计原则:
(1)工艺与关键设备选择成熟可靠,选型贯彻”节能、降耗”的原则;
(2) 选用的工艺路线具有较强的抗冲击负荷能力,运行具有较大的灵活性;
(3)为确保工程的可靠性及有效性,提高自动化水平,降低运行费用,减少日常维护检修工作量,改进工人操作条件;
(4)配套工程与辅助生产设施的设计符合相关标准规范的要求;
(5)渗滤液经处理后,实现回用的目标;
(6)建筑风格简洁明快,美观大方,与处理站周围环境相一致。

2、工艺设计方案
2.1 设计规模
大辛县生活垃圾焚烧发电厂设计一期入炉垃圾量为3000t/d
依据<生活垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程技术规范>(送审稿)渗滤液处理站设计规模依据如下公式确定:
Q=［(C×f)/(1－b)］×b+q
Q:渗滤液产生量,m3/d;
C:设计入炉垃圾量,t/d;
f:垃圾焚烧电厂超负荷系数,宜取1.0-1.2;
b:入厂垃圾产水率%,宜取20%-35%;
q:其它污水量;
大辛县项目位于浙江省烟台市,结合现场调研和相近地区的圾焚烧电厂渗滤液站规模统计情况,渗滤液产生率取28%。大辛县项目设计入炉垃圾量为3000t/d,考虑焚烧炉超负荷系数取1.2,按照上面的公式,大辛项目的渗滤液总产生量为1200 m3/d,考虑卸料平台冲洗水、初期雨水、杂用水、生活污水等污水一起进入渗滤液站处理,最终确定大辛县项目渗滤液处理规模为1400 m3/d。
2.2 设计进出水水质
2.2.1 设计进水水质
大辛县项目距离我司潍坊项目较近,故在没有实测水质的情况下,参考潍坊项目的水质为参考进行设计,进水暂估水质如下:
表2-1 渗滤液处理站设计的进水水质
序号
主要指标
设计值
1
CODCr(mg/L)
≤60000
2
BOD5(mg/L)
≤30000
3
NH4+-N(mg/L)
≤
4
TN(mg/L)
≤2100
5
SS(mg/L)
≤15000
6
pH
6～9
2.2.2 设计出水水质
产水水质满足<城市污水再生利用 工业用水水质>(GB/T19923- )中表1敞开式循环冷却水水质标准。
表2-3设计的出水水质
序号
控制项目
水质标准
1
pH
6.5~8.5
2
浊度(NTU)
≤5
3
色度(倍)
≤30
4
BOD5(mg/L)
≤10
5
CODCr(mg/L)
≤60
6
铁(mg/L)
≤0.3
7
锰(mg/L)
≤0.1
8
氯离子(mg/L)
≤250
9
二氧化硅(mg/L)
≤50
10
总硬度(以CaCO3计)(mg/L)
≤450
11
总碱度(以CaCO3计)(mg/L)
≤350
12
硫酸盐(mg/L)
≤250
13
NH4+-N(mg/L)
≤1.0
14
TN(mg/L)
≤40
15
TP
≤1.0
16
溶解性总固体(mg/L)
≤1000
17
石油类(mg/L)
≤1.0
18
阴离子表面活性剂(mg/L)
≤0.5
19
余氯(mg/L)
≤0.05
20
粪大肠菌群(个/L)
≤
2.3渗滤液处理工艺的论证
2.3.1 好氧生化处理工艺
高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一。根据焚烧厂运行方式和垃圾成分的不同,渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千毫克每升不等。随着垃圾堆放时间的延长,垃圾中的有机氮转化为无机氮,渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。与城市污水相比,垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍,高浓度的氨氮对污水的生物处理系统有一定的抑制作用。
对于高浓度氨氮废水,当前国内外普遍采用物化法、化学法和生物法。以上方法各有特点,但都存在一定的局限性。或是不同程度的设备投资大,能耗多,运行费用高,或是废水中的氨氮不能回收利用,排放到空气中造成大气污染等问题。国内多采用物化法和生化法,国外以化学法和生物法为主。
生物脱氮的基本原理是利用微生物的硝化—反硝化反应,将废水中各种形态的氮转化为氮气。硝化反应是需氧反应,它的持续进行有赖于外源氧的有效供给。反硝化反应则是缺氧反应,只有在氧受限制时才能进行。
