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垃圾渗滤液浓缩液的减量化处理技术探讨

 

                国内实施的《生活渗沥液处理技术规范MCJJ 150-2010)确立了垃圾渗滤液处理的工程技术路线,即渗滤液处理釆用“预处理+生物处理+深度处理”的组合工艺;深度处理应根据渗滤液水质和排放标准选择纳滤、反渗透等膜分离深度处理工艺,或选择吸附、过滤、混凝沉淀、高级氧化等深度处理工艺;实际上经过工程技术人员和企业的共同努力,“预处理+生物处理+双膜法(NF+RO)”组合工艺已成为我国渗滤液处理的主流组合工艺,并在升级改造中得到了进一步优化,由于膜工艺的应用,不可避免地带来浓缩液的处理处置问题;目前最常用的处置办法是回灌填埋场,初期这种方法可有效处置渗滤液膜处理浓缩液(以下简称浓缩液)问题,但随着时间的推移问题将会逐渐显现,浓缩液的处理问题是本专业的一个重点、难点问题,虽有一些试验研究,但尚无稳定可靠的工程实例。本文结合工程实践、目前工艺存在的问题,从减量化入手对浓缩液的处理处置可行工艺进行探讨。

1、渗滤液主流处理工艺介绍及目前存在的问题

1.1预处理+生物处理+双膜法(NF+ RO)组合工艺组合工艺可满足目前排放标准,该工艺生物处理部分根据进水水质不同,通常采用A/O、多级A/0或者厌氧+A/O的形式,生化出水采用UF(超 滤)对活性污泥进行截留,组成MBR系统;生化出水根据排放要求采用NF(纳滤)或者NF+ RO(反渗透)的形式;《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)颁布实施后,对大部分填埋场而言,深度处理采用单一NF工艺很难稳定达标,绝大部分采用NF和RO串联的工艺形式;这一工艺在国内垃圾填埋场、焚烧厂、堆肥场及转运站有着广泛的应用,是目前较为普遍的垃圾渗滤液处理方式,经过近几年的实践,取得了良好、稳定的效果;该工艺工程 造价为7万〜11万元/m3,单位水量的直接运营成 本为20〜30元/m3。其中前端生物处理有效提高了系统的耐冲击负荷的能力,再经过后端的膜处理后出水水质较好,但是该工艺运行较为复杂、工艺链长,对操作人员素质要求较高,因此在小型填埋场的渗滤液处理工程中应用较少;此外采用膜技术以后,在NF单独运行时系统回收率在80%左右,两者串联运行理论上统最高回收率为68%,实际运行很难达到理论水平,系统回收率在60%左右;有20%〜40%的浓缩液难以处理,目前多回灌到垃圾填埋场中或外运至污水处理厂。

1.2两级DTRO(碟管式反渗透)工艺DTRO反渗透膜工艺属于专利技术,在德国渗滤液处理中有大量的应用,在国内也有一些案例,尤其是小型填埋场由于设备具有便于启动、运行、自动化程度高的优势,应用广泛。两级DTRO工艺的核心为DTRO成套设备;该成套设备采用碟片竖向挤压形式组成膜柱,不同于目前的螺旋卷式膜组件;特殊的工艺设计,使得该膜组件进水流道宽度达到1 mm,能够承受较高的悬浮物浓度;该工艺具有流程简单、占地面积小、施工周期短和不需要太多调控的优点;设备单位水量工程造价5万〜8万元/m3,单位水量直接运行成本25〜35元/m3(未包括浓缩液处理);DTRO系统主要存在系统回收率低和化学清洗频繁的问题;通常两级DTRO系统设计回收率在70%〜75%,由于水质的波动及结垢的影响,系统产水率会逐步下降,实际回收率在50%〜60%,产生约40%的浓缩液无法及时处理;DTRO成套设备分为酸洗和碱洗两种工况,通常碱洗4~7d,酸洗8〜14 d/次,频繁清洗需要消耗大量的药剂以及影响设备的连续运行。

2膜处理浓缩液主要成分分析组合工艺的浓缩液主要有两部分,即NF浓缩液和RO浓缩液;DTRO浓缩液中由于含有大量的有机物及氨氮,同本文所述浓缩液技术路线不同,需进一步研究,本文主要研究组合工艺浓缩液的减量化及处理处置措施,膜处理浓缩液产生位置及主要成分如表1所示。

2.1、NF浓缩液水质特性典型NF浓缩液水质指标见表2,由表2可见, NF浓缩液中含有大量的二价离子;通过纳滤对二价离子的截留作用可有效保护后续R,工艺二价离子结垢问题;浓缩液中所含COD大部分为不可降解物质,经检测主要为腐殖酸类物质。

2.2、RO浓缩液水质特性典型RO浓缩液水质特性如表3所示,由表3可见,RO浓缩液中含有大量的盐分,主要为一价盐;RO浓缩液电导率较高,稍低或相当于海水电导率,且含有大量氯离子,对后续处理材质提出较高的要求。

2、膜处理浓缩液减化工艺途径由于渗滤液膜处理浓缩液含有大量易结垢离子,且很难提取利用,本着减量化、再处理的原则,从整个工艺入手减少浓缩液的产量,再考虑处理问题。

3.1提高系统回收率,降低浓缩液的产率目前整个渗滤液处理系统的回收率理论上在63.75%〜68%,实际运行在60%左右;系统回收率低已成为制约渗滤液处理工艺发展的瓶颈问题,回收率低的主要原因是膜处理工艺的串联,逐级浓缩确保了水质的稳定、可靠,但造成了浓缩液的逐级产生;由此可见,通过降低膜工艺串联的数量或改变膜工艺形式来提高系统的回收率,具有可行性,推荐的膜工艺形式主要有MBR+RO和MBR+DTR两种工艺形式:

a.MBR+RO工艺系统回收率可达75%左右,但由于反渗透缺少了纳滤预处理,且MBR出水中含有大量的易结垢物质,因此后续 反渗透极易污染,需频繁清洗,造成设备开机率低。

b.MBR+ DTRO工艺由于DTRO的特殊构造和高压,因此回收率更高,稳定在80%左右,水质较好时可达85%;但DTRO设备造价昂贵,且运行阻垢剂、清洗剂的专一性导致难以广泛应用。

