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膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用

   日期:2018-08-24     来源:基层建设    作者:张俊蛟    浏览:3157    评论:0    
核心提示:我国现阶段,垃圾的处理方式主要有堆肥、卫生填埋和焚烧等处理方式,在垃圾堆放和填埋的过程中因发酵作用、降水淋溶、地表和地下
 我国现阶段,垃圾的处理方式主要有堆肥、卫生填埋和焚烧等处理方式,在垃圾堆放和填埋的过程中因发酵作用、降水淋溶、地表和地下水渗透而产水一种垃圾渗滤废水,该种渗滤液成分复杂、有机物浓度高、氨氮浓度高、含有多种重金属离子、含盐量高、呈深黑色、散发恶臭。影响垃圾渗滤液水质的主因素要为气候条件、垃圾成分、堆放和填埋时间。通常情况下垃圾渗滤液具备如下特点:水量随季节性变化较大、水质复杂危害性大、有机物浓度高、氨氮含量高,C、N、P 营养比例失调、色度深且恶臭。因此,垃圾渗滤液不进行性处理将会对环境造成严重威胁,垃圾渗滤液的处理必须符合国家现行有关标准的规定,方可有效防止环境污染,其中膜分离技术应用较为广泛。本文分析了膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用。

圾渗滤液作为一种高污染有机废水,如直接排放,将对生态环境造成严重的威胁。因此在垃圾处理过程中,国家相关法律、法规及规范明确要求对垃圾渗滤液进行科学有效的处理,其中膜分离技术具有低能、高效、稳定、出水水质好等优势,日渐成为渗滤液处理技术的主要发展方向。

一、垃圾渗滤液的来源、特性及危害


垃圾渗滤液是在垃圾卫生填埋过程中由于雨雪淋溶、地表水和地下水渗入填埋场及微生物对垃圾的生物化学降解过程中产生的一种高浓度、成分复杂且难处理的有机废水。垃圾渗滤液主要有以下五个来源:①降雨和降雪,这是垃圾渗滤液的主要来源,降水渗入垃圾填埋场会产生大量的垃圾渗滤液;②垃圾进入填埋场时所含的水分也是渗滤液的主要来源之一;③流入填埋场的地表水对垃圾渗滤液的产生也有很大的影响;④如果填埋场的底部位于当地地下水位以下,地下水就会渗入填埋场产生大量垃圾渗滤液;⑤微生物降解垃圾中的有机物时会产生水分,这部分水就形成了垃圾渗滤液,垃圾渗滤液主要有以下特性:

1.污染物种类繁多,水质复杂. 垃圾渗滤液成分非常复杂,含有可降解的和难降解的有机污染物,重金属物质,氨氮及有毒有害物质。

2.COD 和BOD5浓度高,变化范围大。垃圾渗滤液中污染物浓度高,其中COD 和BOD5浓度最高达几万毫克每升,甚至十几万毫克每升,垃圾填埋年限会影响渗滤液的可生化性,填埋时间越长,渗滤液的可生化性能越差。

3.氨氮含量高,磷元素缺乏。垃圾渗滤液中NH3-N 浓度很高,且随着填埋年限的增长,在微生物作用下,有机氮转化为无机氮,渗滤液中的NH3-N 浓度也随之升高。但垃圾渗滤液中的磷元素是缺乏的,渗滤液中的磷元素含量很小,特别是溶解性磷酸盐浓度更低。垃圾渗滤液是目前公认的最难处理的废水之一,而且容易带来二次污染,垃圾渗滤液中含有大量的碳水化合物和含氮有机物质,在卫生填埋的厌氧或兼性厌氧环境中腐败同时形成多种恶臭物质。垃圾渗滤液含有大量的病原微生物与病毒,进入环境将造成很大危害。垃圾渗滤液是高浓度有机废水,其浓度高,流动缓慢,渗滤持续时间长,会对周围地表水和地下水造成严重的污染,垃圾渗滤液还会对周围的土壤造成污染。

二、垃圾渗滤液的处理方案


目前,国内外垃圾渗滤液的处理方案有场内处理(渗滤液循环喷洒即回灌处理或场内建独立的处理系统)、场外处理(直接与城市污水合并处理)以及场内外联合处理(预处理后的渗滤液与城市污水合并处理)三种方法。其中将渗滤液与城市污水合并进行处理是最简单最经济的方法,可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用,而且污水处理厂不用额外投加N、P,降低了处理成本。但是存在的问题是渗滤液的远距离输送所涉及的管道投资、输送成本等问题。这种方法只适用于垃圾填埋场与污水处理厂相距较近的情况,况且由于渗滤液的污染负荷比较高,毒性较大,会对城市污水的处理造成很大的冲击。此外,渗滤液循环喷洒的方案也不能彻底的消除垃圾渗滤液,存在以下问题:垃圾渗滤液导致氨氮、重金属、无机物在垃圾层中不断积累;在循环喷洒过程中带来的环境卫生和安全问题有待于进一步解决。因此,往往对垃圾渗滤液进行单独处理。

