垃圾滲濾液處理工程師必看 垃圾滲濾液工藝解析
中國市政工程華北設計研究總院有限公司教授級高工杜昱，從事垃圾滲濾液處理工程設計工作近二十年，作為業內資深專家在垃圾滲濾液工程設計及現場運行方面積累了豐富的實踐經驗，為分享多年經驗，他多有著述，為大家傳經送寶，以推動行業發展，相信工程師們會受益匪淺。
作者簡介：杜昱(1964—)，男，遼寧義縣人，大學本科，中國市政工程華北設計研究總院教授級高工，主要從事城市污水處理和垃圾滲濾液處理的研究與設計工作，多次獲得國家及省部級優秀勘察設計獎項。
垃圾滲濾液MBR處理系統設計要點
無論是垃圾填埋場還是垃圾焚燒廠，滲濾液的特點是水量水質受季節、氣候等因素的影響大，成分復雜、污染物濃度高、可生化性差，滲濾液處理工藝大多采用“預處理+生化+深度處理”工藝，其中生化處理普遍采用MBR工藝，是整個滲濾液處理系統的核心，是出水能否達標排放的重要保障。
垃圾滲濾液MBR處理系統設計要點如下：
◆MBR生化處理系統的設計應以COD進行計算;
◆規模較小時可以采用一條線，規模較大時需設置二條線;
◆滲濾液處理出水對總氮無要求時采用單級生物脫氮，出水對總氮有要求時采用二級生物脫氮;
◆合理選取水溫、泥齡、污泥濃度、剩余污泥產率及單位耗氧量等設計參數，通過計算確定混合液回流比;
◆外加碳源可以采用甲醇、乙酸鈉、葡萄糖等，分別投加在缺氧池和后置反硝化池;
◆通過控制生物池內水的流態、利用空氣管道控制曝氣區域、控制膜分離和污水冷卻系統回流位置等技術措施，可以取得良好的處理效果。
1用COD進行設計計算
大部分的生化處理系計是按BOD進行設計計算的，但對垃圾滲濾液而言，COD濃度遠遠高于BOD濃度，二者的比值COD/BOD>2.2，此種情況下如果仍按BOD進行設計，會存在較大誤差，嚴重影響處理效果，因此垃圾滲濾液MBR生化處理系統應以COD進行設計計算，實際運行結果證明，這種計算方式是符合實際情況的、是合理的。
2一條線和二條線的設定原則設置
許多垃圾滲濾液處理工程，生化處理部分往往只設置一條線，檢修、維護時整個系統必須停止運行，對整個滲濾液處理系統影響很大，而且恢復運行難度也很大。因此為保證滲濾液處理系統能夠連續穩定運行，同時考慮到滲濾液處理規模大小不一，原則上規模較小時可考慮設置一條線，規模較大時可應采用二條線，使系統的運行更加可靠、靈活和合理，把由于檢修維護的影響降到最低。
根據滲濾液處理工程的特點，工程規模Q≤200m3/d的滲濾液處理工程可以按一條線進行設計，工程規模Q<400m3/d的滲濾液處理工程，優先考慮采用二條線，如果現場條件不允許也可采用一條線，工程規模Q≥400m3/d的滲濾液處理工程應采用二條線。
3單級生物脫氮和二級生物脫氮的適用條件
所謂單級生物脫氮系統，就是在系統內設置缺氧池和好氧池，利用微生物的硝化和反硝化反應達到去除總氮的目的，對于進水氨氮濃度較低或排放標準對總氮沒有要求的項目，采用單級生物脫氮即可滿足要求。
事實上經過單級生物脫氮處理后，出水中仍會含有一定量的硝酸鹽，尤其是進水氨氮濃度高的情況下，出水中硝酸鹽的含量會更高，總氮也相應偏高。在出水對總氮有嚴格要求的地區，為保證出水總氮達標，在單級生物脫氮后再增設后置反硝化池和后曝氣池，亦即二級生物脫氮系統，通過投加外加碳源，利用微生物的硝化和反硝化反應進一步去除剩余的硝酸鹽，進而達到提高總氮去除率的目的。
垃圾滲濾液原液中氨氮濃度很高，一般介于2000mg/L~3000mg/L之間，也有高達3000mg/L~4000mg/L，一些排放標準要求出水總氮低于40mg/L，總氮去除率高達98%以上，如此高的去除率對MBR系統提出了更高的要求，單級生物脫氮系統很難達標，必須采用二級生物脫氮方能滿足要求。
對于垃圾滲濾液而言，排放標準對總氮沒有要求的項目，生化處理系統采用單級生物脫氮，如果排放標準對總氮有嚴格的要求，應采用二級生物脫氮處理系統，通過控制硝化和反硝化反應的完全程度來控制出水中的總氮。
4主要設計參數
4.1主要設計參數的選取
生化處理系統設計參數取值見表1。
4.2混合液回流比的計算
