危險廢物綜合處置場污水處理工藝設計

王紅麗，丁西明

（1.中國城市建設研究院有限公司天津分院，天津300192；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074）

·設計與探討·

危險廢物綜合處置場污水處理工藝設計

王紅麗1，丁西明2

（1.中國城市建設研究院有限公司天津分院，天津300192；2.中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074）

針對污水來源及水質(zhì)特點，將不同水質(zhì)污水分開收集，分開處理，處理后出水水質(zhì)達到GB/T 19923—2005城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)中規(guī)定的標準后回用，實現(xiàn)污水零排放。

危險廢物；污水處理；NF/RO；零排放

由于危險廢物具有有毒性、易燃易爆性、腐蝕性、反應性、傳染性等危險特性［1］，其流失和不合理處置對環(huán)境和人民群眾的身心健康將造成嚴重的危害和潛在威脅。根據(jù)國內(nèi)外危險廢物綜合處置場的運行實踐，危險廢物主要采用的處理工藝有：①物理/化學處理；②穩(wěn)定化/固化處理；③焚燒處理；④安全填埋處理。每種工藝產(chǎn)生的污水水質(zhì)差異很大，加上處理的危險廢物種類繁多，造成危險廢物綜合處置場污水具有水質(zhì)水量變化大、污染物成分復雜、處理難度大的特點，而目前國內(nèi)環(huán)評對于危險廢物處置項目的二次污染處理要求越來越嚴，且危廢處理項目選址一般遠離市區(qū)，靠近人煙稀少的山區(qū)，附近沒有接納污水的市政管網(wǎng)，造成危險廢物綜合處置場污水處理零排放的呼聲越來越高。筆者以國內(nèi)某危險廢物處置場污水處理工程為例，從污水水質(zhì)、處理工藝及污水處理零排放等方面進行分析和探討，以期為同類項目的建設提供借鑒和參考。

1 污水來源及污水水質(zhì)

1.1 污水來源及污水特點分析

危險廢物綜合處置場產(chǎn)生的污水主要由工藝排水（焚燒工藝排水、物化工藝排水及安全填埋場的滲瀝液）、沖洗排水（沖洗地面、車輛、收集容器）、化驗排水、初期雨水以及生活污水等組成。

1）焚燒工藝排水：焚燒工藝主要處理廢礦物油、有機溶劑等熱值較高的危險廢物以及含可燃成分較多的廢渣等，其排水主要來自于濕法脫酸洗滌塔排水，還有部分來自于刮板出渣機排水、鍋爐排污以及軟化水站排污等，該工藝排水主要含較高濃度鹽分，以及部分COD、BOD。

2）物化工藝排水：物化工藝主要處理含重金屬廢液、廢酸、廢堿、廢乳化液以及含氰廢液等含水率高，熱值低，不能直接填埋的危險廢物，其排水主要來自于氧化、還原、中和等物化反應后的廢水，該工藝排水含高濃度的COD、BOD和鹽分，以及部分廢油類污染物。

3）安全填埋場滲瀝液：安全填埋場主要接納熱值比較低的，不適宜采用其他方式處理的廢物，以及焚燒工藝產(chǎn)生的廢渣，固化工藝產(chǎn)生的固化塊等。填埋場滲瀝液污染物濃度較高，主要為COD、重金屬等。

4）收集容器沖洗水：危險廢物運輸車輛卸料后容器必須沖洗才能再次使用。沖洗容器廢水中主要含有石油類、懸浮物、重金屬、有機物等。

5）洗車廢水：由于危廢運輸均是采用桶裝容器運輸，車輛比較干凈，洗車廢水含少量懸浮物。

6）地面沖洗水：生產(chǎn)中的污染物拋灑、泄露和煙氣污染物在車間內(nèi)的沉降，車間地面沖洗排水含有部分懸浮物和少量重金屬。

7）化驗排水：由于化驗室的特點，造成此部分水量復雜多變，污染物濃度較高，廢水中的污染物主要為COD、重金屬、石油類、病毒性物質(zhì)等。

8）初期雨水：根據(jù)相關(guān)規(guī)范，處置場初期雨水須經(jīng)過處理才能外排。在廠內(nèi)設置初期雨水收集池，雨水收集后送污水處理站處理達標后才能外排。該部分污水含有部分懸浮物和少量重金屬。

