1.1 處理規(guī)模、進出水水質(zhì)
1.1.1 處理規(guī)模
根據(jù)前文的計算，一期、二期及三期工程滲瀝液日產(chǎn)生量分別為22.2m3/d、29.0m3/d及39.4m3/d，管理區(qū)的污水3.2m3/d、洗車廢水4.8m3/d及化驗排水2.0 m3/d經(jīng)收集后排入滲瀝液調(diào)節(jié)池。由于由于明水縣當?shù)貧夂驐l件惡劣，常年平均氣溫2.9°C，冬季（11月~3月）平均氣溫為-17.6°C，氣溫達到-38°C，因此生化系統(tǒng)處理部分難以運行。此外，冬季降雨量極少，降雨集中在6~8月。因此，本項目的滲瀝液處理系統(tǒng)安排在每年的4月至10月運行，其余時間暫停處理，此階段產(chǎn)生的滲瀝液暫存在垃圾填埋場的滲瀝液調(diào)節(jié)池內(nèi)。
由于生化系統(tǒng)的重新啟動大約需要1個月的時間，滲瀝液處理站實際運行時間為6個月，同時考慮1.2的安全系數(shù)，本工程滲瀝液的設(shè)計處理規(guī)模為100 m3/d。
1.1.2 設(shè)計進、出水水質(zhì)
1、設(shè)計進水水質(zhì)
根據(jù)明水縣生活垃圾的特點，并結(jié)合國內(nèi)同類地區(qū)垃圾滲瀝液水質(zhì)的特征，本工程設(shè)計進水水質(zhì)見表8-7。
表8-7 設(shè)計進水水質(zhì)
項目 | CODcr (mg/L) | BOD5 (mg/L) | NH3-N (mg/L) | TN (mg/L) | SS (mg/L) | TDS (mg/L) | PH值 |
進水水質(zhì) | 20000 | 7000 | 2000 | 2500 | 2000 | 10000 | 6-9 |
2、設(shè)計出水水質(zhì)
根據(jù)《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）第9.1.2條的規(guī)定：現(xiàn)有和新建的生活垃圾填埋場自2008年7月1起執(zhí)行表2規(guī)定的水污染物排放限值。本工程滲瀝液處理出水就近排入沖溝，最后匯入安肇新河。根據(jù)《黑龍江省地表水功能區(qū)標準》（DB23/T740-2003），安肇新河屬Ⅳ類水功能區(qū)，水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水質(zhì)標準。由于明水縣常年降水量較少，本工程滲瀝液處理出水部分用于纖維作物、旱地谷物及水田谷物的農(nóng)田灌溉，因此，明水縣城市生活垃圾填埋場滲瀝液處理出水水質(zhì)執(zhí)行GB16889-2008《生活垃圾填埋污染控制標準》中表2的排放限值及《城市污水再生利用 農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)》（GB20922-2007）中表1（纖維作物、旱地谷物及水田谷物類）的限制的更嚴者。部分設(shè)計出水水質(zhì)見表8-8。
表8-8 設(shè)計出水水質(zhì)
項目 | CODcr (mg/L) | BOD5 (mg/L) | NH3-N (mg/L) | TN (mg/L) | SS (mg/L) | TDS (mg/L) | PH值 |
出水水質(zhì) | 100 | 30 | 25 | 40 | 30 | 2000 | 6-8.5 |
3、尾水排放
本工程滲瀝液處理站處理后的水排入滲瀝液站區(qū)清液池中，部分用于明水縣纖維作物、旱地谷物、水田谷物的農(nóng)田灌溉、滲瀝液處理設(shè)施的反沖洗用水以及填埋作業(yè)區(qū)的降塵用水，未利用部分排入附近排水渠，最后匯入安肇新河。
表8-9 工藝各段去除率預測表
工藝階段 | 項 目 | CODcr (mg/l) | BOD5 (mg/l) | NH3-N (mg/l) | TN (mg/l) | SS (mg/l) | TDS (mg/l) |
外置式 MBR | 進水 | 20000 | 8000 | 2000 | 2500 | 2000 | 10000 |
出水 | ≤800 | ≤30 | ≤25 | ≤40 | ≤30 | ≤10000 | |
去除率 | ≥96.0% | ≥99.6% | ≥98.8% | ≥98.4% | ≥98.5% | -- | |
