敦化市垃圾填埋场垃圾.docx
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敦化市垃圾填埋场垃圾
敦化市垃圾填埋场垃圾
渗滤液处理工程设计方案
1概述
敦化市位于吉林省东部山区,长白山腹地,隶属延边朝鲜族自治州,东经127°28′—129°13′,北纬42°42′—44°30′,属中温带湿润气候区中的温凉区和冷凉区,其主要气候特点是“生长期短,气候冷凉,雨量充沛,日照较足”,全市年平均气温2℃,年降水量621毫米,无霜期120天左右。
几年来,敦化市坚持依靠工业化拉动县域经济发展,走出了一条“以资源开发为依托、以工业经济为主体、以项目建设为载体、以骨干企业为支撑、城乡经济协调发展”的县域经济发展道路,使得敦化的经济得到飞速发展,同时,城市规模不断扩大、市民生活水平不断提高。
但是,随之产生的城市垃圾等环境污染问题也不断恶化,严重损害了市民的身体健康,也严重制约了城市经济的可持续发展。
据统计1998年敦化市工业固体废弃物产生量为9.26万吨,城市生活垃圾产生量为16.8万吨。
与我国许多城市一样出现了“垃圾围城现象”。
为此,敦化市建设了一座全省最大规模的垃圾填埋场,占地35公顷,并积极采用垃圾制砖技术,进一步使垃圾变废为宝。
垃圾填埋场的建设和运行,一个绝对不容忽视的问题就是垃圾渗滤液污染的控制与治理。
垃圾渗滤液是一种污染性极强的高浓度有机废水,它对周边环境填埋场底土层及地下水都造成极大的污染。
渗滤液产生受多因素影响,不仅水量变化大,而且变化无规律性。
垃圾渗滤液主要来自于以下三方面:
(1)填埋场内的自然降水和地表径流;
(2)垃圾自身含水;(3)在垃圾卫生填埋后由于微生物的厌氧分解作用而产生的水。
其中填埋场内的降水为主要部分。
由于垃圾成分复杂、有机物含量高、填埋后发生分解溶出发酵等反应,故渗滤液中含有大量的有机物(CODcr在2000~62000mg/L之间,BOD5在60~45000mg/L之间)且种类繁多、难于降解、可生化性差(有时其BOD5/COD低达0.07~0.2),同时污水中营养元素比例严重失调(NH3-N含量高、有时高达几千mg/L而磷元素缺乏)和重金属类物质含量严重超标。
近年来,从渗滤液中还监测出含有至癌物卤代烃(AOX)。
如果工业部门使用垃圾填埋场,渗滤液中还会含有有毒有机物和无机物,水质更复杂。
总之,城市生活垃圾渗滤液是成分复杂、有机物浓度高、处理难度大和危害性大的一种废水,若不经过妥善处理,必将污染地下水、传播疾病、污染大气和影响附近居民身体健康。
在深入研究国内外先进渗滤液处理技术基础上,结合敦化市的环境气候特征、垃圾填埋场的实际情况和甲方提供的相关技术资料,确定了原水和出水的水质条件及其变化系数,做出了以氨氮吹脱结合生物法并配合物化法的处理方案。
结合敦化市所属的气候特征和填埋场所处的地理位置等因素,考虑经系统处理后的渗滤液回灌于填埋场。
由于敦化夏季干旱少雨,冬季寒冷,年降雨量仅为621毫米,故渗滤液回灌可提高垃圾层的含水率(由20%~25%提高到60%~70%),增加垃圾的湿度,增强垃圾中微生物的活性,加速产甲烷的速率、垃圾中污染物溶出及有机物的分解;可在喷洒过程中发挥蒸发和挥发等作用而减少渗滤液的产生量,对水量和水质起到稳定化的作用,有利于废水处理系统的运行,节省费用;可加速垃圾中有机物的分解,缩短填埋垃圾的稳定化进程(使原需15年~20年的稳定过程缩短至2年~3年);可做到渗滤液的零排放,有效促进垃圾腐化降解,有效缓解二次污染,减少对环境的污染和对居民健康的损害。
1.1设计依据
1)《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-96)
2)《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2001)