9）生活污水：場內(nèi)與生產(chǎn)無關(guān)的排水，包括食堂、辦公、淋浴、宿舍、廁所排水。主要污染物為有機污染物，這部分廢水適宜于生物降解。

1.2 污水水質(zhì)預測

由于危廢處理工藝不同，所產(chǎn)生的污水水質(zhì)差異較大，不同來源的污水水質(zhì)預測如表1所示。

表1 污水水質(zhì)預測結(jié)果mg/L

2 污水處理工藝的確定

危廢處置場污水水質(zhì)復雜，除含有有機物外，還含有重金屬離子，采用單一的生化處理工藝很難處理達標。目前國內(nèi)典型的危廢處置場污水處理工藝有：①氣浮+氧化還原+曝氣生物濾池+砂濾/活性炭過濾器［2］；②氣浮+氧化還原+膜生物反應器［3］。上述2種典型工藝在國內(nèi)均有運行案例，處理出水均能達到相應的排放標準。但是隨著危廢種類的日益增多，產(chǎn)生的污水含鹽量增加，如焚燒工藝產(chǎn)生的排水TDS高達18 000 mg/L，如要達到回用水標準，后端須增加深度處理工藝——NF/RO。

采用NF/RO深度處理工藝，能夠確保處理出水達到回用水標準，但是又產(chǎn)生了難以處理的濃縮液。濃縮液處理目前在國內(nèi)尚無成功運行案例，并且處理運行費用及總投資較高。根據(jù)危廢處置場的用水特點，固化工藝用水對水質(zhì)要求不高，可采用濃縮液，但是用水量不大，因此工藝設計時必須盡量減少濃縮液的產(chǎn)生量。

通過危廢處置場污水來源及水質(zhì)分析可以看出，有機物濃度及含鹽量均較高的污水只有焚燒排水、物化排水、填埋場滲瀝液以及收集容器沖洗排水，其他廢水如地面沖洗水、初期雨水等有機物和含鹽量均較低。如果將所有污水統(tǒng)一收集，統(tǒng)一處理，勢必增加污水處理總投資和濃縮液產(chǎn)生量。為了盡量減少項目總投資和濃縮液產(chǎn)生量，針對不同水質(zhì)污水分開收集，分開處理，盡量減少NF/RO進水量，進而減少濃縮液產(chǎn)生量。

根據(jù)污水來源及水質(zhì)將整個污水系統(tǒng)分3套工藝線處理。第1套工藝系統(tǒng)處理填埋場滲瀝液、物化、焚燒、收集容器沖洗、化驗排水，第2套工藝系統(tǒng)處理洗車排水、地面沖洗排水以及初期雨水，第3套工藝系統(tǒng)處理生活污水。3套處理工藝流程如圖1所示。填埋場滲瀝液、物化、焚燒、收集容器沖洗、化驗排水首先進入調(diào)節(jié)池，經(jīng)均和水質(zhì)水量后進入氣浮池去除油類和懸浮物，然后由泵送入還原反應池、中和反應池和絮凝沉淀池，依次投加HCl、FeSO4、NaOH、PAC、PAM，去除六價鉻和其他二價金屬離子，以及SS和色度。沉淀后出水由泵送入內(nèi)置式MBR系統(tǒng)，MBR系統(tǒng)由缺氧池、好氧池和超濾膜池3格組成，去除可生化降解有機物，用膜分離技術(shù)（超濾）替代了常規(guī)生化工藝的二沉池，實現(xiàn)固液分離。MBR系統(tǒng)出水經(jīng)過NF/RO系統(tǒng)進一步去除有機物及溶解性總固體，處理出水進入回用水池，經(jīng)過消毒后回用，NF/RO濃縮液回用到固化車間用水點。該條工藝系統(tǒng)物化處理單元工作時間每天8 h，生化處理單元工作時間每天24 h。

