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浅谈反渗透技术在垃圾渗滤液处理工艺中的应用

垃圾填埋场渗滤液是一种成份复杂的高浓度、高污染有毒废水其中污染组分中CODBOD5质量浓度可达到数万mg/L以上,而且还含有较多的有机和无机的悬浮物和对环境有毒的重金属粒子等,垃圾填埋场产生的大量渗滤液必须经过处理达到国家规定的排放标准才能排入自然水体

反渗透是从动植物细胞膜的渗透现象中得到启发而开发出来的一门新的水处理技术它利用反渗透膜对溶液中溶质和溶剂的选择渗透性,对污水中的无机物、有机物与水进行分离通过反渗透膜对溶质的截留作用,除去污水中的有害物质从而实现达标排放,而产生的浓缩液必须进行后续处理浓缩液的循环回灌是一种较为有效的填埋场内处理方案.通过浓缩液回灌可提高垃圾层的含水率 (由20%〜25%提高到60%〜70%),增加垃圾的湿度,增强垃圾中微生物的活性,加速产甲烷的速率、垃圾中污染物溶出及有机物的分解,渗滤液中重金属粒子浓度也有所下降.通过回灌不仅可降低浓缩液的污染物浓度,还可以因回灌过程中挥发等作用而减少渗滤液的产生量,对渗滤液水量和水质起到稳定化作用,有利于废水处理系统的运行,节约费用国外研究也表明,将渗滤液收集并回灌使之回到填埋场,可以缩短填埋场垃圾的稳定化进程,使原需15〜20年的稳定过程缩短至2〜3年⑹,笔者就反渗透技术在垃圾渗滤液处理工艺中的应用相关技术问题作如下介绍。

1、反渗透处理法。在垃圾渗透液后处理过程中往往选取反渗透处理法进行处理,其能够将中等分子量的溶解性有机物有效去除。以前都会选取醋酸纤维膜进行处理,80%以上为其CODcr去除率,但在使用环节可以产生膜污染现象,但选取生物处理法/物化处理法+反渗透处理法,则能够将分子量内的有机胶体、悬浮物进行有效清理,且达到处理效果提高及膜使用年限增加的目的。

2、反渗透处理工艺流程 上海浦东新区黎明生活垃圾填埋场总库容260 X104 m3,渗滤液的产生主要来自于大气降水垃圾的生化分解浓缩液的回

渗滤液采取间断式外排,暂存在调节池中渗滤液中COD最大为46000mg/L,平均18900 mg/L;BOD5最大为24600 mg/ L,平均8932 mg/L;SS

固体物质最大为3120mg/L,平均1323 mg/L;电导率最大16000 uS/cm,平均 15000 uS/cm;填埋场产生的渗滤液暂存于调节池,然后经初 沉池沉淀、

去泡沫,进入pH值调节罐调节酸碱度,经快滤池砂滤、芯滤等进行预处理,再经过加压后, 输送至垃圾渗滤液处理膜柱5 (反渗透膜处理器,国家专利

产品)进行分离,分离出的净水达标排放,浓缩液输送至填埋场进行循环回灌、生化降解.污水处 理流程如图1所示.

                           

3、影响反渗透处理的主要因素

1)反渗透膜的透水量(岀水率)和对污染物去除率是反渗透过程中关键的运行参数,这两个参数受到电导率、工作压力、进水污染物浓度、进水PH值、

温度等因素的影响,在正常工况下污染物的去除率相对稳定,而膜的透水量受影响程度更显著;出水率与电导率有密切关系,试验证明电导率越大,进水

中所含阴阳离子浓度越大,出水率越低;反之电导率越小,岀水率越高.在25C,6.0 Mpa工作压力下,出水率与电导率相关性如图2 所示.

2)另一个与膜的透水量有密切关系的因素是工作压力.提高工作压力后,膜被压密实,污染物透过率会减少,水透过率会增加,提高出水率.但当压力超过

一定限度时会造成膜老化,膜的变形加剧,透水能力下降.本流程中使用的反渗透膜工作压力最大为 7.5 Mpa;进水中污染物浓度对出水水质和出水率均有

较 大的影响,浓度越大对处理效果越不利;因此在运营过程中,应尽量使渗滤液在填埋场及调节池中进行充分消解,并经过必要的预处理后,再进入膜处

流程.