当前国内外垃圾渗滤液生物好氧处理工艺主要有以下几种方法:A/O法、间歇式活性污泥法(SBR)、氧化沟法等。本次设计主要考虑将SBR法和A/O法进行比选。
(1)SBR法
SBR法是Sequencing Batch Reactor的英文缩写,为间歇式活性污泥法。在序批式反应器系统(SBR法)中,曝气池二沉池合二为一,在单一反应池内利用活性污泥完成城市污水的生物处理和固液分离。传统活性污泥法曝气池,是一种空间顺序的处理方式,有机物降解也是空间的推流,有机物是沿着空间而降解的。而间歇式活性污泥法是一种时间顺序的处理方式,同一构筑物在不同时间完成不同功能。SBR法处理工艺在流态上属完全混合型,在有机物降解方面是时间上的推流,有机基质含量是随着时间的进展而降解的。间歇式活性污泥法主要的运行操作是①进水;②反应;③沉淀;④排放;⑤待机等五个工序所组成。这五个工序是在同一构筑物(SBR池)内进行。
SBR法处理工艺中生物反应过程是在非稳定条件下进行的,SBR池内生物相复杂,微生物种类多。特别是在反应初期,反应池内溶解氧浓度低,一些兼氧性细菌经过厌氧和不完全氧化过程,把部分难降解物质转化为可降解物质,有机质经历缺氧、好氧阶段,微生物经过多渠道进行代谢,使有机物降解更完全。SBR法处理工艺可根据具体的净化处理要求,经过不同的控制手段而比较灵活地运行。由于其在运行时间上的灵活控制,为其实现脱氮除磷提供了极为有利的条件。SBR工艺不但能够很容易地实现好氧、缺氧及厌氧状态交替的环境条件,而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间和污泥龄来强化硝化反应及除磷菌过量摄磷过程的顺利完成;也能够在缺氧条件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥浓度等方式以提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成。另外,SBR法处理工艺中溶解氧变化在0～2mg/L之间,可减少能耗。
SBR法特点是:①流程简单:不设初沉池、二沉池、回流污泥泵房、消化池和沼气贮存利用设施,整个工序不及常规活性污泥法的一半;②运行稳定,管理方便,小型污水处理厂甚至能够实现无人管理;③占地少:比常规活性污泥法少占地30%～50%,是当前各种污水二级处理工艺种最少占地之一;④处理效果好:去除有机物效率高,具有一定脱氮除磷功能,但脱氮效率有限;⑤缓冲能力强:污水进入反应池后立即与大量池液混合,具有很强的承受冲击负荷能力,对水量水质变化剧烈的中小型污水处理厂特别有利;⑥基建投资省,处理成本低:⑦对自控要求高:人工操作基本上不可能正常运行,自控系统必须质量好,运行可靠;⑧对操作人员技术水平要求高:主要是技术性操作管理,要求操作人员具有一定的文化程度和技术水平;⑨设备利用率不高:这是间歇周期运行的必然结果,因而设备费用和装机容量都要增大。
(2)A/O法
缺氧-好氧生物处理系统简称为A/O工艺,它是随着废水脱氮要求的提高而出现的。A/O法处理系统的工艺流程与常规活性污泥法基本相同,不同之处就是在曝气池前设置厌氧区和缺氧区,是为满足脱氮功能衍变而来。A/O工艺所完成的生物脱氮在机制上要由硝化和反硝化两个生化过程构成,污水先在好氧反应器中进行硝化,使含氮有机物被细菌分解成氨,然后在亚硝化菌的作用下氨进一步转化为亚硝酸盐氮,再经硝化菌作用而转化为硝酸盐氮。硝酸盐氮进入缺氧或厌氧反应器后,经过反硝化作用,利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体,以硝酸盐代替分子氧作电子受体,进行”无氧”呼吸,分解有机质,同时将硝酸盐氮还原成气态氮。A/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果,而且经过上述的缺氧-好氧循环操作,同样可取得高的COD和BOD去除率。本工艺成熟可靠,能够满足一般工程的脱氮除磷要求,但需要有庞大的回流系统(包括污泥回流、混合液回流),A/O工艺流程简图见下图。
混合液回流
活性污泥回流
兼氧池(A)
好氧池(O)
二沉池
出水
进水

出水
二沉池
好氧池(O)
缺氧池(Ax)
厌氧池(An)
进水
.