三、膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用


近几年国内一些垃圾填埋场开始采用膜技术处理垃圾渗滤滤,从目前应用情况看,膜分离处理垃圾渗滤液能保证良好的出水水质,吨水运行成本一般在20 元左右,处理工艺主要有RO、MBR、NF 及组合工艺等,并根据各垃圾场渗滤液的特性和膜进水水质的要求,选择必要的预处理工艺。从技术上分析,可采用强化生物处理及膜处理技术相结合的处理工艺对传统的处理工艺进行改造。目前,国内实际应用膜法处理的形式主要有以下几种:

1.RO 膜处理工艺。国内采用膜技术处理垃圾渗滤液的工程实例中,RO 工艺采用的膜装置主要是反渗透系统,绝大多数采用二级RO,水回收率一般为70%~80%,浓缩液多数采用回灌处理方式,也有采用蒸发和厂外处理方式,在选用反渗透工艺时,必须要选用适宜的预处理工艺,这是保证反渗透系统正常运行的前提。目前采用的预处理工艺主要以生化法为主。

2.DT膜处理工艺。垃圾渗滤液以重力流方式进入调节池,调节渗滤液的水质和水量。由泵提升进入纳滤系统和碟管反渗透系统进行深度处理,保证出水达到排放标准;处理后的出水贮存在出水池,然后用泵送至回用水点或达标排放。渗滤液处理产生的剩余污泥进入污泥浓缩池,污泥经浓缩后,上清液回流到调节池,浓缩污泥经过脱水机脱水后送至垃圾储坑;碟管反渗透浓缩液回流至垃圾储坑。通过污水泵提升至pH调节罐进行pH调节,经pH调节的渗滤液经过提升泵进入砂滤器和筒式过滤器,去除渗滤液中较大颗粒悬浮物。沉淀后形成的结晶可分离出来做肥料或进入垃圾焚烧系统,上清液回流至垃圾储坑。此工艺已有丰富的工程及运行经验,运行管理、设备及其配件供应及人员调配都比较简单。

3.ST膜处理工艺。生化二沉池出水自流至中间水池中,再经中间水泵升压后,经过砂滤器进行过滤,去除水中悬浮物和机械性颗粒。出水输送进原液罐后,采用硫酸或盐酸进行pH 调节,pH 值调节至6.0~6.5,以降低碳酸盐沉淀,同时将游离氨转化成NH4+,以提高反渗透对氨氮的去除率。经pH 调节后的渗滤液经原水泵增压进入一级ST反渗透系统。在垃圾渗滤液的处理中,ST装置每段均设置单独的浓水循环泵,在内部形成大流量的浓水循环,液体在膜表面高速流过,污染物不易附着。ST膜的优势在于进水流道宽、流速高、流程短以及循环流,促使液体进行剧烈高度混合,减轻了浓差极化,最大限度地减少了膜的污堵和结垢,膜的清洗和维护也容易。这些性能优势使得ST膜在高浓度、高盐分的垃圾渗滤液中得到了很好的处理效果。

3.MBR+NF 膜处理工艺。近年来,国内MBR 工艺处理垃圾渗滤液发展较快。前端带有厌氧工段的MBR 在处理渗滤液具有优势:一方面把垃圾渗滤液里面的难降解有机物转换成容易降解的有机物,另外一方面如果将厌氧段回流,它可以起到反硝化的作用,有利于总氮的去除。从处理效果看,由于MBR 对垃圾渗滤液中的有机物进行了生化降解,不存在浓缩液需要进一步处理的问题。但一般情况下,单一的MBR 工艺出水不能达到国家二级以上的排放标准,往往需要配合NF、RO、活性炭等后续处理工艺。

4.组合工艺。传统生化处理方式和先进的膜技术的组合正在得到广泛的推广,不仅解决了垃圾渗滤液的原水中有机物和氨氮含量较高问题,而且成功解决了垃圾渗滤液中的盐分和重金属离子问题,现在已经在北京、青岛、哈尔滨、佛山、上海等城市成功建成了垃圾渗滤液处理厂,得到广泛的好评以及业主的认可。其中,采用“综合预处理+MBR膜生物反应器 + 纳滤+两级DT(或者两级ST)”工艺处理垃圾渗滤液,实际运行数据表明,出水完全能达到国家杂用水标准。

我国膜分离技术发展至今已有40 多年历史,但与世界发达国家相比还有较大差距,随着垃圾渗滤液膜处理技术的日益成熟和膜产品的逐步国产化,处理垃圾渗滤液的初期投资和运行成本将进一步降低,膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用具有广阔的前景。
 
标签: 膜分离

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