3)反渗透膜运行时,水以偏酸性为宜⑻,pH值一般控制在6.5-6.8之间,pH值超过6.8会加速膜的水解与老化,膜的水解不仅会引起产水量的减少,而且会

成膜对污染物去除能力的持续性降低,直至膜损坏为止.

4)进水温度对产水量也有一定的影响,任何反渗透膜都有一个合适的使用温度范围,一般为5--45C.通常在膜的允许使用温度范围内,温度增加1C,膜的

透水能力增加约2%;反渗透膜的进水温度底限为5C〜8。C,此时的渗滤速率很慢.但当温度高于35C时,大多数膜变得不稳定,加速水解的速度.一般反

透膜运行与保管的温度宜控制在25-35C之间。

4、反渗透装置运行的工况条件为了确保反渗透膜处理装置安全可靠运行,选 择一定适宜的工况条件是非常必要的。

1)调节池:容量13000m3 ,主要用于雨季突发降雨后,大量产生渗滤液时的暂时贮存,同时对渗滤液本身也会产生一定的生化降解作用;

2)初沉池:容量600m3其主要作用是初步去除污水中的悬浮物和泡沫,并对COD、BOD5SS均有一定程度的去除作用;

3)pH值调节罐:主要用于调节进水的pH,进水pH值范围为8〜9,为了降低对膜的水解作用必须加酸调节,使进水处于弱酸性环境中,同时对存在 Ca2+

Mg2+等金属离子混合液的结垢也可起到一定的抑制作用,正常工况下pH值一般控制在6.5~ 6.8之间,以满足反渗透膜的工作环境的需要;

4)快滤池:以粒径0.3~0.5 mm的石英砂作滤料层,进一步截留污水中悬浮杂质;

5)芯滤设备(孔径5〜10 um),作为预处理系统中的最后一道工序,进一步去除污水中的固体悬浮杂质SS,对反渗透膜起到安全保障作用;

5、反渗透装置的核心部件:为垃圾渗滤液处理膜柱 ,它有104组处理单元组成,每组处理单元包含 209片致密无孔膜,可以截留粒径大于0.1 nm的微粒.经过滤

的污水加压至3.5-5. 5 Mpa(膜处理系统最大工作压力7. 5 Mpa),通过工艺管道输送至垃圾渗滤液处理膜柱进行分离处理.单组反渗透膜处理单元24h,污水处

理量为4 t,整套系统每天污水处理量约400 t;本系统在正常工况条件下,渗滤液进水量400 t/d,净水出水量可达到280 t/d以上,出水率超过 70% ,清液可达到三