图2-1 A/O工艺流程简图
A/O主要工艺特征是:将脱氮池设置在去碳硝化过程的前部,使脱氮过程一方面能直接利用进水中的有机碳源而可省去外碳源;另一方面则经过硝化池混合液的回流而使其中的NO3-在脱氮池中进行反硝化。将反硝化过程前置的另一个优点是能够借助于反硝化过程中产生的碱度来实现对硝化过程中对碱度消耗的内部补充作用。反硝化反应后的出水则可在好氧池中进行BOD5的进一步降解和硝化作用。A/O工艺是一个单级污泥系统,系统中同时存在着降解有机物的异养型菌群、反硝化菌群及自养型硝化菌群。混合的微生物群体交替地处于好氧和缺氧的环境中,在不同的有机物浓度条件下,分别发挥其不同的作用,有利于改进污泥的沉降性能及控制污泥的膨胀。
A/O法处理污水的特点:①运行费用较传统活性污泥法高,生物反应器的容积比普通法大,但由于废水中部分有机物,在缺氧池进行的脱氮反应中被去除,因此比强化硝化火星污泥法,去除BOD所需的氧量少;②具有脱氮功能,BOD5和SS去除率高,出水水质较好;③运行较为稳定可靠,运行费用低;④有较成熟的设计、施工及运行管理经验,产泥量较传统活性污泥法少;⑤污泥脱水性能较好;对水质和水温变化有一定适应能力;⑥以原废水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源,节省了投加外加碳源的费用并获得较高C/N比,以确保反硝化作用的充分进行;⑦缺氧池在好氧池之前,由于反硝化消耗了原污水中的一部分有机物,这样既能减轻好氧池的有机负荷,又可改进活性污泥的沉降性能以利于控制污泥膨胀,而且反硝化过程产生的碱度能够补偿硝化过程对碱度的消耗。⑧根据原污水的水质、处理要求和混合液及污泥回流方式的不同,A/O脱氮工艺可有不同的布置形式。如A/O/O、A-A/O、多级A/O等。
近年来,A/O法在国内外城市污水和工业污水均采用比较多,特别对较高浓度的污水,A/O法更能体现其优点。
依据光大已投运项目的好氧系统(SBR和A/O)的运行效果,本项目拟采用A/O处理工艺。
2.2.2曝气形式的选择
好氧系统曝气系统可选用方案为射流曝气和鼓风曝气管曝气。各方案优缺点如表3-1所示,经济技术比较见表2－1。
表2-4好氧生物系统的曝气设备设计选用方案优缺点比较表
方案
鼓风射流曝气
鼓风曝气膜管曝气
优点
①不堵塞,适应性强;
②氧利用率高,维护简单;
③曝气量控制容易。
①能耗低,设备造价较低;
②设备简单;
③曝气后污泥沉降性能好。
③充氧效率高。
缺点
①能耗较大,设备造价较高;
②污泥易破碎沉降性能较差。
① 维护费用高;
② 曝气膜片容易堵塞。
经过上述比较,鼓风射流曝气在效果和控制上均比曝气膜管曝气要有优势,而且维护简单,因此本项目好氧池曝气形式拟采用鼓风射流曝气方式。
2.3.3 厌氧处理工艺
厌氧生物处理是低成本的废水处理技术,该技术简单、有效、费用低廉,其产生的沼气还能够资源化利用,特别适合处理高浓度有机废水。