3)《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)
4)《室外排水设计规范》(GBJ14-87)
5)给排水设计手册和环境工程设计手册
6)甲方提供的相关资料
7)同类企业污水水质数据、试验报告、设计经验
1.2设计原则
(1)要结合我国北方城市发展总体规划的要求,并能当地政府环境保护及污染治理总体发展规划的要求。
(2)工程规模、投资数额要考虑国家和地方财政的支付能力,做到切合实际,降低工程费用。
(3)应注意引进新工艺、新技术、新设备、新材料。
在比较和选择工程方案时,要优先考虑工艺先进、技术可靠、经济合理的方案,以降低工程造价,减少运行成本。
(4)统筹考虑施工方便、管理维护便捷、运转安全等因素。
(5)由于渗滤液变化幅度大,选取的工艺必须有较强的适应性和操作上的灵活性,具有一定的抗冲击负荷能力,并且能够容易进行改造,以适应水质的变化。
1.3设计范围
按照甲方提供的原始技术资料和渗滤液产生的不连续性等因素,采用时变化系数1.33,确定本垃圾渗滤液处理工程设计水量为100m3/d。
处理后渗滤液出水水质参照《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)的具体要求。
同时,设计城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理设备一套。
2方案论证
2.1设计水量
按照甲方提供的相关原始资料确定本垃圾渗滤液处理工程设计水量为100m3/d。
2.2进水水质
依据甲方提供的相关资料以及国内外同类垃圾渗滤液的水质资料,综合考虑后确定进水水质指标见表1。
表1垃圾渗滤液水质一览表
水质指标
CODcr(mg/l)
BOD5(mg/l)
NH3-N(mg/L)
SS(mg/l)
数据
8000
2500
500
1000
2.3出水水质
出水水质执行《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)中的二级排放标准,具体相关指标确定如表2。
表2垃圾渗滤液水质一览表
水质指标
CODcr(mg/l)
BOD5(mg/l)
NH3-N(mg/L)
SS(mg/l)
数据
300
150
25
200
2.4站址选择
根据《室外排水设计规范》(GBJ14-87)的规定和垃圾场内渗滤液汇集管网系统设施现状,为降低建设投资、保证运行管理便利、发挥本工艺优势,尽量减小占地面积和施工难度,污水处理站选建于渗滤液收集池的正北方向。
2.5处理方案
近十几年来国内外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究,取得了一些成功经验,有的已用于工程实践。
由于渗滤液水质水量的复杂多变性,目前尚无十分完善的处理工艺,大多根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求采取有针对性的处理工艺。
根据甲方提供的相关技术资料,确定了原水和出水的水质条件及其变化系数,本方案确定了曝气脱氮-一段接触氧化-水解酸化-二段接触氧化-混凝沉淀-过滤-二氧化氯(ClO2)消毒并结合循环回灌的工艺路线。
渗滤液的产生受各种因素的影响,污染物浓度较高,要比污水高几十甚至上千个单位,成份复杂,水质、水量变化较大,营养比例失调、氨氮含量过高、含有毒有害物质及重金属。
这就给渗滤液处理带来了困难。
与其它污水相比,渗滤液的一个重要特征是氨氮含量过高。
渗滤液氨氮浓度从数十至几千mg/l,随着填埋时间的延长,垃圾中的有机氮转化为无机氮,渗滤液氨氮浓度有升高的趋势。