垃圾滲濾液進水氨氮濃度高，排放標準對氨氮和總氮的要求非常嚴格，混合液回流比對總氮的去除率影響較大，混合液回流比增大，TN去除率也增大，合理確定混合液回流比，才能達到良好的脫氮效果。實際工程設計中，許多工程設計混合液回流比不能滿足脫氮要求，出水總氮超標現象非常普遍。
反硝化所需的硝酸鹽由污泥回流和混合液回流提供，反硝化率用回流比控制，它們之間的關系為：
反硝化率fde按下式計算：
需硝化的氨氮量按下式計算：
(4)Nht=24Q[N-0.05(S0-Se)]×10-3(kg/d)
MBR系統采用外置式超濾膜，出水SS接近于零,其含氮量亦按零考慮。
反硝化的硝酸鹽量按下式計算：
(5)NOt=24QNO×10-3(kg/d)
式中需反硝化的硝態氮濃度NO按下式計算：
(6)NO=N-0.05(S0-Se)-Ne
5外部碳源投加系統
5.1外部碳源的種類
目前普遍使用的外部碳源有甲醇、乙烷、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等，各種碳源各有優缺點，合理選擇外部碳源對脫氮效果、運行成本等影響很大。
不同碳源類型對系統的脫氮性能影響存在差異，在實際工程應用中應根據工程的具體情況合理選用外部碳源，綜合分析并參考以往的工程經驗，外部碳源宜優先考慮采用葡萄糖。
5.2外部碳源投加位置
滲濾液原液碳源極度缺失的情況下，如果不投加外部碳源，會導致生化處理系統內硝酸鹽過度積累、堿度缺失，輕則抑制微生物的活性，重則導致系統崩潰，此種情況下為確保系統穩定運行，應在缺氧池和后置反硝化池都投加外部碳源。
如果碳源不是很缺乏，硝酸鹽積累現象也不是很嚴重，系統內能維持正常的硝化反硝化反應，此時宜在后置反硝化池內投加外部碳源，可以節省投加量，從而達到降低運行成本的目的。
國內大部分滲濾液處理工程，在后置反硝化池投加新鮮滲濾液，確實可以達到節省運行成本的目的;但由于滲濾液原液含有高濃度的氨氮，而后曝氣池未設置內回流系統，導致出水總氮增加，因此在后置反硝化池應投加甲醇或乙酸鈉等不含“氮”的外部碳源，而不應投加新鮮滲濾液。
5.3外加碳源對生化處理系統的影響
如果滲濾液進水C/N比嚴重失調，生化處理系統長期靠投加外部碳源維持運行，這種情況與單純處理垃圾滲濾液有很大不同。無論采用何種碳源，其反應速度均遠遠高于滲濾液原液，水力停留時間也相應很短，因此池容積也較小。
如果池容積過大、水力停留時間過長，異養好氧反硝化菌得不到足夠的營養物質.因而利用自身體內的原生物質進行內源呼吸，進而降低活性污泥的活性，影響處理效果。因此在靠投加外部碳源維持運行的滲濾液生化處理系統，其生物反應池容積不能過大，應通過計算合理確定。
6工程設計技術措施
6.1水流形態的控制
許多生物池的設計對水的流態缺少控制，極易發生短流，減少實際水力停留時間，降低整個系統的處理效果。垃圾滲濾液處理生物池內的混合液懸浮固體濃度一般控制住12g/L~15g/L，實際運行過程中有時高達20g/L~30g/L，如此高的污泥濃度，在水流發生短流的情況下，極易發生污泥沉積，從而降低活性污泥的活性，導致處理效率下降。在工程設計中，尤其是大規模的滲濾液處理工程，應在生物池內采取必要措施，控制生物池內水的流態，避免污泥沉積并提高處理效率。
6.2污水冷卻系統回流管的設置
由于高濃度污水在生化反應過程中會釋放出大量的熱能，同時由于部分電能轉化成熱能的緣故，垃圾滲濾液處理生物池內會保持較高的溫度，過高的水溫會抑制微生物的活性，嚴重時會使生化處理系統癱瘓。因此垃圾滲濾液生化處理均設有污水冷卻系統，用污水泵抽取生物池內的混合液進入換熱器，與冷卻水在換熱器內進行熱交換，降溫后混合液再回到生物池內，從而達到降低生物池內水溫的目的。
對于設有污水冷卻設施的生化系統，由好氧池末端取水，將冷卻后的污水回流到缺氧池進水端，可以同時起到混合液回流的作用，提高脫氮效果，也可以取代內回流泵節省能耗，但實際操作中要考慮冷卻系統間歇運行的影響。
6.3膜分離系統回流管的設置
在許多垃圾滲濾液處理工程中，MBR系統采用管式膜超濾分離系統，超濾進水泵由好氧池末端取水，進入管式膜濃縮又回流到生物池內。將含有硝酸鹽的超濾回流管接至缺氧池進水端，同樣可以起到混合液內回流的作用，提高脫氮效率、節省能耗。
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