厌氧生物反应器主体经历了三个时代。第一代为厌氧接触反应器技术,这种厌氧技术的弊端是无法分离水流停留时间和污泥停留时间,污水停留时间为20～30天,污染物去除效率较低;第二代为厌氧滤池技术和上流式厌氧污泥床(UASB)反应器技术,厌氧滤池技术将微生物固定在填料上,从而使生物固体停留时间和水力停留时间分离,从而提高了厌氧微生物浓度,强化了传质作用,极大地提高了污泥负荷和处理效率。厌氧滤池的缺点是需要污泥回流和机械搅拌,因此能耗高,且填料容易失效。上流式厌氧污泥床(UASB)反应器技术,水力停留时间短,无污泥回流装置和搅拌装置,建设成本和运行成本大为降低,但污泥负荷和处理效率却显著增加。UASB的缺点是反应器内可能出现短流现象,进水悬浮物高时会引起堵塞。结合厌氧生物滤池和上流式厌氧污泥床的优点,当前诸多工程上在上流式厌氧污泥床(UASB)内置填料,此种复合工艺成为UBF反应器。当前我司在渗滤液处理上采用的大部分厌氧装置即为UASB或UBF技术。该技术COD去除率可达到90%,容积负荷基本在3.3kg/(m3·d),停留时间为10天。
上世纪90年代,第四代厌氧反应器崛起并已得到成功应用,这代反应器的优点是泥水能充分接触和生化反应速率大大提高,典型代表有厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)和内循环反应器(IC)技术。第四代厌氧反应器的共同特点是:微生物以颗粒化污泥形式存在,生物量明显增加;污泥呈现悬浮和膨胀状态,污水和微生物接触机率大大增加,容积负荷可达30kg/(m3·d)以上,处理效率显著提高;体积小、用材省、占地省,建设成本大大降低;污泥产量少、沼气自体搅拌,动力消耗小,运行成本低。
本项目拟采用光大自主研发的第四代高效厌氧反应器,这种反应器具有以下优点:
(1)处理效率高;高效厌氧反应器的污泥浓度高,污泥呈现悬浮和膨胀状态,污水和微生物接触机率大大增加,容积负荷可达30kg/(m3·d)以上,处理效率显著提高;
(2)高效厌氧反应器的体积小、用材省、占地面积小,建设成本大大降低,建设周期短;
(3)污泥产量少、沼气自体搅拌,动力消耗小,运行成本低;
(4)厌氧反应产甲烷率高,出水有机物低、出水水质好;由于布水比较均匀,而且上升流速高,活性污泥处于悬浮状态,充分与渗滤液进行接触,进行高效的反应,运行效率高。
(5)密封性好,安全性高,对产生的沼气全部收集,不会产生臭气泄露;
(6)运行维护简单;采用碳钢防腐结构的厌氧反应器,其位于地上,且高度较高,排泥畅通;
 (7)外观整齐、干净、美观,能够成为渗滤液站的一大亮点;
光大自主研发的第四代高效厌氧反应器,在光大苏州二期扩建、宁波、南京、邳州、寿光等项目得到应用,且应用效果较好。其较大的高径比可节省占地面积,双层三项分离器的设计可有效的截留污泥浓度,提高污泥负荷,其内回流设置可节省动力提升,此反应器拟采用中温厌氧处理,厌氧池采取保温措施,确保厌氧生化正常运行。本项目拟采用自主研发的第四代高效厌氧反应器。
2.3.4 MBR膜处理工艺
当前应用于渗滤液的MBR膜主要有两种形式,一种是外置式管式膜,另一种是内置式浸没膜。经过渗滤液的外部考察了解到当前外置式管式膜多采用德国特里高或者是荷兰的诺芮特两种膜,而内置式浸没膜主要采用日、美帘式膜,而我司在此前建设的项目全部采用国产浸没式帘式膜,因此此处将对国产浸没式帘式膜、进口浸没膜帘式膜和进口外置式管式膜进行技术经济对比。各中膜的优缺点如表2-2所示,各种膜设计参数对比详见表2-3:
表2-5各种膜优缺点比较表
方案
国产浸没式帘式膜
进口浸没式膜
进口外置管式膜
优点
①膜孔径小,COD去除率高;
②膜单位面积造价低;
③能耗低;
④质量保证期3年。