一方面高浓度的氨氮对生物的处理系统有一定的抑制作用,另一面由于高浓度的氨氮造成渗滤液中C/N比失调,生物脱氮难以进行。
因而,必须对渗滤液进行物理化学等预处理去除渗滤液中的氨氮等尤为必要。
本方案首先采用曝气吹脱技术处理含量较高的氨氮。
经过吹脱,渗滤液中氨氮去除率可达到75%左右,降低了后续生物处理工艺的处理负荷。
此外,曝气吹脱还可起到一定的预曝气作用,在一定范围内可以降低渗滤液中COD含量,并进一步调整污水营养物质比例,使之更有利于生物处理。
渗滤液经过收集池调节和曝气脱氮后,COD:
N:
P得到调整,利用好氧法—接触氧化法去除水中的有机污染物并且将氨氮转化为硝酸盐氮。
经好氧处理后,渗滤液中的有机物浓度仍较高且多为难降解有机物,同时,营养比例难以满足好氧微生物营养需求,故后序工艺采用水解酸化工艺进行处理。
从而有效改变了营养比例,提高了水解酸化出水中的C/N值,降低了其中难降解有机物含量,提高其可生化降解性,并起到一定的反硝化作用,进而去除氨氮。
此外,该工艺还具有的优点有:
能耗少,操作简单,处理设备负荷高,占地少,对营养物的需求量小,产泥量小,不产生沼气、运行危险性相对较小。
来自水解酸化池的出水进入后续二段接触氧化池,达到去除大部分有机物、氨氮和SS的目的。
二段接触氧化出水中含有大量的重金属以及经生化反应后的残留物,通过混凝沉淀去除。
故该出水进入混凝沉淀池。
混凝沉淀池出水进入普通快滤池,去除水中胶体、SS等物质,保证出水达标回灌。
该出水在进入循环水池前加ClO2消毒,目的是避免菌类等微生物堵塞喷头和消除恶臭气体。
循环水池出水用于回灌喷洒填埋场。
渗滤液的回灌喷洒是处理渗滤液的一种有效方法,归结起来主要体现在两个方面。
一是减量,渗滤液的回喷可通过蒸发或被植被吸收,减少渗滤液的场外处理量,降低渗滤液处理的投资。
二是加速稳定化进程。
通过回灌可提高垃圾层的含水率,增加垃圾的湿度,引进大量活性较强的生物菌群,增强垃圾中微生物的活性,加速产甲烷的速率及有机物的分解,缩短填埋垃圾的稳定化进程。
对于敦化市这样的北方地区来说,夏季干旱少雨,冬季寒冷,故垃圾层的含水率较低。
此外,气候条件不利于垃圾发酵降解菌类存活且活性较低,垃圾稳定化过程更为缓慢。
因此这种方式对本工程来说是适宜而且有效的。
2.6工艺流程
本工程工艺流程图见图1。
图1100m3/d的垃圾渗滤液处理工程工艺流程图
2.7各工艺去除率估算表
去除率估算一览表
指标
工序
COD(mg/l)
BOD(mg/l)
SS(mg/l)
NH3-N
水量(m3/d)
收集池
进水
8000
2500
1000
500
100
出水
6800
2125
900
500
效率
15%
15%
10%
0%
氨吹脱罐
进水
6800
2125
900
500
100
出水
4760
1381
630
150
效率
30%
35%
30%
70%
一段接触氧化罐
进水
4760
1381
630
150
100
出水
1190
276
315
75
效率
75%
80%
50%
50%
水解酸
化罐
进水
1190
276
315
75
100
出水
536
207
205
71
效率
55%
25%
35%
5%
二段接触
氧化罐
进水
536
207
205
71
100
出水
241
83
92
32
效率
55%
60%
55%
55%
混凝沉
淀罐
进水
241
83
92
32
100
出水
145
46
51
26
效率
40%
45%
45%
20%
普通快
滤罐
进水
145
46
51
26
100
出水
80
25
25
18
效率
45%
45%
50%
30%
排放标准
<300
<150
<200
25
—
3工艺设计
3.1单元处理池/罐体设计
1.渗滤液收集池
根据甲方实际情况,该池已经存在。
