濕垃圾減量廢水處理工程技術(shù)實踐
技術(shù)支持
《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活質(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)標準。在實際應(yīng)用濕垃圾減量化產(chǎn)生的污水排放嚴重超標，需要增加適當?shù)奈鬯幚硌b置對其進行有效的處理。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，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)情況如下表所示：
| 項目 | 原水 | GB/T31962-2015標準B級 |
pH | ≤5 | 6.5～9.5 |
COD（mg/L） | ≤70000 | 500 |
SS（mg/L） | ≤65000 | 400 |
氨氮（mg/L） | ≤600 | 45 |
總氮（mg/L） | ≤1600 | 70 |
總磷（mg/L） | ≤400 | 8 |
該廢水中COD、SS、氨氮、總氮、總磷的濃度均嚴重超過《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》（GB/T31962-2015）B級的要求。需要通過適當?shù)乃幚砉に囋O(shè)備處理后，達到納管標準后再排放。
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物，極易發(fā)酵膨脹固化，廢水流動性不佳，需采取適當?shù)念A(yù)處理進行固液分離。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物并脫氮除磷，通過MBR膜實現(xiàn)固液分離，出水排入清水池，達標排放，不達標回流至生化調(diào)節(jié)池進行循環(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脫水，脫水污泥作為一般固廢外運處置。
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)施進行簡要介紹。
3.1 物化預(yù)處理
3.1.1 篩濾機
篩濾機是一種滾筒格柵設(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，篩下的柵渣落在一旁渣斗中，廢水進入集水池。篩濾機為成套設(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)，集水池采用地下鋼硂結(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 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1臺，在 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，地下鋼硂結(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
疊螺脫水機是成套污泥脫水設(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
儲存疊螺脫水機濾液，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，集水池采用低下鋼硂結(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
氣浮機采用回流加壓溶氣氣浮，使水中的細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，達到除去水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的。該項目采用氣浮機處理量為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1個豎流沉淀池。快速反應(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)池采用鋼硂結(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物不完全分解，可以對好氧微生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解，將復雜的大分子轉(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物。好氧池采用鋼硂結(jié)構(gòu)，有效容積90m3，好氧池停留時間為3d，配置鼓風機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物具有極高的降解能力。MBR池采用鋼硂結(jié)構(gòu)，有效容積48m3，MBR膜孔徑0.1μm，設(shè)計通量為3L/㎡·h，污泥濃度8000～12000mg/L，膜組件膜面積500㎡，配置曝氣鼓風機1臺和反沖洗加藥裝置1套。
4 運行效果及分析
項目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，MBR出水清澈透明。原水和處理出水水質(zhì)情況如下表所示：
項目 | 進水 | 出水 | GB/T31962-2015標準B級 |
pH | 3.57～4.99 | 7.5～8.5 | 6.5～9.5 |
COD（mg/L） | 32250～56900 | 72～428 | 500 |
SS（mg/L） | 16030～62335 | 10～36 | 400 |
氨氮（mg/L） | 225～575 | 8～38 | 45 |
總氮（mg/L） | 550～1575 | 20～60 | 70 |
總磷（mg/L） | 125～325 | 0.2～2.7 | 8 |
結(jié)果表明，經(jīng)過系統(tǒng)穩(wěn)定運行，處理后出水各項指標均可達標。
系統(tǒng)經(jīng)過連續(xù)1個月的運行后，每隔1天對其進出水的COD和NH3-N進行檢測，檢測結(jié)果表明，系統(tǒng)處理后出水水質(zhì)良好，水處理效率十分穩(wěn)定且耐沖擊負荷。系統(tǒng)對COD的去除率為98%以上，對氨氮的去除率為85%以上。通過對進水濃度分析，其連續(xù)的進水水質(zhì)濃度相對較高，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物污染物，對其進行適當?shù)念A(yù)處理去除懸浮物是進行后續(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處理工藝進行預(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行處理，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，出水能夠穩(wěn)定達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》（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。
