一种垃圾转运车清洗废水处理工艺的设计

王冰冰

(哈富环境科技(上海)有限公司，上海 201707)

2021年3月15日，上海市绿化和市容管理局印发了《关于进一步提升本市生活垃圾清运精细化管理水平的实施意见》，指出湿垃圾转运车尾水箱内的垃圾压滤液、垃圾转运车清洗废水应经过处理满足《污水综合排放标准》(DB 31/199—2018)后排入市政污水管网[1]。鉴于此，本文以上海朱家角清运保洁有限公司垃圾转运车辆清洗环节产生的废水为研究对象，对一新建的垃圾转运车清洗废水处理站项目进行系统分析，验证其技术可行性，旨在为类似垃圾转运车清洗废水处理工程实践提供借鉴。

废水来自上海朱家角清运保洁有限公司垃圾转运车辆清洗环节，清洗对象包含干、湿垃圾车和道路清扫车，其中湿垃圾车转运是污染物质的主要来源。湿垃圾转运车在车体内对湿垃圾进行挤压处理，产生一定的压滤液，存在尾水箱内。这类废水的有机物浓度高[2]，成分复杂，含有大量有机酸、可溶性脂肪酸、氨氮、蛋白质、酚类物质、溶解盐和其他有机污染物[3]。湿垃圾转运车的冲洗废水的COD浓度可达50 000～70 000 mg/L，TP浓度一般大于100 mg/L，NH3-N浓度为300～500 mg/L，SS浓度为10 000～20 000 mg/L。在与干垃圾转运车、道路清扫车清洗废水调和后，综合废水的COD浓度范围为5 000～9 000 mg/L，TP浓度范围为15～25 mg/L，NH3-N浓度范围为100～200 mg/L，SS浓度范围为1 000～3 000 mg/L。

因上海朱家角清运保洁有限公司缺少污水处理设施，故计划新建一座污水处理站，处理车辆清洗过程中产生的废水。新建污水处理站的设计污水日处理能力为40 m3/d，最大日处理能力为48 m3/d，设计处理水量为6 m3/h，处理后的废水需要满足《污水综合排放标准》(DB 31/199—2018)中的三级标准。污水站设计的进、出水水质见表1。

表1 污水站设计的进、出水水质

本项目废水中的COD，NH3-N、动植物油含量均较高，且水质水量不稳定，处理难度较大。因此，在工艺选型时，需要对来水进行预处理，以达到均质均量，降低来水的冲击负荷，减小对后续生化系统的影响[4]。

在优先保证处理工艺技术先进可靠的基础上，综合考量经济合理性，确定采用三级隔油+集水调节+气浮+EGSB+A/O+MBR组合工艺对垃圾车清洗废水进行处理[5]。废水处理工艺流程图如图1所示。

此外，该废水处理站配套建设了污泥脱水装置和恶臭气体收集与净化系统单元。其中，污泥脱水系统采用的是40 m2的板框压滤机，可将浓缩污泥压滤成含水率为70%的泥饼，再委托有资质的单位处理。臭气产生单元包括三级隔油池、集水调节池(内设穿孔曝气管)、气浮池、EGSB的水封沼气排放口、板框压滤机、污泥浓缩桶、一体化生化池。对恶臭气体进行有序收集，将无组织排放改为有组织收集处理达标后高空排放，其处理工艺为：集气罩收集+碱喷淋+除湿+UV光催化+活性炭吸附+高空排放。

图1 废水处理工艺流程图

2.1 各工艺单元介绍

2.1.1三级隔油池

三级隔油池的尺寸为：L×W×H=5 000 mm×2 000 mm×2 000 mm，有效容积为15 m3，地下钢砼结构，地下防渗等级为P6。单格隔油池的尺寸分别为：第1格，L×W×H=2 500 mm×2 000 mm×2 000 mm ；
第2格，L×W×H=1 000 mm×2 000 mm×2 000 mm；
第3格，L×W×H=1 500 mm×2 000 mm×2 000 mm。其中，第1格的容积偏大，主要分离砂石、菜叶、食物残渣、油脂悬浮物等污染物；
第2格主要去除浮油、颗粒较小的悬浮物；
第3格的出水呈现棕黄酱油色，微浑浊，有异臭，有少许油花，基本上无较大颗粒悬浮物。系统正常运行时，第1格和第2格的清掏频次为1次/(2 d)。

