談濕垃圾減量廢水處理工程技術(shù)實踐
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摘要：上海市濕垃圾就地減量化處理產(chǎn)生的廢水含有大量污染物，廢水中COD、SS、氨氮、總氮、總磷的濃度均嚴(yán)重超過《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T31962-2015的要求。采用格柵、疊螺脫水機(jī)、混凝沉淀池、混凝氣浮機(jī)、厭氧池、缺氧池、好氧池、和MBR組成的組合工藝，處理濕垃圾減量廢水，系統(tǒng)穩(wěn)定運行，COD去除率達(dá)到98%，氨氮去除率達(dá)到85%，出水達(dá)標(biāo)排放。
關(guān)鍵詞：濕垃圾減量化，疊螺脫水，混凝氣浮，MBR
《上海市生活垃圾管理條例》于2019年7月1日開始實施，引起了行業(yè)和社會的廣泛關(guān)注。上海市生活垃圾分四類：有害垃圾、可回收物、濕垃圾、干垃圾。其中濕垃圾是指食材廢料、剩菜剩飯、過期食品、瓜皮果核、花卉綠植、中藥藥渣等易腐的生物質(zhì)生活廢棄物。上海廚余垃圾占城市生活垃圾的比例已達(dá)59％，實施干濕分類投放對減少生活垃圾處理量至關(guān)重要，而干濕分類擴(kuò)面或分類正確率提高對現(xiàn)有處理設(shè)施的處理能力造成極大壓力。濕垃圾含水率高，含水率一般在60%以上，通過就地脫水減量化可大幅度減少濕垃圾處置量。上海市很早就出臺了濕垃圾就地減量化的政策，如2014年《上海市促進(jìn)生活垃圾分類減量辦法》就規(guī)定“本市大型果蔬集貿(mào)市場應(yīng)當(dāng)實行果蔬菜皮就近就地處理”。純粹減量型設(shè)備有污水排出，經(jīng)測試，污水中COD、BOD5、SS、氨氮、動植物油的濃度均超出了CJ343-2010污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用濕垃圾減量化產(chǎn)生的污水排放嚴(yán)重超標(biāo)，需要增加適當(dāng)?shù)奈鬯幚硌b置對其進(jìn)行有效的處理。本文擬對某濕垃圾減量化項目廢水處理工程案例進(jìn)行總結(jié)，為其他類似項目提供借鑒。
1項目概況
上海市某小型濕垃圾處理站處理濕垃圾（以果蔬垃圾為主）約30t/d，主要工藝為濕垃圾脫水減量，減量過程采用破碎擠壓，最后剩余干物質(zhì)約6～8t，產(chǎn)生擠壓廢水和清洗廢水約30m3/d。廢水水質(zhì)情況如表1所示，該廢水中COD、SS、氨氮、總氮、總磷的濃度均嚴(yán)重超過《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）B級的要求。需要通過適當(dāng)?shù)乃幚砉に囋O(shè)備處理后，達(dá)到納管標(biāo)準(zhǔn)后再排放。
2處理工藝
濕垃圾減量處理主要采用破碎擠壓脫水，產(chǎn)生瀝濾液、擠壓廢水、設(shè)備和場地清洗廢水，廢水中有大量的懸浮物和有機(jī)物，極易發(fā)酵膨脹固化，廢水流動性不佳，需采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理進(jìn)行固液分離。該廢水中含有大量的果蔬纖維素、膠體，還含有一定的油，采用濾布形式的壓濾容易堵塞，相比較采用擠壓脫水的方式更為合適，因此該項目采用滾筒格柵+混凝+疊螺脫水的方式進(jìn)行初步固液分離。初步疊螺脫水排出的濾液依然渾濁，再通過混凝氣浮和混凝沉淀處理后獲得澄清出水，排入生化調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，之后采用厭氧/缺氧/好氧的生化處理工藝去除有機(jī)物并脫氮除磷，最后通過MBR膜實現(xiàn)固液分離，出水排入清水池，達(dá)標(biāo)排放，不達(dá)標(biāo)回流至生化調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理?；炷龤飧?、混凝沉淀產(chǎn)生的物化污泥和MBR池排出的剩余污泥都排入污泥池中由疊螺脫水機(jī)脫水，脫水污泥作為一般固廢外運處置。具體工藝流程如圖1所示。
3主要處理單元及設(shè)備
該廢水處理系統(tǒng)設(shè)計處理量為30m3/d，分為物化預(yù)處理段和生化處理段兩個部分，物化處理段按5m3/h設(shè)計，白天運行，晚上停止，生化處理按1.5m3/h設(shè)計，每天24小時連續(xù)運行。以下就主要功能設(shè)施進(jìn)行簡要介紹。
3.1物化預(yù)處理