收集池内设污水提升泵,型号WQ6-15-0.75,流量6m3/h,扬程15m,功率0.75KW,2台,1用1备,用来提升污水至氨气吹脱塔。
2.氨吹脱罐
氨吹脱池,2座,碳钢结构,内涂防腐材料,水力停留时间6h,单池有效容积12.8m3,内径为1.9m,水深5.0m(有效水深4.5m,超高0.5m)。
池内装填陶粒填料,厚10cm,粒径2~4mm。
底部布置穿孔管曝气,管径DN=25mm,管上设曝气孔两排,孔径4.0mm,间距50mm。
各孔与水平面成45度夹角,两孔间成90度夹角。
气水比50:
1,鼓风机型号RB-65,进口流量4.21m3/min,轴功率7.0KW,电机功率11KW,2台,1用1备。
3.一段接触氧化罐
接触氧化罐为底部进水,上部出水,空气由底部进入。
生物接触氧化罐,2个,碳刚结构,内外涂防腐材料。
单罐有效容积17.2m3,内径为2.7m,总高度4.9m(其中包括有效水深3.0m,填料上水深0.5m,超高0.5m,填料间隙0.2m,配水区高0.5m)。
所需空气量3000m3/d。
池底部布置穿孔管曝气,管径DN=25mm,管上设曝气孔两排,孔径4.0mm,间距50mm。
各孔与水平面成45度夹角,两孔间成90度夹角。
水力停留时间(HRT)9.0h。
半软性纤维填料,聚乙烯材质,型号BR-150-60,单片尺寸150mm,束距60mm,单片重量4.8-5.2g,成品重量4.5-5.0Kg/m3,孔隙率>96%,比表面积8743m2/m3。
设计参数:
气水比=30:
1
BOD-容积负荷=2.0KgBOD/m3·d
排泥放空管管径DN=75mm。
4.水解酸化罐
水解酸化罐,4个,碳钢结构,内外涂防腐材料。
容积负荷2.94kgCOD/m3·d,反应器总有效容积106.2m3。
水力停留时间24h。
单罐:
有效容积25m3,内径2.6m,总高度5.5m(其中有效水深5.0m,超高0.5m)。
顶部有排气管DN=65mm,钢管材,防腐。
搅拌机型号QJB1.5/6-1800/2-42/P,功率1.5KW,叶轮直径1800mm,叶轮转数42r/min,4台,4用。
5.二段接触氧化罐
接触氧化池罐底部进水,上部出水,空气由底部进入。
生物接触氧化罐,2个,碳刚结构,内外涂防腐材料。
单罐有效容积12.5m3,内径为2.3m,总高度4.9m(其中包括有效水深3.0m,填料上水深0.5m,超高0.5m,填料间隙0.2m,配水区高0.5m)。
所需空气量2500m3/d。
池底部布置穿孔管,管径DN=25mm,管上设曝气孔两排,孔径4.0mm,间距50mm。
各孔与水平面成45度夹角,两孔间成90度夹角。
水力停留时间(HRT)6.0h。
半软性纤维填料,聚乙烯材质,型号BR-150-60,单片尺寸150mm,束距60mm,单片重量4.8-5.2g,成品重量4.5-5.0Kg/m3,孔隙率>96%,比表面积8743m2/m3。
设计参数:
气水比=25:
1
BOD-容积负荷=2.0KgBOD/m3·d
一段接触氧化罐与二段接触氧化罐采用鼓风机供气,两罐共用鼓风机,管道连接。
鼓风机型号RB-65,排气压58.8KPa,进口流量3.21m3/min,轴功率5.8KW,电机功率7.5KW,3台,2用1备。
排泥放空管管径DN=75mm。
6.混凝沉淀罐
混凝沉淀罐,1座,碳钢结构,内外涂防腐材料。
水力停留时间3h。
有效容积12.5m3,内径为2.0m,总高度4.3m(其中包括有效水深4.0m,超高0.3m)。
内装设潜水搅拌机,其型号QJB0.85/8-260/3-740/S,额定功率0.85KW,额定电流3.1A,叶轮转速740r/min,叶轮直径260mm,质量55KG,1台,1用。
斜板尺寸100mm×100mm×866mm×250mm。
