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矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的示范工程研究

作者:赵由才 张全 石磊 赵爱华 黄仁华  来源:互联网  发布时间:2008-4-21 13:13:04

1现场情况与示范工程简介
老港填埋场位于上海市中心东南约60km的东海之滨,地处南汇区境内,北与长江口相连,南距杭州湾20km。场地由滩涂经围垦筑堤而成,占地约340ha,三期建设运营总投资为3.1亿元。整个填埋场由40余个填埋单元组成,每个单元面积约5万m2,垃圾填埋高度4m。填埋场从1990年开始填入垃圾,截至2003年底,已经填埋生活垃圾3000万t。目前每天消纳垃圾6000-9000t,是我国规模最大的生活垃圾填埋场。根据2003年气象资料统计,老港地区年均气温15.5℃,其中最高气温38.5℃、最低气温1.3℃;年降水量1267.1mm,年蒸发量1063.4mm;年均相对湿度82%;年均风速3.7m/s;年白照百分率48%。
目前老港填埋场渗滤液日产量约2400t,其收集处理分别在南北作业区同时进行:各填埋单元产生的渗滤液由污水泵打入污水管道,在依次流经调节池→厌氧塘→兼性塘→曝气塘→芦苇湿地等生物处理设施的过程中得到处理,然后经土壤-植物系统净化后排入东海。
三级矿化垃圾反应床处理渗滤液的示范工程,作为国家863项目——“生活垃圾填埋场中矿化垃圾的综合利用技术(No.2002AA649070)”中渗滤液处理的现场推广应用部分,构建于老港填埋场40号填埋单元,占地约4000m2,设计处理能力为100t/d。
示范工程从2003年5月运行至今,已处理渗滤液4万余t,在适宜的运行条件下,三级出水的NH3-N、TSS、色度、嗅味、重金属含量等污染指标均低于渗滤液二级排放标准,而COD值在夏季为250~600mg/L,春秋季为450-700mg/L;冬季为550~850mg/L,可满足纳管排放标准。其进出水主要水质见表1。
表1示范工程的典型出水水质(mg/L)取样日期为2004.6.20

2矿化垃圾生物反应床的设计与构建
2.1矿化垃圾的开采与筛分
根据老港填埋场不同填埋单元的稳定化程度及矿化垃圾开采利用的目的,选择1994年封场的40号填埋单元作为开采点,采用反铲方式进行开挖,挖掘深度约为2m,每次开采2000t,晾晒15d以后进行筛分,以免含水率较高的易黏结物料堵塞筛孔。
筛分作业在晴天进行,每天筛分120t左右,共筛分矿化垃圾10000t,其中粒径d≤40mm的细料部分(约60%)用作反应床生物填料;而人工拣选和机械分离得到的塑料、玻璃、金属、橡胶等其他还未降解的有用物料(约15%)加以回收利用,对不可回用的粗大物料(约25%)进行回填处理。其工艺流程及筛分过程如图1所示。


图1矿化垃圾开采与筛分工艺流程图
2.2生物反应床的设计
矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的工艺属天然基质自净化过程。在结构上主要包括填料层、承托层、配水和排水系统;在形状上,应尽量减少死角和流体短路,并力求使床体构型有利于污染物的降解过程。因此,依据快速渗滤系统的设计原则对反应床进行了优化设计。
填料层
在示范工程中,为便于布水操作,三个反应床的横截面均为32m×32m的方形结构,一级床、二级床、三级床内矿化垃圾的实际装填高度分别为:2m、2.2m和2.4m,三个反应床共装填矿化垃圾约6000t。
填料层高度与通风状况对反应床的净化效能影响很大,发现渗滤液COD、BOD5、NH3- N和TSS等污染物的去除,主要集中在床体60cm以上复氧条件良好的浅层,且沿床层深度由上而下去除效果呈负指数递减趋势。因此填料层厚度太小,水力停留时间短,出水水质差;厚度过大,将大幅增加投资成本,并使床体深层区域的好氧降解作用受到抑制,从而导致单位质量填料对渗滤液的处理负荷下降。
根据反应床的这一特点,基于防止床层堵塞、强化复氧、节省占地、减少重复投资,以及提高处理负荷等方面的考虑,填料层厚度设计为100cm左右,采用上下双层结构,中间采用10cm厚的碎石层予以隔断,碎石层经由床侧通风管道与大气相通,同时在床层内沿纵横方向每隔5m处设置高出床层表面的通风管(φ100mm),以强化床层的通风效果。
配水系统
渗滤液进水直接取自兼氧塘,由高压水泵通过管式大阻力布水系统进行喷灌配水。与表面分配和浇灌分配相比,喷灌分配既具有水力分布均匀、分配效率高、受床层表面平整度影响小、配水/落干时间和配水量易于自动控制等特点,又可使部分挥发性有机物在喷洒中得到逸散去除,同时还强化了液滴在大气中的复氧进程,有利于后续的生物处理。
排水系统
床体地面基础平整时,需预留2%的坡度以利于尾水导排,排水设施采用管径为200mm的穿孔集水管,其结构剖面图如附录- 6所示。排水系统位于承托层

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