3.1.1篩濾機(jī)篩濾機(jī)是一種滾筒格柵設(shè)備，格柵網(wǎng)孔孔徑3mm，將污水中的大塊懸浮物攔截，以免對后續(xù)泵、管道和設(shè)備造成損壞。濕垃圾減量廢水從車間由泵和壓力管道輸送至篩濾機(jī)，篩下的柵渣落在一旁渣斗中，廢水進(jìn)入集水池。篩濾機(jī)為成套設(shè)備，處理流量與車間輸送泵流量配套，為30m3/h。因為需要快速轉(zhuǎn)移廢水以免發(fā)酵板結(jié)，車間輸送泵選擇較大流量。
3.1.2集水池轉(zhuǎn)存廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，集水池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為10m3。設(shè)置廢水提升泵兩臺，流量為6m3/h，揚程10m，功率0.55kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套。
3.1.3混凝反應(yīng)池三聯(lián)箱反應(yīng)池，在第一個反應(yīng)池中調(diào)整pH值，第二個反應(yīng)池中投加絮凝劑，第三個反應(yīng)池中投加助凝劑。每個反應(yīng)池有效體積1m3，配套攪拌機(jī)1臺，在第一個反應(yīng)池中配置在線pH計一套，配套加藥裝置3套。
3.1.4污泥池儲存混凝反應(yīng)調(diào)理后的原水、物化污泥和生化污泥，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積30m3。設(shè)置提升泵兩臺，一用一備，流量為8m3/h，揚程10m，功率0.75kW，設(shè)置液位控制器1套。
3.1.5疊螺脫水機(jī)疊螺脫水機(jī)是成套污泥脫水設(shè)備，是運用了螺桿擠壓原理，通過螺桿直徑和螺距變化產(chǎn)生的強(qiáng)大擠壓力，以及固定環(huán)與游動環(huán)之間的微小縫隙，實現(xiàn)污泥擠壓脫水。設(shè)備選型：污泥處理量5m3/h，絕干污泥處理量30～60kg/h，配套PAM加藥裝置1套。
3.1.6物化調(diào)節(jié)池儲存疊螺脫水機(jī)濾液，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，集水池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為30m3。設(shè)置廢水提升泵兩臺，流量為6m3/h，揚程10m，功率0.55kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套。
3.1.7混凝氣浮機(jī)氣浮機(jī)采用回流加壓溶氣氣浮，使水中的細(xì)小懸浮物黏附在微小空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，達(dá)到除去水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的。該項目采用氣浮機(jī)處理量為5m3/h，功率為1.96kW，另配套氫氧化鈉、PAC和PAM加藥裝置各1套與其他設(shè)備共用。
3.1.8混凝沉淀池混凝沉淀池包括2個快速反應(yīng)池、1個慢速反應(yīng)池和一個豎流沉淀池?？焖俜磻?yīng)池有效容積0.5m3，反應(yīng)停留時間6min。慢速反應(yīng)池有效容積2m3，反應(yīng)停留時間24min。豎流沉淀池邊長2m，池深3.5m。
3.2生化處理
3.2.1生化調(diào)節(jié)池儲存物化處理后的廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)。調(diào)節(jié)池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為30m3。設(shè)置廢水提升泵兩臺，流量為6m3/h，揚程10m，功率0.55kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套。