納濾 | 出水 | ≤100 | ≤30 | ≤25 | ≤40 | ≤30 | ≤8000 |
去除率 | ≥87.5% | -- | -- | -- | -- | ≥20.0% | |
反滲透 | 出水 | ≤100 | ≤30 | ≤25 | ≤40 | ≤30 | ≤2000 |
去除率 | -- | -- | -- | -- | -- | ≥75.0% | |
排放要求 | ≤100 | ≤30 | ≤25 | ≤40 | ≤30 | ≤2000 |
1.3 滲瀝液處理工程設(shè)計
本項目滲瀝液處理分為水質(zhì)均衡池、MBR生化系統(tǒng)、MBR超濾系統(tǒng)、NF系統(tǒng)、RO系統(tǒng)、剩余污泥處理系統(tǒng)及濃縮液回灌系統(tǒng)。
1.3.1 水質(zhì)均衡池
由于調(diào)節(jié)池內(nèi)的滲瀝液可生化性和碳氮比較差，為保障滲瀝液處理系統(tǒng)的脫氮穩(wěn)定性、節(jié)約系統(tǒng)運行成本，設(shè)計水質(zhì)均化系統(tǒng)。水質(zhì)均化單元不但提高滲瀝液的可生化性，而且可以對滲瀝液中大分子和較為復雜的有機物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu)，進一步提高了滲瀝液的BOD/COD比，增加了滲瀝液的可生化性，為后續(xù)的好氧生化處理創(chuàng)造了條件。采用填埋場產(chǎn)生的可生化性較好的滲瀝液原液與調(diào)節(jié)池滲瀝液在水質(zhì)均衡池中進行適當?shù)幕旌险{(diào)配，有利于生物脫氮，減少外加碳源的投加量，從而降低了運行成本。
1、水質(zhì)均衡池
功能： 水質(zhì)均衡調(diào)節(jié)
數(shù)量： 1座
建筑尺寸： 5.0m×2.5m×4.50m
有效水深： 4.0m
有效容積： 50m3
備注： 鋼砼結(jié)構(gòu)，埋地式
2、主要設(shè)備
（1）均衡池預曝氣系統(tǒng)
功能： 預曝氣
數(shù)量： 1套
規(guī)格： 曝氣膜盤
（2）MBR生化進水泵
功能： MBR生化進水
數(shù)量： 2臺（1用1備）
規(guī)格： 螺桿泵；Q=5.0m3/h，H=15m，Pn=3kW
（3）袋式過濾器
功能： MBR進水過濾
數(shù)量： 2臺（1用1備）
規(guī)格： 袋式過濾器；Q=10m3/h，過濾精度600-800um
1.3.2 MBR系統(tǒng)系統(tǒng)
一、工藝原理
針對本項目較嚴格的總氮達標排放標準，在原來的單級生化脫氮工藝上引入了二級反硝化、硝化工藝，當一級反硝化和一級硝化脫氮不*時，一級反硝化、硝化過程中殘留的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在二級反硝化和二級硝化反應器中通過進行深度脫氮反應，從而保障了生化脫氮的*性和穩(wěn)定性。
就本項目而言，采用帶有兩級生物脫氮功能的膜生化反應器，主要由一級反硝化、硝化初級脫氮系統(tǒng)，二級反硝化、硝化深度脫氮系統(tǒng)和外置式超濾單元組成，如下圖8-5所示。
膜生化反應器的硝化罐內(nèi)根據(jù)需要配置射流鼓風曝氣專用設(shè)備，可以培養(yǎng)出高活性的好氧微生物，使污水中的可生化降解的有機污染物在硝化罐內(nèi)幾乎*降解，同時把氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽，由于超濾膜把菌體（活性污泥）和凈化水*分離，使得在生化系統(tǒng)中經(jīng)過不斷馴化產(chǎn)生的微生物菌群得以繁殖，對滲瀝液中相對普通污水處理工藝而言難降解的有機物也能逐步降解，可以獲得高品質(zhì)的出水水質(zhì)。超濾進水兼有回流功能，即超濾進水經(jīng)過超濾濃縮后，清液排出，而濃縮液回流至反硝化罐中，在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達到脫氮的目的，反硝化罐內(nèi)設(shè)液下攪拌裝置。
二、MBR系統(tǒng)組成
本項目設(shè)計的外置式膜生化反應器由一級反硝化、硝化，二級反硝化、硝化和外置式超濾單元組成。
（一）一級反硝化和硝化