①通量大,设计通量10～15L/m2·h;
②有效运行时间长,基本为21.6h;
③膜池面积小,数量少,配套的设备少,设备投资低,能耗低;
④质量保证期5年。
⑤操作环境好
①通量大,设计通量50～70L/m2·h;
②有效运行时间长,基本为21h;
③ 在线清洗周期短,一般为2~4周;
④ 作环境好;
⑤ 量保证期3年;
⑥ 占地面积小,吨水占地面积约为0.03 m2/m3。
缺点
①通量小,设计通量6L/m2·h;
②有效运行时间短,基本为16.5h;
③膜池数量多,配套设备多,造价高;
④在线清洗周期短,一般为1～2周;
⑦ 占地面积大,吨水占地面积约为0.15m2/m3。
①膜孔径偏大,一般为0.1μm,COD及氨氮的去除率低;
⑧ 膜面积单位造价高。
⑨ 在线清洗周期短,一般为2～3周;

① 能耗高;
② 单位膜膜面积造价高。
③ 膜通量衰减较快;
表2-6各种膜设计参数对比表
供应商
膜通量(L/m2·h)
有效运行时间(h)
单位造价(元/m2)
在线药洗周期
国产浸没式膜
6
16.5
300
1～2周
进口浸没式膜
10～15
21.6
650
2～3周
进口管式膜
50～70
21
3000～3500
2～4周
本项目MBR膜拟采用进口外置管式膜。
2.3.5 深度处理系统(TMF+RO+DTRO工艺)
垃圾渗滤液中,碳酸氢根、钙、镁的含量比较高,加入氢氧化钙、氢氧化钠,将废水pH调节到合适的pH,能够将水中碳酸氢根转化为碳酸根,碳酸根可与水中的钙离子和镁离子以及大部分的金属离子反应生成沉淀,经过过滤能够将这些离子从水中去除,大大减少二价离子在反渗透浓水端结垢的倾向。
2.3.5.1深度处理工艺流程
深度处理的工艺流程如下:

渗滤液MBR系统
TMF系统
反渗透系统
产水
浓缩液

化学软化

浓水池

DTRO

图2-2 深度处理浓水处理流程图
2.3.5.2深度处理工艺流程说明
1、TMF单元
TMF软化单元由化学反应及TMF装置两部分组成。
（1） 原水经过输送泵送入反应池,反应池内添加石灰,另添加少量次氯酸钠,搅拌反应,控制pH在11.5左右;
（2） 经过反应后的含沉淀物的水溢流进入到TMF的浓缩池。反应池的停留时间均考虑60分钟以保证反应充分;
（3） 反应池均配套有搅拌装置,避免沉淀物沉入池底;
（4） 经过循环泵打入TMF装置内,进行错流过滤,清液不断产出,清液至中间池暂存,浓液回流至浓缩液池;
（5） 当浓缩液池的污泥浓度达到2～5%时,经过污泥泵将污泥送入污泥浓缩池;
（6） 污泥经过泵打入厢式压滤机进行污泥脱水,经脱水后含水率60~65%的滤饼外运处理,滤液返回TMF再处理。
（7） 考虑投药的稳定性,石灰采用湿法投加;由于石灰投药量大,若考虑用清水来配药,则系统自耗水量大,故综合考虑系统内的几种水(本系统进水、TMF产水、DTRO产水、压滤水、自来水等),确定采用压滤机出水来作为石灰配药水,一方面不改变系统内的设备的配置,另一方面,该水又是经过软化反应后的水,可保证石灰浆配制稳定。
（8） 本单元设计膜通量为350LMH。
2、反渗透(RO)单元
卷式反渗透单元设置两段式,一段采用苦咸水BW型反渗透膜,回收率45%,通量设计为12LMH;二段采用海水SW型反渗透膜,回收率30%,通量设计为9LMH,卷式反渗透单元总回收率达60%。设置两套独立的系统,可并联同时使用,也可单独使用一套。
（1） 经TMF软化水经过RO进水泵提升压力,后面设置保安过滤器,
（2） 防止大颗粒杂质进入膜内。
(2)在管路中投加杀菌剂,防止微生物滋生污染膜组件。
(3)然后经过RO高压泵进一步提升压力,满足反渗透的过滤要求。
(4)废水首先进入一段苦咸水膜,RO出水直接至产水池
(5)浓液再经过段间增压泵增压后进入二段海水膜,出水直接至产水池,浓水至RO浓水池待处理。
(6)一段、二段各设置一台循环泵,满足膜进水流量要求。
3、浓水处理DTRO单元
渗滤液处理系统中产生的浓缩液应考虑减量化,本渗滤液处理工艺由于TMF不产生浓水,只有RO工艺产生浓水,为了使浓水产量稳定降到20%,该项目采用DTRO工艺,进一步浓缩RO浓水。
DTRO单元设计通量18LMH,设计回收率37.5%,使系统总回收率达80%。
卷式反渗透浓水经过DTRO进水泵提升压力,后面设置保安过滤器,防止大颗粒杂质进入膜内。在管路中投加杀菌剂,防止微生物滋生污染膜组件;投加阻垢剂,防止高价态离子的高倍浓缩而结垢。然后经过高压泵进一步提升压力,满足反渗透的过滤要求。DTRO出水至产水池回用,浓液至浓液池回用。