3.2.2厭氧/缺氧/好氧（A2O）生化反應(yīng)池在厭氧條件下，由厭氧和兼性微生物的共同作用下將有機(jī)物不完全分解，可以對好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解，將復(fù)雜的大分子轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡單的小分子，提高污水的可生化性。厭氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，工藝形式采用升流式厭氧污泥床，有效容積為45m3，停留時間為30h，配置循環(huán)泵2臺，流量為8m3/h，揚程為10m，功率為0.55kW。缺氧池是指沒有溶解氧但有硝酸鹽的反應(yīng)池，主要起反硝化去除硝態(tài)氮的作用，同時去除部分BOD，也有水解反應(yīng)提高可生化性的作用。缺氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，有效容積為15m3，停留時間為10h，配置攪拌機(jī)2臺。好氧池通過曝氣形成好氧條件，由好氧微生物的代謝作用降解有機(jī)物。好氧池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積90m3，好氧池停留時間為3d，配置鼓風(fēng)機(jī)2臺。
3.2.3膜生物反應(yīng)器(MBR)MBR為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)，以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，實現(xiàn)了活性污泥中的凈化水和微生物菌體的完全分離，使微生菌群被完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維護(hù)較高微生物濃度和較長的污泥齡，由此產(chǎn)生的好氧微生物對滲濾中的有機(jī)物具有極高的降解能力。MBR池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積48m3，MBR膜孔徑0.1um，設(shè)計通量為3L/m2•h，污泥濃度8000～12000mg/L，膜組件膜面積500m2，配置曝氣鼓風(fēng)機(jī)1臺和反沖洗加藥裝置1套。
4運行效果及分析
項目接種采用食品廠廢水處理產(chǎn)生的剩余活性污泥，調(diào)試3個月后系統(tǒng)穩(wěn)定運行，采用滾筒格柵、混凝、疊螺脫水、混凝氣浮和混凝沉淀組合的物理化學(xué)處理工藝能夠快速有效的去除濕垃圾減量廢水中的懸浮物，解決了混合液快速發(fā)酵膨脹板結(jié)的問題。后續(xù)厭氧/缺氧/好氧組合生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行，最終MBR出水清澈透明。原水和處理出水水質(zhì)情況如表2所示。結(jié)果表明經(jīng)過系統(tǒng)穩(wěn)定運行，最終處理后出水各項指標(biāo)均可達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)1個月的運行后，每隔1天對其進(jìn)出水的COD和NH3-N進(jìn)行檢測，其運行結(jié)果如圖2和圖3所示。率十分穩(wěn)定且耐沖擊負(fù)荷。系統(tǒng)對COD的去除率為98%以上，對氨氮的去除率為85%以上。通過對圖2和圖3的進(jìn)水濃度分析，其連續(xù)的進(jìn)水水質(zhì)濃度相對較好高，且具有一定波動性，但出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定，表明該處理系統(tǒng)具有良好的耐沖擊負(fù)荷能力和較高的處理能力。
5結(jié)語
濕垃圾中轉(zhuǎn)站或濕垃圾減量化處理站產(chǎn)生的濕垃圾減量廢水含有大量的懸浮物和有機(jī)物污染物，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理去除懸浮物是進(jìn)行后續(xù)處理的關(guān)鍵。通過工程實踐證明采用滾筒格柵、混凝、疊螺脫水、混凝氣浮和混凝沉淀組合的物理化學(xué)處理工藝進(jìn)行預(yù)處理，然后采用厭氧/缺氧/好氧+MBR的生化處理組合工藝作為主體對濕垃圾減量廢水進(jìn)行處理，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，出水能夠穩(wěn)定達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）B級的要求納管排放。由于許多濕垃圾中轉(zhuǎn)站或減量化處理站在城市中，對周邊環(huán)境影響顯著，除了廢水處理外還需要嚴(yán)控臭氣污染，同時需要控制廢水處理設(shè)施的占地規(guī)模，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備，研究開發(fā)集約化一體化高效處理設(shè)備。
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作者：吳昊 單位：上海清浥環(huán)?？萍加邢薰?/p>