2.1.2集水调节池

集水调节池的尺寸为：L×W×H=5 000 mm×3 000 mm×2 000 mm，有效容积为24 m3，地下钢砼结构，地下防渗等级为P6，内设提升泵2台(1用1备)，配备电磁流量计。调节池内沿宽边每隔500 mm布设1根40穿孔曝气管，在其下部左右斜45°方向开3 mm小孔。隔油池至集水调节池的自流管出水口设置过滤网装置，防止因隔油池进水的瞬时水量过大(或隔油池第1格、第2格的垃圾清理不及时)导致菜叶、毛发、绳头等垃圾流入集水调节池，堵塞调节池提升泵。集水调节池需能够存储1个清洗周期的废水(一般垃圾转运中心的清洗周期为6∶00—10∶00，16∶00—20∶00)，否则湿垃圾车清洗时产生的大量浓水会使后端物化段的混凝失去作用，无法实现泥水分离。

2.1.3混凝气浮池

混凝气浮池的尺寸为：L×W×H=5 900 mm×2 640 mm×2 500 mm，主体采用Q235B碳钢材质，环氧加煤沥青防腐。气浮前设置PAC、片碱、硫酸、PAM加药反应槽，搅拌机的搅拌杆采用衬塑方式防腐。片碱、硫酸反应槽内配备pH探头，片碱加药泵与反应槽内的pH计采用低开高停的联动控制方式(pH<6时，片碱加药泵启动；
pH>8.5时，片碱加药泵停止)。硫酸加药泵与片碱加药泵相反，采用高开低停的联动控制方式(pH>9时，硫酸加药泵启动；
pH<7.5时，硫酸加药泵停止)。气浮的设计处理能力为8～10 m3/h，采用加压溶气方式工作。混凝气浮池后接5 m3的钢质中间水池，设置2台提升泵，将气浮池出水提升至EGSB反应塔内。提升泵设置分流管，可将部分污水分流至缺氧池前端。当缺氧池的反硝化过程缺乏碳源时，可分流污水补充碳源。气浮池后设置2个5 t的PE桶作为污泥浓缩桶，用于储存气浮池污泥、生化单元排放的污泥。污泥桶配有气动隔膜泵，将浓缩污泥输送至板框压滤机。

2.1.4EGSB厌氧反应器

EGSB厌氧反应器的尺寸为φ4 500 mm×8 000 mm，设计COD容积负荷为3.5～4 kg(COD)/ (m3·d)，主体为Q235B碳钢材质，环氧加煤沥青防腐，三相分离器以上部分采用玻璃钢内衬防腐。塔身外设厚度为100 mm的岩棉保温层，反应器内部设置蒸汽加热盘管、DN80管道混合器。塔顶设置水封、避雷装置。反应器内接种10 t厌氧颗粒污泥(从网络平台采购)，同时接种12 t朱家角污水厂消化池污泥(含水率约95%)。接种后，EGSB反应器内的污泥浓度约9 000 mg/L。

2.1.5A/O+MBR一体化设备

A/O+MBR一体化设备的尺寸为：L×W×H=12 500 mm×3 000 mm×3 000 mm，主体材质为Q235B钢结构，环氧加煤沥青防腐，采用瓦楞板制成一体化集装箱形式。内部分割为EGSB循环水池、缺氧池、好氧池、MBR膜池、产水池5个单元。其中，EGSB循环水池的尺寸为：L×W×H=1 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，有效容积为7.5m3，循环水泵流量Q=15 m3/h，扬程H=10 m。缺氧池的尺寸为：L×W×H=2 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，内设2台功率为0.37 kW的不锈钢潜水搅拌机，对角安装。好氧池的尺寸为：L×W×H=6 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，底部间隔40 cm设置φ265 mm微孔曝气盘。采用2台罗茨风机供气，风机功率为4 kW，风量为4.07 m3/min，风压为29.4 kPa。好氧池的COD容积负荷为0.32 kg(COD)/ (m3·d)，氨氮硝化容积负荷为0.1 kg(NH3-N)/(m3·d)，内设置pH在线监测系统，并与纯碱投加装置联动：当pH<7.5时，自动投加纯碱；
当pH>8.5时，停止投加纯碱药剂。