4、污泥处理单元(无机污泥)
① 根据石灰软化软件计算,投Ca(OH)2量3000mg/l,考虑熟石灰的有效含量,以及根据现场实验确定最终熟石灰投加量为3160 mg/l;根据污水中的含离子量和石灰投加量以及实验情况,污水产生SS为约4270mg/l,每小时产生的干污泥为427kg,日产生绝干污泥为9.18吨。
② 拆算为板框脱水后含水量65%的污泥量为26.2吨,污泥比重按1.15计,即日产生22.8m3污泥。
③ 所需压滤机面积计算如下:
过滤面积标准:按国标生产制造的压滤机的过滤面积每平方等价于15L的固体容积;
压滤机过滤周期为:4h(其中进料2h,保压30min;另拉板、卸泥、滤布清理、压紧为90min),每天每台压滤机工作12h,即每台压滤机日处理次数t=4。
V2=22.8m3/d,含水率b=65%;
S=1000*V2/15/t=1000×22.8/15/4=380m2
考虑水质波动,根据压滤机选型手册最终选用4台压滤机,面积S取100m2;
2.3.5.3深度处理工艺介绍
1、 TMF系统
(1) TMF预处理系统
系统由化学加药系统和反应池组成,反应池添加石灰,另添加少量次氯酸钠,搅拌反应,控制pH在11.5左右;经过反应后的含沉淀物的水溢流进入到TMF的浓缩池。两级反应池的停留时间均考虑60分钟以保证反应充分。同时反应池均配套有搅拌装置,避免沉淀物沉入池底。
(2) TMF系统
TMF系统由浓缩水池、微滤膜和其它配套设备组成。
浓缩水池可接收不断被微滤膜浓缩的污水,保持污泥浓度达到最佳状态。
微滤膜的结构是膜被浇铸在多孔材料管的内部。含被过滤物质(固体)的水流透过膜后,再透过多孔支撑材料,进入产水侧(水被净化)。被膜截留的固体颗粒在水流的推动下,不会停留在膜的表面,而是在膜表面起到一定的冲刷作用,避免污染物在膜表面停留。
微滤利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来,用来代替传统的沉降或澄清工艺,可得到较好的出水水质。错流式微滤膜不需要沉淀物粒径足够大或比重足够大,只要把水中溶解状态的物质转化为不溶状态后将其分离。
与普通的中空纤维超滤不同,TMF微滤膜能够承受较高的污泥浓度(2~5%),采用特殊的材质能够适用于各种酸碱环境下的水质,在pH为14的条件下也能正常稳定地工作。
(3) TMF系统简介
①废水直接进入调节池后由泵提升至微滤系统。在第一个反应池里,一般加入共沉剂。在多数情况下,共沉剂是一些游离形式的铁或钙。然后进入第二个反应池,利用NaOH或石灰将PH调高。对于软化水处理系统,第一个反应池添加熟石灰或碱,第二个反应池添加碳酸钠或镁盐。第二个反应池的出水靠重力流到微滤的浓缩池里。浓缩池的水由泵提升到微滤膜组件。
②利用高速错流过滤技术,将反应后的废水提升至微滤膜管中,然后回到浓水罐。澄清水或渗透水透过膜后进到最终PH调节系统。每经过膜一次,污泥就浓缩一点。为了阻止快速的堵塞或污堵膜要用气和干净的产水反洗。从而迫使膜孔内或膜表面的堵塞物回到污泥流里。
③在浓缩池里安装了一套液位计来控制微滤供给泵的启和停。这个罐子的目的是保证被打到膜组件的水固体浓度在2-5%之间,固体的脱水是自动或手动的. 浓缩池的固体被用一个气动隔膜泵打到污泥浓缩池或压滤机。气动隔膜泵的周期和频率是自动控制的。有时,运行人员需要从浓水罐里取样做一个简单的沉降测试。这个测试的结果可能有时导致气动隔膜泵的现场调节。另外,作为简单的操作模式,也可不设气动隔膜泵,而是由运行人员间歇地开启浓缩槽底部排水阀,将多余的浓缩液排放;
④产水流量连续监测。如果运行人员观察到流量低到预定值时,那么膜就需要化学清洗了。根据膜组件的排列布置,能够对全部或部分膜进行清洗。 每清洗一次需要几个小时完成。在清洗操作时,运行人员需要手动开关阀门。酸性清洗液用来清洗无机污垢,NaClO用来去除有机物。在重新投入运行前,需要用新鲜水冲洗膜。化学清洗罐和新鲜水罐以及循环泵是就地清洗系统的主要部分。
⑤膜组件的产水在重力流的情况下流到最终PH调节系统。
⑥管式 微滤膜系统包括固定架、反洗装置、循环泵、就地清洗系统、清洗罐、气动隔膜泵、电力控制、仪表、浓水罐和PLC控制。这个系统配齐了运行的所有管道、线缆和设备。
(4) TMF工艺的技术优势
1) 不需沉淀和预过滤,可直接进行过滤实现固体颗粒和液体的分离,水中污染物不需要沉淀就能有效去除。
2) 可在高pH条件下持续运行(pH大于10),因此更能保证有效去除钙镁硅沉淀,和锶、钡等有结垢倾向的离子成分。
3) 如有必要,可经过压滤机实现彻底的固液分离,固体微粒可回收利用,可将固体废弃物资源化。
4) 回收率接近100%(考虑配置压滤机的情况下)。
5) 化学清洗药品仅仅需要常规的无机酸、碱和氧化剂,没有废水排放限制。
6) 采用管式大流量错流过滤,水流切向高速流过膜表面,在过滤的同时还有冲刷清洁膜表面的作用,污染物不易累积,膜面不易污染。
7) 适合过滤高浊度(50g/L)和污染物粒径相近的料液。
8) 采用坚固的管式结构,和烧结法成膜,从原理上杜绝了断丝泄漏现象的发生。
9) 0.1um的绝对过滤孔径,产水浊度<1NTU,能够有效的保护反渗透。
10) 丰富的使用经验,从上世纪70年代就开始被应用
11) 管式微滤膜专门针对废水处理设计,具有出众的耐化学性和耐磨擦性。
(5)TMF水槽及pH回调
TMF产水基本无压,自留到TMF产水槽,在此槽内添加酸将pH回调到大约7.5-8.0;同时,在PH回调槽内添加适量的NaHSO3以便除去水中残留的余氯,以免影响后续的RO正常运行。
2、卷式反渗透膜
反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。若用反渗透处理海水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到卤水。
反渗透时,溶剂的渗透速率即液流能量N为:
N=Kh(Δp－Δπ)
