垃圾焚燒廠滲濾液處理設施運行優化
更新時間：2015-08-04 00:24
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圖1
好氧膜生物反應器工藝(MBR)是垃圾焚燒廠滲濾液處理常用工藝之一[1]，上海某生活垃圾焚燒廠也使用該工藝處理滲濾液，該廠是我國首座千噸級現代化垃圾焚燒廠，設計垃圾處理能力為1 500 t/d，其垃圾滲濾液一期工程處理設施設計規模為400 m3/d，設計進出水水質如表1所示，處理達標后尾水就近排入城市污水管網，進入下游污水廠進一步處理。
該廠滲濾液處理采用預處理-膜生物反應器(MBR)組合工藝，由預處理系統、膜生化反應器MBR處理系統兩部分組成，詳見圖1所示。生化系統剩余污泥經離心脫水，與生活垃圾混合后協同焚燒處置。
1、問題描述
1.1 整體運行效果
該廠垃圾滲濾液處理設施自2006年底正式運行以來，實際處理水量約250~300 m3/d，從整體運行效果上看，運行情況基本可滿足處理要求[2]，能有效去除CODCr、氨氮、SS等污染物，出水達到且優于設計標準，該垃圾滲濾液處理設施某年生產數據如表2所示。
1.2 制約處理量的關鍵問題
從實際運行效果證明該垃圾滲濾處理工藝對高濃度的垃圾焚燒廠垃圾滲濾液有較強的處理能力，但該設施實際處理量一直低于設計處理量，超濾膜通量大幅下降可能是制約處理量的關鍵問題[3]。MBR工藝活性污泥濃度較高，對后序的膜過濾工序運行影響較大，易發生膜管污堵，膜通量迅速下降問題，導致系統處理量下降。雖通過膜清洗可以緩解，但長期運行后，清洗效果不斷降低，導致原設計一用一備的超濾膜組件，現兩組超濾膜滿負荷運行也無法達到設計處理能力。可見，超濾膜污堵導致膜通量下降是制約整個系統處理水量的關鍵問題。
2、運行優化研究
2.1 方案可行性分析
活性污泥污水處理系統處理后的水必須通過有效的固液分離過程才可完成清液排放的目的，超濾膜過濾是一種高效過濾固液分離方式，其它常見的固液分離方式還有重力沉淀、離心、滲透等。在本系統中剩余污泥的離心脫水也是一種固液分離方式，離心濾液若可滿足排放要求，也可作為滲濾液處理系統一種新的出水排放方式。
根據圖1工藝示意圖所示，MBR工藝排放的剩余污泥是生化系統的反應池混合液，通過離心脫水機實現泥水分離目的。因滲濾液的主要污染物經微生物的處理后，剩余污染物大多是可溶成份，超濾對這部分污染物去除作用已不明顯，可見離心出水方式的水質在理論上與超濾出水方式相差不大，存在作為一種新的出水方式的可能。
垃圾滲濾液MBR處理系統污泥產率約為0.4~0.5 kg SS/kg CODCr[2]，高于一般活性污泥法，加之進水濃度遠高于一般市政污水，因此該類系統剩余污泥排放量也較高。根據工藝需要，該廠剩余污泥排放量約為400~450 m3/d，含水率約97%，通過離心脫水機脫水后外運處置。經過計算產生的離心濾液約340~380 m3/d。若將原系統僅依靠單一超濾出水方式，改進為超濾出水+部分離心出水的組合出水方式，可明顯提高整個系統的處理水量。
2.2 試驗驗證
離心出水方式，是通過剩余污泥離心脫水排放上清液達到出水排放的目的，出水水質與剩余污泥的排放方式緊密相關，根據不同的排泥方式.
硝化池末端排泥，反應池混合液經過完整的反硝化和硝化反應，其中的污染物降解較充分，試驗結果證實其離心脫水濾液CODCr、NH4-N均不會超標，但濾液SS雖仍滿足設計排放標準，但卻高于原超濾系統出水。其它三種排泥方式的離心脫水濾液水質不能滿足排放要求。后續多次生產性試驗也得出了相似的結論，即在生化系統運行穩定的前提下，離心脫水清液CODCr、NH4-N均滿足排放標準，離心脫水清夜SS數據雖有波動但能符合原設計排放標準，若要進一步確保出水水質穩定，需增設過濾設施。
3、應用分析
3.1 優化運行模式
原系統增加離心出水方式，即從硝化池末端排放剩余污泥，剩余污泥離心濾液直接排出系統，具體運行模式，有兩種組合，可根據實際生產需要選擇：(1)在現有全部超濾出水排放方式的基礎上，增加離心濾液出水方式，可明顯提高整個系統的處理量，且能降低超濾膜組件使用率，延長超濾膜使用壽命。(2)當一組超濾膜組件檢修時，可采取組合方式出水，既不會影響產量，也不會造成出水超標排放。
3.2 節能減排效果
該垃圾焚燒廠產生滲濾液約350 m3/d，但現有滲濾液處理系統在常規運行模式下，最大產能不足300 m3/d，剩余未經處理的滲濾液外運附近城市污水處理廠處置，若原系統增加離心濾液出水方式，可明顯提高整個系統的處理量，從而增加整個系統的污染物消減能力，按日處理量增加50 m3/d計，全年CODCr的削減量可增加約1 260t/年，NH4-N削減量可增加約19 t/年，CODCr、氨氮的削減量量比原系統常規運行模式相比增加了約16%。
組合出水方式還具有明顯的節能效果。總日處理按300 m3計，僅采用超濾出水為唯一出水方式，超濾系統及污泥脫水系統產生的日總電耗約為3 900 kW•h，單位單耗為13 kW•h /m3滲濾液。采用組合方式出水，即超濾出水+離心濾液出水，超濾出水及離心濾液出水各占總量50%，僅運行一組超濾膜即可，超濾系統及污泥脫水系統累計日總電耗約為2 500 kW•h，單位單耗為8.3 kW•h /m3滲濾液，同比下降了約35%。可見，采用組合出水方式出水，可在不降低產量的前提下明顯節約能耗。而組合出水方式，還可減少超濾膜的使用率，增加超濾膜的使用壽命，降低因更換膜組件導致的維修費用。新建類似的垃圾滲濾液處理實施時，可考慮采用組合方式出水，可適當減少超濾膜組件的使用，與僅設計超濾出水方式相比，還可減少項目總投資。
4、結論
通過試驗研究，采用組合出水方式，即超濾出水與離心機濾液出水組合出水排放方式，不僅可以滿足工藝運行的需求，還可以增加系統產能，減少檢修費用，具有較明顯節能減排效能，實際生產運行中具有一定的實用價值。若新建類似MBR垃圾滲濾液處理設施，在同等出水標準情況下，可考慮采用組合出水方式替代單一超濾的出水方式，不僅可以節約工程投資，還有利于節省運行和檢修成本。
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