混凝剂为聚氯乙稀(PAC),投加量为100~120g/m3水,助凝剂为活化硅酸(PAFC),投加量为300~400g/m3水。
混凝剂组合式溶药罐,1个,碳钢结构,内外涂防腐材料。
有效容积6.9m3,内径2.0m,高度2.2m,溶液浓度15%,每天配制2次,最大投加量200g/m3水。
搅拌机型号JYB20-0.75,功率2.2KW,1台,1用。
机械式隔膜计量泵型号100D/1144,流量0.63L/h,压力3.5×105Pa,1台,1用。
助凝剂组合式药剂罐,1个,碳钢结构,内外涂防腐材料。
有效容积11.3m3,内径2.4m,高度2.5m,溶液浓度19%,每天配制2次,最大投加量430g/m3水。
搅拌机型号JYB24-1.1,功率3.0KW,1台,1用。
机械式隔膜计量泵型号100/007,流量1.00L/h,压力7×105Pa,1台,1用。
排泥放空管管径DN=75mm。
7.普通快滤罐
普通快滤罐,1座,碳钢结构,内外涂防腐材料。
设计滤速5.9m/h。
结构尺寸为0.9m×0.9m×3.6m(其中包括滤砖厚0.25m,承托层厚0.55m,滤层厚1.0m,滤层上水深1.5m,超高0.3m)。
滤池工作时间24h,过滤周期12h。
滤料层为石英砂,最大粒径1.2mm,最小粒径0.5mm,不均匀系数<2.0,承托层采用卵石。
双层滤砖型号F-ⅠA,外形尺寸300mm×280mm×250mm,下层双孔腔尺寸110mm×110mm,上层双孔腔尺寸110mm×80mm,下层配水孔孔数2mm、孔径25mm、开孔率1.37%,上层配水孔孔数46mm、孔径4mm、开孔率0.72%,砖重40Kg/块。
反冲洗采用单独水冲洗,冲洗强度13L/(m2·s),冲洗时间30min,
反洗泵型号80WQ40-10-2.2,流量40m3/h,扬程10m,功率2.2KW,1台,1用。
排泥放空管管径DN=75mm。
8.循环回灌系统
循环回灌系统由循环水罐、水泵、管道系统、喷洒装置和电控系统组成。
内设循环提升泵型号50WQ-18-15-1.5,流量18m3/h,扬程15m,功率1.5KW,1台,1用。
水池进水中加入二氧化氯进行消毒。
发生器型号HSB50,额定发生量50g/h,功率0.4KW,外形尺寸高×宽×厚=800×500×250mm,1台,1用。
3.2主要罐体一览表
罐体一览表
序
号
名称
尺寸
单位
数量
备注
1
氨吹脱罐
Φ1.9×5.0m
座
2
碳钢内外防腐
2
一段接触氧化罐
Φ2.7×4.9m
座
2
碳钢内外防腐
3
酸化罐
Φ2.6×5.5m
座
4
碳钢内外防腐
4
二段接触氧化罐
Φ2.3×4.9m
座
2
碳钢内外防腐
5
混凝沉淀罐
Φ2.0×4.3m
座
1
碳钢内外防腐
6
普通快滤罐
0.9×0.9×3.6m
座
1
碳钢内外防腐
7
混凝剂组合式溶药罐
Φ2.0×2.2m
座
1
碳钢内外防腐
8
助凝剂组合式溶药罐
Φ2.4×2.5m
座
1
碳钢内外防腐
3.3配套设备一览表
配套设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
功率(kw)
1
格栅
—
个
1
—
2
潜污泵
WQ6-15-0.75
台
1
0.75
3
鼓风机
RB-65
台
2
11
4
鼓风机
RB-65
台
3
7.5
5
循环提升泵
50WQ-18-15-1.5
台
1
1.5
6
潜水搅拌机
QJB1.5/6-1800/2-42/P
台
4
1.5
7
潜水搅拌机
QJB0.85/8-260/3-740/S
台
1
0.85
8
搅拌机
JYB24-1.1
台
1
3.0
9
搅拌机
JYB20-0.75
台
1
2.2
10
二氧化氯发生器
HSB-50
台
1
0.4
11
计量泵
100D/1144
台
1
—
12
计量泵