圖1 污水處理工藝流程

洗車廢水、地面沖洗排水首先也進入調(diào)節(jié)池，經(jīng)均和水質(zhì)水量后由泵送入還原反應池、中和反應池和絮凝沉淀池，依次投加HCl、FeSO4、NaOH、PAC、PAM，去除六價鉻和其他二價金屬離子，以及SS和色度。沉淀后出水送入砂濾器，進一步去除SS和色度后進入回用水池，加氯消毒回用。該條工藝系統(tǒng)正常情況下工作時間每天2～4 h，在有初期雨水情況下，工作時間每天24 h。

生活污水經(jīng)過化糞池后進入集水井，通過泵提升至生活污水一體化處理設施去除大部分有機物，處理出水經(jīng)過混凝沉淀過濾后進入回用水池，加氯消毒回用。

3 污水處理工藝設計

3.1 污水量

國內(nèi)某危險廢物處置場危廢處理工藝主要有焚燒、物化、填埋以及固化。其污水產(chǎn)生量如表2所示。

表2 某危險廢物處理場污水量統(tǒng)計m3/d

按照第3節(jié)污水分系統(tǒng)處理的原則，第1套工藝系統(tǒng)處理水量60 m3/d，第2套工藝系統(tǒng)處理水量20 m3/d（有初期雨水時182 m3/d），第3套工藝系統(tǒng)處理水量8.0 m3/d。

3.2 主要建（構(gòu)）筑物及設計參數(shù)

1）調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)池設2座，停留時間為24 h，有效容積分別為70m3和25m3，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼。池內(nèi)各設1臺潛水攪拌機，N=1.5kW；1臺寬為0.6 m的回轉(zhuǎn)式格柵除污機，N=1.5 kW；2臺潛水泵（1用1備），Q=10m3/h，H=18m，N=1.5kW。

2）氣浮池：采用1臺鋼制CAF渦凹氣浮沒備，處理能力為10m3/h，長為3.05m，寬為1.23m，有效水深為1.23 m，材質(zhì)為鋼襯PE。

3）還原反應池：還原反應池設2座，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，反應時間按30～60 min計，有效容積為4.5 m3，池內(nèi)各設攪拌機1臺，N=4.0 kW。

4）中和反應池：中和反應池設2座，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，反應時間按30～60 min計，有效容積為4.5 m3，池內(nèi)各設攪拌機1臺，N=4.0 kW。

5）混合反應池：混合反應池設2座，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，反應時間按小于30 min計，有效容積為2.85 m3，池內(nèi)各設攪拌機1臺，N=4.0 kW。

6）絮凝沉淀池：絮凝沉淀池設2座，采用斜板沉淀池，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，沉淀池表面水力負荷1.0 m3/（m2·h），每座沉淀池分2格，每格尺寸2.0 m×2.0 m×3.3 m，其中泥斗深度1.4 m，斜板凈距80 mm，斜板長度1.0 m，水平傾角為60°。

7）中間水池：中間水池設3座，分別用于儲存第1套和第2套工藝系統(tǒng)絮凝沉淀池出水，以及生化池出水，有效容積均為48 m3，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，每座中間水池配套干式泵2臺（1用1備），Q=10 m3/h，H=18 m，N=2.2 kW。干式泵放置于污水處理車間。

8）內(nèi)置式MBR系統(tǒng)：內(nèi)置式MBR系統(tǒng)由缺氧池、好氧池及MBR膜池組成，污泥濃度6～8 g/L，污泥產(chǎn)率系數(shù)0.25kg，混合液回流比200%～500%［4］，水力停留時間缺氧池為1d，好氧池3d，缺氧池，好氧池及MBR膜池有效容積分別為49、210、56m3，缺氧池內(nèi)設1臺潛水攪拌機，N=1.5kW，好氧池內(nèi)設曝氣器90套，MBR膜池內(nèi)設22支浸入式膜組件，單支膜面積22 m2，超濾膜通量采用11 L/（m2·h），配套鼓風機2臺（1用1備），Q=8.37m3/min，H=5m，N=11 kW，回流泵1臺，Q=20 m3/h，H=10 m，N=1.0 kW。

9）NF/RO系統(tǒng)：NF膜和RO膜設計膜通量均為15 L/（m2·h），經(jīng)計算過濾所需膜面積185 m2，采用5支NF膜和RO膜，單膜面積均為37 m2/支。