式中Kh为水力渗透系数,它随温度升高稍有增大;Δp为膜两侧的静压差;Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为:
π=iCRT
式中i为溶质分子电离生成的离子数;C为溶质的摩尔浓度;R为摩尔气体常数;T为绝对温度。
反渗透一般使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备,主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。
反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质,从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单,能耗低,近20年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水(见卤水)淡化、锅炉用水软化和废水处理,并与离子交换结合制取高纯水,其应用范围正在扩大,已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩方面。
反渗透技术一般见于海水、苦咸水的淡水;废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。另外,反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果,能够使离子交换树脂的负荷减轻松90%以上,树脂的再生剂用量也可减少90%。因此,不但节约费用,而且还有利于环境保护。反渗透技术还可用于除于水中的微粒、有机物质、胶体物,对减轻离子交换树脂的污染,延长使用寿命都有着良好的作用。
2.3.7污泥处理工艺
经厌氧系统、好氧系统排出的剩余污泥含水率较高,因此,需经浓缩后进行机械脱水,以减少体积,便于运输和后续处理。一般机械脱水能够使污泥含水率从96%左右降至70%～85%,其体积减少至原来的1/5～1/10。污泥脱水工艺按照脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。主要设备形式有:带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机和旋转挤压式过滤机。
1)带式压滤脱水机
带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层,从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过,依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力,把污泥层中的毛细水挤压出来,获得含固量较高的泥饼,从而实现污泥脱水。
2)离心式脱水机
离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成,污泥由空心转轴送入转筒后,在高速旋转产生的离心力作用下,立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大,因而产生的离心力也较大,被甩贴在转毂内壁上,形成固体层;水密度小,离心力也小,只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下,被输送到转载的锥端,经转载周围的出口连续排出,液体则由堰四溢流排至转载外,汇集后排出脱水机。
3)板框式压滤机
板框式压滤机是经过板框的挤压,使污泥内的水经过滤布排出,达到脱水目的。它主要由凹人式滤板、框架、自动- 气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。
4)旋转挤压式过滤机
旋转挤压式过滤机是新一代污泥脱水设备,主要原理是絮凝后的污泥从旋转挤压式的过滤机的污泥入口进入污泥通道,通道两侧各装一组滤网,以1-2R/min的速度360度不停的旋转。在滤网的旋转摩擦力作用下,带动污泥经过C形的过滤通道,经过过滤区的浓缩和挤压区的挤压后,污泥中的大量水分经过过滤网挤出,污泥经过可调节挤压压力、出泥量大小的控制区,从泥饼口排出。
四种设备的优缺点对比如下:
表2-6污泥脱水工艺比较表
方法
优点
缺点
使用范围
板框压滤机
1) 间歇脱水
2) 液压过滤
1) 滤饼含固率高
2) 固体回收率高
3) 药品消耗少
1) 间歇操作,过滤能力较低
2) 基建设备投资大
3)劳动强度大
4)臭味较大
1) 其它脱水设备不适用的场合
2) 需要减少运输、干燥或焚烧费用;降低填埋费用的场合
离心机
1 )连续脱水
2 )离心力作用
1 )基建投资少,占地少;设备结构紧凑
2 )处理能力大且效果好;总处理费用较低自动化程度高,操作简便、卫生
1 )价格昂贵偏贵
2 )电力消耗大;污泥中含有砂砾,易磨损设备有一定噪声
3)劳动强度小
4)臭味较大
1 )不适于密度差很小或液相密度大于固相的污泥脱水
2 )对粒径有要求,需大于 0.01 毫米
带式压滤机
1) 连续脱水
2) 机械挤压
1) 机器制造容易,附属设备少、能耗较低
2) 连续操作,管理方便,脱水能力大
1 )聚合物价格贵,运行费用高
2 )脱水效率不及框板压滤机
3)劳动强度小
4)臭味较大
1 )特别适用于无机性污泥的脱水
2 )有机性污泥不适用
旋转挤压式过滤机
1) 连续脱水
2) 机械挤压、过滤
1 )基建投资少,占地少;设备结构紧凑;
2 )处理能力大且效果好;总处理费用较低自动化程度高,操作简便、卫生;
3)节能省电
1 )价格偏贵
2)劳动强度小
1 )进泥的浓度范围广,污泥浓度在0.7%-8%。
2)泥饼的含水率为70%-80%。
经过以上比较结合本项目的实际情况及结合招标文件要求,设计采用旋转挤压式过滤机作为污泥处理手段。旋转挤压式过滤机采用变频差速驱动,同时配套有进料螺杆泵、全自动絮凝剂制备系统、加药螺杆泵等必要的配套设备。