100/007
台
1
—
13
反洗泵
80WQ40-10-2.2
台
1
2.2
14
纤维填料
BR-150-60
立
59.5
—
15
石英砂
—
吨
0.7
—
16
卵石
—
吨
0.5
—
17
陶粒
—
立
0.7
—
18
斜板
100mm×100mm×866mm×250mm
立
4
—
19
双层滤砖
F-ⅠA
块
12
—
20
回灌系统
—
套
1
—
21
PLC系统
—
套
1
—
22
阀门及管线
—
—
若干
—
3.4动力配电
污水处理站新增总装机容量约为50kW,其中经常使用功率约为40kW。
动力线由场区架空线或配电房引入,用380/220伏低压电缆供至污水处理站内配电柜。
4投资估算
4.1估算内容
垃圾渗滤液处理工程。
设计规模100m3/d。
工程估算投资(直接费)
4.2编制依据
(1)建设部1996年《全国市政工程投资估算指标》上册
(2)《给排水设计手册》(第10册技术经济)
4.3主要材料及设备价格
按照厂家报价或现行市场价格。
4.4罐体投资
工程罐体投资一览表
序号
名称
规格
单位
数量
单价
(万元)
价格
(万元)
备注
1
氨吹脱罐
Φ1.9×5.0m
座
2
7.94
15.88
包括穿孔管、陶粒等
2
一段接触氧化罐
Φ2.7×4.9m
座
2
13.82
27.64
包括纤维填料、穿孔管等
3
酸化罐
Φ2.6×5.5m
座
4
10.35
41.40
包括三相分离器等
4
二段接触氧化罐
Φ2.3×4.9m
座
2
13.42
26.84
包括纤维填料、穿孔管等
5
混凝沉淀罐
Φ2.0×4.3m
座
1
10.30
10.30
包括斜板等
6
普通快滤罐
0.9×0.9×3.6m
座
1
8.29
8.29
包括卵石、石英砂、滤砖等
7
混凝剂组合式溶药罐
Φ2.0×2.2m
座
1
4.11
4.11
包括配套电机、减速装置等
8
助凝剂组合式溶药罐
Φ2.4×2.5m
座
1
5.45
5.45
包括配套电机、减速装置等
小计
139.91(万元)
注:
1、预算中序号1~6的罐体设备材质是碳钢,外防腐为烤漆,内防腐为喷塑,罐体封底封顶壁厚10mm,侧壁厚6mm。
2、预算中序号7~8的罐体设备材质是玻璃钢,不需内外防腐,罐体封底封顶壁厚10mm,侧壁厚6mm。
4.5配套设备投资
工程配套设备投资一览表
序号
名称
规格
单位
数量
单价
(万元)
价格
(万元)
备注
1
格栅
—
个
1
0.45
0.45
特制
2
潜污泵
功率0.75KW、扬程15、流量6m3/h
台
1
0.64
0.64
国产
3
鼓风机
排气压58.8KPa、功率11KW、流量4.21m3/min
台
2
0.85
1.70
国产
4
鼓风机
排气压58.8KPa、功率7.5KW、流量3.21m3/min
台
3
0.90
2.70
国产
5
潜水搅拌机
功率1.5KW、转数42r/min、叶轮直径1800mm
台
1
0.58
0.58
国产
6
潜水搅拌机
功率0.85KW、转数740r/min、叶轮直径260mm
台
4
0.80
3.20
国产
7
搅拌机
功率2.2KW、转数131r/min、叶轮直径640mm
台
1
0.77
0.77
国产
8
搅拌机
功率3.0KW、转数131r/min、叶轮直径760mm
台
1
0.69
0.69
国产
9
循环提升泵
扬程15m、功率1.5KW、流量18m3/h
台
1
0.73
0.73
国产
10
反洗泵
功率2.2KW、扬程10m、流量40m3/h
台
1
0.87
0.87
国产
11
二氧化氯发生器
额定发生量50g/h
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- 敦化市 垃圾 填埋场