级排放标准;30%浓缩液排至浓缩液池,定期向填埋场进行回灌。

6、浓缩液回灌。美国Pohiand于20世纪70年代提出回灌处理法,回灌主要是指在填埋场表面直接喷洒没有处理过的渗滤液,通过垃圾层、覆盖土层的净化功

能及终场后表面植物吸收、蒸发功能进行垃圾渗滤液处理在该处理方式内填埋场可看做是生物反应器,通过填埋场本身具备的稳定系统,促使渗滤液在通

过垃圾层、覆盖层时产生大量作用,进而达到降解的目的,且通过植物蒸发功效能够减小渗滤液的量;浓缩液回灌对有机污染物有较好的去除效果,浓缩液

回灌至垃圾填埋场,对COD的去除率为70%〜80%,BOD5去除率为75%〜85%;浓缩液回灌对NH3-N的也有一定的去除效果;水力负荷是影响浓缩液回灌效果

的重要因素之一,回灌次数的增加有利于COD、BOD5去除率的提高,但一天内的回灌次数不宜超过6次。

7、反渗透膜清洗:反渗透膜需要根据运行情况定期清洗,当净水出水率下降10%〜15%,或为了维持正常的出水率,经温度校正后的进水压力增加了 10%〜

15%, 已证明反渗透装置内部已有比较严重的污染物或结垢物,必须进行清洗;清洗釆用出水净水在0.15〜0.4Mpa压力反复进行,一般需持续0.52 h。

8、处理效果及分析经过近两年的统计观察,采用反渗透膜与回灌结合处理垃圾填埋场产生的渗滤液,运行稳定出水质量符合排放标准.表1中列出了近两年

来工艺运行中垃圾渗滤液原水水质与出水水质的对照情况.出水水质数据均出自浦东新区环境监测站;从表1中可反映出出水中主要污染物浓度: COD 最大

296 mg/L,平均 155 mg/L;BOD5最大为147 mg/L,平均 54 mg/L;SS 最大为 40 mg/L, 平均20 mg/L;满足上海三级排放标准COD300 mg/L;BOD5

150 mg/L;SS350 mg/L),反渗透膜的COD、BOD5SS去除率如图3所示;渗滤液产生量每月一般在7136 t11506 t之间,随降雨量不同而有差异,反渗

透污水处理系统可使填埋场产生的渗滤液得到及时处理。

1)从统计资料可清晰地表明(表1、图2),出水质量与原水污染物浓度有直接的关系,原水中污染物浓度越高,则出水中的残留物相应也较高.当原水浓度接

近50000 mg/L,出水中残留物接近排放标准的最高限值,此时应引起足够的重视,密切观察预处理效果,防止出水中污染物浓度超标;

2)实践证明,要取得良好的处理效果,选择一套适合本项目运行环境的反渗透处理装置是非常关键的,它必须满足pH值、温度、渗滤液中的污染物成分等

限制条件,由于填埋场产生的渗滤液中的污染物成分复杂,而且浓度变化很大,所以,选择工艺设备时,应力求使之适应多变的水质;

3)预处理对反渗透正常运行是十分必要的,垃圾填埋场产生的渗滤液中所含的污染物一般浓度都很高,尤其是固体悬浮物的存在很容易使反渗透装置失效,

在渗滤液进入反渗透装置之前必须采用砂滤、 微滤或超滤等保安过滤措施尽可能将之除去;

4)随着反渗透装置的运行,不可避免的会造成处理系统的堵塞和结垢,必须密切监测工艺参数,发现运行异常后,进行必要的维护和清洗;

5)反渗透膜处理系统对SS、PH值、温度等参数比较敏感,如有条件釆用在线监测,随时提供实时、准确的工艺参数,对保证工艺系统正常运行十分有利。

9、结束语以反渗透膜装置处理渗滤液,与垃圾填埋场的 渗滤液回灌相结合,可体现其特殊的优势,以反渗透膜处理过程为核心,垃圾渗滤液经历了一个

产生、分离、回灌、降解,再分离的循环过程,最终得到无害化处理,虽然以反渗透膜处理并与垃圾填埋场的渗滤液回灌相结合的方法有诸多优点,但至

少还存在以下 两个问题:

1 不能完全消除渗滤液.由于回灌的渗滤液量 受填埋场特性的限制,因而仍有部分渗滤液最终须外排处理;

2 由于渗滤液在垃圾层的循环,NH3-N虽有一定的降解,但总量在不断积累,如将含有高浓度NH3-N的渗滤液作场外处理,则增加额外处理费用.为解决此

问题,我们根据硝化和反硝化原理及渗滤液回灌后的垃圾层中水分流态,将垃圾层至上而下分为缺氧--厌氧--好氧的三组分垃圾填埋系统,位于上部的缺氧区

和底部的好氧区用于NH3 N转化和去除,中间的厌氧区用于产气;运行时通过渗滤液的循环,将脱氮过程所需要的碳源和硝态氮从底部的好氧区送至顶部

的缺氧区,而厌氧区中残留的CN则相应地送至好氧区,从而实现硝化和反硝化,NH3-N的转化率达95%,同时渗滤液中硫化物也可得到有效的去除。

发布时间:2022/4/24 9:19:56 查看:611次

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