渗滤液
2.4电厂渗滤液处理工艺路线

污泥
调节池

池
初沉淀池
臭气焚烧

蒸汽
臭气焚烧
污泥储池

污泥
IOC厌氧罐

沼气发电

污泥

生活污水
污泥脱水
AO

污泥回流

上清液
`
MBR系统

入炉焚烧
上清液

化学软化
TMF系统
反渗透系统

污泥池

板框压滤机

浓缩液

冷却塔回用
DTRO

浓缩液

制备石灰乳

污泥
浓缩液
渗滤液、生活污水

错流液回流

清液回流
沼气、臭气、蒸汽

图2-3渗滤液处理工艺流程图
2.5工艺流程简述
渗滤液处理工艺:垃圾渗滤液经篮式过滤器后进入初沉池,去除悬浮物后溢流进入调节池,经调节池均质均量后,经厌氧进水泵,进入厌氧罐,去除大部分有机污染物,厌氧出水后渗滤液进入A/O系统,厌氧出水首先进入A池(缺氧池),在缺氧条件下反硝化菌利用污水中的有机碳将硝态氮还原为氮气,在脱氮的同时降低了有机负荷,并补充了后续硝化反应的碱度,同时部分悬浮污染物被吸附并分解,提高了污水的可生化性,随后污水经过推流进入O池(好氧池),在好氧条件下残余的有机物被进一步降解,同时硝化菌将污水中的氨氮氧化为硝态氮,再回流至A池进行反硝化脱氮。经A/O处理后出水进入浸没式超滤系统进一步去除