A/O+MBR一体化设备内部接种的污泥为朱家角污水厂生化池内曝气混合液，采用罐车运输接种，接种后的污泥浓度为4 500 mg/L。MBR膜池的尺寸为：L×W×H=2 500 mm×3 000 mm×3 000 mm，内设不锈钢膜架，装有700 m2聚偏氟乙烯(XR-PVDF)帘式中空纤维膜。MBR膜池底部设置穿孔曝气管，用于冲刷膜片以及充氧。产水泵的运行方式为开8 min，停2 min。产水反洗水池的尺寸为：L×W×H=1 000 mm×3 000 mm×3 000 mm，设置反洗水泵，PLC控制，每12 h自动反洗1次。

为保证工艺系统对污染物的去除效果稳定，在气温35 ℃、厌氧塔外回流比1∶1、A/O+MBR段污泥浓度为5 000 mg/L、硝化液回流比1.5∶1时，选取接种污泥15 d后的进、出水进行水质分析。接种污泥15 d后进、出水的COD，NH3-N，TP浓度及处理效率分别见表2。由表2可知，系统运行15 d后，进水COD浓度范围5 400～8 300 mg/L，进水氨氮浓度范围130～170 mg/L，进水TP 浓度范围18～25 mg/L，出水满足排放要求。

进一步分析可发现，系统出水不稳定，浓度出现较大波动。系统运行24 d后，COD去除效率基本稳定在96%以上，且在进水COD浓度出现小范围波动时，去除效果依然维持在较高水平，说明该套工艺系统的耐冲击负荷较好。出水COD浓度在400 mg/L以上时，氨氮的去除效率较低。在系统运行24 d后，出水氨氮浓度降至20 mg/L左右，氨氮去除效果趋于稳定水平。分析可知，在出水COD浓度降至300 mg/L以下并保持稳定时，氨氮去除效率稳定在81%以上。这是因为，硝化细菌属于自养型微生物，其对周边环境要求较高，当废水中有机物浓度较高时，异养型微生物生长处于优势环境，能利用废水中的氧消耗有机物，转化为代谢的能量物质[6]。废水中氧浓度降低不利于硝化细菌的增殖以及代谢作用，因此当出水COD浓度较高时，氨氮的去除效率相对降低。工艺系统对TP的去除主要集中在物化段，通过前端控制药剂投加浓度来控制系统对TP的去除效率。出水TP浓度越低，投加的药剂量越多，物化单元产生的污泥量越多，后续对污泥处理所需费用越高。出于最优费效比考虑，本工艺TP出水维持在3～5 mg/L左右。

表2 接种污泥15 d后进、出水的COD，NH3-N，TP浓度及处理效率

采用三级隔池+集水调节+气浮+EGSB+A/O+MBR工艺对垃圾转运站产生的清洗废水进行处理，系统运行稳定后，COD进水浓度范围为5 400～8 300 mg/L，去除率可稳定达到95%以上；
氨氮进水浓度范围为130～170 mg/L，去除率可达到86%以上；
TP进水浓度范围为18～25 mg/L，去除率可稳定达到81%以上，出水可满足《污水综合排放标准》(DB 31/199—2018)中三级标准，稳定达到城镇污水纳管排放要求。该工艺处理垃圾车清洗废水具有出水稳定、去除效率高、抗冲击负荷高的特点，现已在上海朱家角清运保洁有限公司、上海逸通环卫服务有限公司、上海崇明环宏保洁服务有限公司、上海英英保洁服务有限公司的垃圾车清洗废水处理项目上成功应用，可为同类型污水处理提供技术借鉴。