10）砂濾器：選用2臺鋼制過濾器，采用石英砂濾料，尺寸?1 200 mm×2 400 mm（有效高度），過濾面積1.13 m2。

11）生活污水一體化處理設施：選用1臺半地下式生活污水一體化處理設施，Q=10 m3/h，功率（4.0+1.1）kW，材質(zhì)Q235A和玻璃鋼復合結(jié)構(gòu)。

12）污泥池：污泥池有效容積48 m3，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，池內(nèi)設1臺潛水攪拌機，N=1.5 kW。配套氣動隔膜泵2臺（1用1備），Q=10 m3/h，H=50 m，板框脫水機1臺，過濾面積50 m2，N=4.0 kW。

13）回用水池：回用水池有效容積105 m3，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，配套回用水泵2臺（1用1備），Q=18 m3/h，H=30 m，N=3.0 kW（變頻控制），二氧化氯發(fā)生器1套，Q=100 g/h，N=0.5 kW。

14）濃縮液池：濃縮液池有效容積48 m3，材質(zhì)為鋼筋混凝土，內(nèi)襯玻璃鋼，配套濃縮液泵2臺（1用1備），Q=6 m3/h，H=30 m，N=1.5 kW。

15）污水處理車間：污水處理車間平面尺寸為35.20 m×10.80 m，層高5.40 m，框架結(jié)構(gòu)。主要包括NF/RO膜車間、污泥脫水機房、鼓風機房及泵房、消毒間、加藥間、配電間、控制室、值班室等。

工程設計中將還原反應池、中和反應池、混合反應池以及絮凝沉淀池合建，將中間水池、MBR池、污泥池、回用水池以及濃縮液池合建，以節(jié)省占地，使污水處理站布局更加緊湊合理。

4 回用水及濃縮液去向

采用上述工藝處理后的廢水，出水水質(zhì)可達到GB/T 19923—2005城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)中規(guī)定的標準，回用水可用于場區(qū)內(nèi)沖洗地面，汽車及收集容器，澆灑道路，綠化，焚燒工藝濕法脫酸洗滌塔用水等，濃縮液回用于固化車間用水，實現(xiàn)污水處理零排放。

5 結(jié)論

1）根據(jù)危廢處置場污水來源及水質(zhì)特點，將不同水質(zhì)污水分開收集，分開處理，盡量減少NF/RO進水量，進而減少濃縮液產(chǎn)生量。

2）采用3套處理工藝系統(tǒng)確保污水處理出水水質(zhì)達到GB/T19923—2005要求。

3）處理達標后出水回用于場區(qū)沖洗地面，汽車及收集容器，澆灑道路，綠化，焚燒工藝濕法脫酸洗滌塔用水等，濃縮液回用于固化車間用水，真正意義上實現(xiàn)污水處理零排放。

［1］謝亨華，鄧志文，魏娜．工業(yè)危險廢物處理與處置工程的設計實踐［J］．有色冶金設計與研究，2003，24（3）：78-81．

［2］王琦，劉淑玲，黃之全．危險廢物處置場的廢水處理工程設計［J］．中國給水排水，2007，23（22）：35-37．

［3］馬東兵，岳崢，曲衛(wèi)國，等．氣浮/還原/絮凝沉淀/MBR/炭濾處理危廢處置廢水［J］．中國給水排水，2013，29（12）：86-88．

［4］葉雅麗，尹愛瓊，陳舉烽，等．氧化還原+生化處理工藝處理危險廢物處置場廢水［J］．環(huán)境工程，2014，32（S）：141-143．

Process Design of Wastewater Treatment in the Hazardous Waste Comprehensive Disposal Site

Wang Hongli1，Ding Ximing2
（1.Tianjin Branch of China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Tianjin300192；2.North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，Tianjin300074）

According to the sources of wastewater and water quality characteristics，the sewage of the different water quality was collected and treated separately.The quality of effluent after treatment can meet the requirements of the Reuse of Urban Recycling Water--Water Quality Standard for Industrial Uses（GB/T 19923—2005）and reuse，which can achieve zero discharge ofwastewater.

hazardouswaste；wastewater treatment；NF/RO；zero discharge

X703

B

1005-8206（2017）02-0033-04

王紅麗（1984—），工程師，主要從事給排水設計及規(guī)劃。

E-mail：wanghongli_1984@163.com。

2016-10-20