一級反硝化和硝化反應器由反硝化罐和硝化罐組成。硝化罐內(nèi)曝氣采用專用設(shè)備射流鼓風曝氣，通過高活性的好氧微生物作用，污水中的大部分有機物污染物在硝化罐內(nèi)得到降解，同時氨氮在硝化微生物作用下氧化為硝酸鹽。硝化罐至前置反硝化罐設(shè)有混合液回流泵（硝氮回流），硝氮回流至反硝化罐內(nèi)在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達到生物脫氮目的。
（二）二級反硝化和硝化
由于需要考慮國家相關(guān)新標準頒布后滲濾液處理出水要求達到總氮排放限值40mg/l的要求，因此設(shè)計二級反硝化和二級硝化，當前置反硝化和一級硝化脫氮不*時，在二級反硝化和二級硝化反應器中通過進行深度脫氮反應，為后續(xù)深度膜處理系統(tǒng)脫氮達標創(chuàng)造有利條件。
（三）超濾單元
與傳統(tǒng)生化處理工藝相比，微生物菌體通過超濾系統(tǒng)從出水中分離，確保大于20nm的顆粒物、微生物和與COD相關(guān)的懸浮物安全地截留在系統(tǒng)內(nèi)。超濾清液進入清液儲槽。由于超濾實現(xiàn)泥水分離，因此生化反應器中的污泥濃度可以達到15-30g/l。
UF進水泵把生化池的混合液分配到至UF環(huán)路。超濾壓力為6bar。超濾膜直徑為8mm，內(nèi)表面為高分子有機聚合物的管式錯流失超濾膜，膜分離粒徑為20nm。超濾環(huán)路設(shè)有單獨的循環(huán)泵，該泵在沿膜管內(nèi)壁提供一個需要的流速，從而形成紊流，產(chǎn)生較大的過濾通量，避免堵塞。
膜管由儲存有清水或清液的“清洗槽”通過清洗泵來完成。自動壓縮空氣控制閥能同時切斷進料，留在管內(nèi)的污泥隨沖刷水去生化池。CIP是一種偶頻過程，清洗后期閥門按程序打開，允許清洗水在膜環(huán)路中循環(huán)后回到“清洗槽”，直到充分清洗。超濾的藥劑清洗周期一般為一月一次。
超濾系統(tǒng)采用集成化裝置設(shè)備，即所有超濾相關(guān)的水泵、膜殼等設(shè)備以及自控系統(tǒng)均集成在集成架上，所有系統(tǒng)管路和設(shè)備（包括電氣）在出廠前已經(jīng)完成設(shè)備運轉(zhuǎn)測試、管路壓力測試以及電氣測試，運至現(xiàn)場后只需連接進出口管線、動力電源以及自控電纜即可投入使用，可以大大節(jié)省現(xiàn)場施工和調(diào)試時間。
（四）輔助設(shè)施
MBR設(shè)有如下輔助設(shè)施：
（1）生化冷卻系統(tǒng)
夏天外界溫度較高，生化反應放熱，設(shè)計冷卻系統(tǒng)對生化活性污泥進行降溫。
（2）消泡劑投加系統(tǒng)
由于本項目MBR運行負荷較高，在微生物環(huán)境因素發(fā)生變化時會導致MBR生化產(chǎn)生泡沫，因此，設(shè)置消泡劑投加系統(tǒng)用于消泡。
（3）在線監(jiān)測系統(tǒng)
由于本項目生化系統(tǒng)承擔了主要的污染物去除任務(wù)，因此需對生化系統(tǒng)運行狀況進行實時監(jiān)控，并根據(jù)其狀態(tài)調(diào)整運行參數(shù)。本項目設(shè)計有pH在線監(jiān)測、溶解氧在線監(jiān)測、液位在線監(jiān)測、溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測生化運行狀況。
三、MBR工藝計算
本項目設(shè)計的外置式膜生化反應器由一級反硝化、硝化，二級反硝化、硝化和外置式超濾單元組成。
表8-10 反硝化、硝化罐容計算表
日進水流量Qd | Qd = 122.5m3/d（設(shè)計水量為100m3/d，反沖洗水4.5m3/d及回流納濾濃縮液量為18m3/d） |
設(shè)計進水COD濃度 | 16062mg/l（設(shè)計進水COD濃度20000mg/l，反沖洗水及濃縮液COD濃度為1500mg/l） |
設(shè)計進水COD負荷總量XCOD | 2033.75kgCOD/d |
設(shè)計進水BOD濃度 | 6530.6mg/l（設(shè)計進水BOD濃度8000mg/l，反沖洗水及濃縮液BOD濃度可忽略） |
設(shè)計進水BOD負荷總量XBOD | 800kgCOD/d |