3.2采用非膜工艺,从源头避免浓缩液的产生从工艺源头入手,生化后端采用非膜工艺可避免浓缩液的产生;具有可实施的工艺为高级氧化处理与生化处理的高效集成处理技术,典型应用为:“AT-BC系统+二级FentonC芬顿)+二级BAF(曝气生物滤池)”组合工艺,这一工艺最主要的特点是不采用膜工艺,因此无浓缩液产生;由于渗滤液水 质的复杂多变,加之不同地区的气候条件,这一工艺能否大面积推广还需要时间的观察和考验;另一方面,由于AT-BC系统为专有技术,且需培养专门的Bacillus菌群和专一的营养液,使得该技术不具备大面积推广空间;根据这一特性,结合目前具有广泛工艺基础的MBR工艺,建议将工艺 优化为MBR+NF+高级氧化组合工艺;NF浓缩液采用絮凝沉淀后回流至调节池的工艺形式,这样就从源头避免了RO浓缩液的产生,唯一的浓缩液为NF浓缩液;NF浓缩液通过絮凝沉淀将腐殖质去除,可有效解决盐分的累积问题;这一修正工艺相对于原工艺系统更加稳定、可靠,也更具可行性。

4膜处理浓缩液处理处置工艺探讨

4.1、NF浓缩液处理工艺渗滤液NF浓缩液的主要处置办法是回流到调节池,通过调节池长时间的厌氧作用,将NF浓缩液中难生物降解物质转化为可生物降解物质;NF浓 缩液中主要含有腐殖酸、富里酸等长链难生物降解物质和二价离子;根据这一特性,目前较为可行的工艺为絮凝沉淀+高级氧化,处理出水不能达标排放,可回流至调节池再处理;经过处理后回流的NF浓缩液可避免直接回流带来的腐殖质和二价盐累积问题;通过絮凝沉淀作用,将腐殖质和二价离子以沉淀的形式排出,通过高级氧化的氧化作用将部分难生物降解物质氧化。

4.2、R0浓缩液处理工艺R0浓缩液的处理一直是行业难点问题,目前尚无可靠、稳定的工程案例。反渗透浓缩液中主要物质为盐分,同时含有大量的氯离子,根据盐分比较稳定的这一特性,工艺采用再浓缩后釆用热处理(蒸 发、焚烧)的办法比较可行,再浓缩可采用高压反渗透或正渗透处理工艺,热处理的主要工艺路径有焚烧和蒸发两种,焚烧可结合垃圾焚烧厂焚烧炉,采用“喷入垃圾焚烧炉焚烧处理”和“焚烧+尾气净化处理排放”等工艺;蒸发浓缩方面,包括“蒸发浓缩+二次蒸汽焚烧排放”和“蒸发浓缩+冷凝液排放+残渣处置”等方式,这些处理技术,在近几年得到了不同程度的发展,也有了一定的工程实践,但要大面积推广,在技术方面还有一定的困难;主要原因在于无论是焚烧还是蒸发,能耗都非常大,且设备结垢严重、清洗频繁,很难连续可靠运行;此外还有残渣的处置和盐分转移的问题。如采用焚烧工艺将盐分转移到焚烧灰渣,将大大增加焚烧灰渣的处理和利用难度;如采用再浓缩+蒸发工艺,得到结晶盐和最终残液,会面临混合盐处理、处置问题。残渣固化也面临固化稳定性问题,需采用沥青、塑料等不溶性固化处理后才能填埋。

4结论和建议

(1)垃圾渗滤液具有大量工程实践经验的两种工艺为预处理+生物处理+双膜法组合工艺和碟管式反渗透工艺;两种工艺均能满足排放标准,但均不同程度地带来了浓缩液难处理处置的问题。

(2)预处理+生物处理+双膜法组合工艺在垃圾渗滤液的处理工程中有着广泛的应用,该工艺具有抗冲击负荷能力强、出水水质稳定、处理效果好的优点,但系统回收率在60%左右,有20%〜40%的浓缩液难以处理。

(3)浓缩液的处理处置难度很大,可以优化目前工艺,先减量化再处理;可从完善“预处理+ MBR +NF/RO”组合处理工艺入手,采用MBR+DTRO工艺和生活后端采用非膜工艺即高级氧化与生化处理高效集成,从而从源头避免浓缩液的产生;NF浓缩液可采用絮凝沉淀+高级氧化工艺处理,岀水不能满足排放要求,回流至调节池,避免NF浓缩液直接回流调节池带来的二价离子累积问题,RO浓缩液处理处置难度极大,目前尚无稳定、可靠的处理工艺。

(4)目前国家标准、规范对浓缩液的处理尚未明确,建议明确浓缩液处理最终要求,才能发展高效的浓缩液处理技术。

(5)渗滤液源头减量是解决渗滤液问题的可行 之路,包括降低垃圾含水率,降低填埋垃圾的有机质 含量,填埋作业覆盖及雨污分流等。

 

发布时间:2022/2/3 11:57:34 查看:436次

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