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垃圾滲濾液膜處理濃縮液的減量化及處理工藝分析
來源: | 作者:200985930380911 | 發布時間: 2291天前 | 2705 次瀏覽 | 分享到:
 1、預處理+生物處理+雙膜法(NF+ RO)組合工藝
  組合工藝可滿足目前排放標準,該工藝生物處理部分根據進水水質不同,通常采用A/O、多級A/O或者厭氧+A/O的形式,生化出水采用UF(超濾)對活性污泥進行截留,組成MBR系統。生化出水根據排放要求采用NF(納濾)或者NF+RO(反滲透)的形式,《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008)頒布實施后,對大部分填埋場而言,深度處理采用單一NF工藝很難穩定達標,絕大部分采用NF和RO串聯的工藝形式。這一工藝在國內垃圾填埋場、焚燒廠、堆肥場及轉運站有著廣泛的應用,是目前較為普遍的垃圾滲濾液處理方式,經過近幾年的實踐,取得了良好、穩定的效果。
  
  1、預處理+生物處理+雙膜法(NF+ RO)組合工藝
  組合工藝可滿足目前排放標準,該工藝生物處理部分根據進水水質不同,通常采用A/O、多級A/O或者厭氧+A/O的形式,生化出水采用UF(超濾)對活性污泥進行截留,組成MBR系統。生化出水根據排放要求采用NF(納濾)或者NF+RO(反滲透)的形式,《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008)頒布實施后,對大部分填埋場而言,深度處理采用單一NF工藝很難穩定達標,絕大部分采用NF和RO串聯的工藝形式。這一工藝在國內垃圾填埋場、焚燒廠、堆肥場及轉運站有著廣泛的應用,是目前較為普遍的垃圾滲濾液處理方式,經過近幾年的實踐,取得了良好、穩定的效果。該工藝工程造價為7萬~11萬元/m3,單位水量的直接運營成本為20~30元/m3。其中前端生物處理有效提高了系統的耐沖擊負荷的能力,再經過后端的膜處理后出水水質較好,但是該工藝運行較為復雜、工藝鏈長,對操作人員素質要求較高,因此在小型填埋場的滲濾液處理工程中應用較少。
  此外,采用膜技術以后,在NF單獨運行時系統回收率在80%左右,兩者串聯運行理論上統最高回收率為68%,實際運行很難達到理論水平,系統回收率在60%左右。有20%~40%的濃縮液難以處理,目前多回灌到垃圾填埋場中或外運至污水處理廠。
  2、兩級DTRO(碟管式反滲透)工藝
  DTRO反滲透膜工藝屬于專利技術,在德國滲濾液處理中有大量的應用,在國內也有一些案例,尤其是小型填埋場由于設備具有便于啟動、運行、自動化程度高的優勢,應用廣泛。兩級DTRO工藝的核心為DTRO成套設備。該成套設備采用碟片豎向擠壓形式組成膜柱,不同于目前的螺旋卷式膜組件。特殊的工藝設計,使得該膜組件進水流道寬度達到1 mm,能夠承受較高的懸浮物濃度。該工藝具有流程簡單、占地面積小、施工周期短和不需要太多調控的優點。設備單位水量工程造價5萬~8萬元/m3,單位水量直接運行成本25~35元/m3(未包括濃縮液處理)。
  DTRO系統主要存在系統回收率低和化學清洗頻繁的問題。通常兩級DTRO系統設計回收率在70%~75%,由于水質的波動及結垢的影響,系統產水率會逐步下降,實際回收率在50%~60%,產生約40%的濃縮液無法及時處理。DTRO成套設備分為酸洗和堿洗兩種工況,通常堿洗 4~7 d,酸洗 8~14 d/次,頻繁清洗需要消耗大量的藥劑以及影響設備的連續運行。
  膜處理濃縮液減量化工藝途徑
  由于滲濾液膜處理濃縮液含有大量易結垢離子,且很難提取利用,本著減量化、再處理的原則,從整個工藝入手減少濃縮液的產量,再考慮處理問題。
  1、提高系統回收率,降低濃縮液的產率
  目前,整個滲濾液處理系統的回收率理論上在63.75%~68%,實際運行在60%左右。系統回收率低已成為制約滲濾液處理工藝發展的瓶頸問題。回收率低的主要原因是膜處理工藝的串聯,逐級濃縮確保了水質的穩定、可靠,但造成了濃縮液的逐級產生。由此可見,通過降低膜工藝串聯的數量或改變膜工藝形式來提高系統的回收率,具有可行性。推薦的膜工藝形式主要有MBR+RO和MBR+DTRO兩種工藝形式。MBR+RO工藝系統回收率可達75%左右,但由于反滲透缺少了納濾預處理,且MBR出水中含有大量的易結垢物質,因此后續反滲透極易污染,需頻繁清洗,造成設備開機率低。MBR+DTRO工藝由于DTRO的特殊構造和高壓,因此回收率更高,穩定在80%左右,水質較好時可達85%。但DTRO設備造價昂貴,且運行阻垢劑、清洗劑的專一性導致難以廣泛應用。
  2、采用非膜工藝,從源頭避免濃縮液的產生
  從工藝源頭入手,生化后端采用非膜工藝可避免濃縮液的產生。具有可實施的工藝為高級氧化處理與生化處理的高效集成處理技術,典型應用為“AT-BC系統+二級Fenton(芬頓)+二級BAF(曝氣生物濾池)”組合工藝,這一工藝最主要的特點是不采用膜工藝,因此無濃縮液產生。由于滲濾液水質的復雜多變,加之不同地區的氣候條件,這一工藝能否大面積推廣還需要時間的觀察和考驗。
  另一方面,由于AT-BC系統為專有技術,且需培養專門的Bacillus菌群和專一的營養液,使得該技術不具備大面積推廣空間。根據這一特性,結合目前具有廣泛工藝基礎的MBR工藝,建議將工藝優化為MBR+NF+ 高級氧化組合工藝。NF濃縮液采用絮凝沉淀后回流至調節池的工藝形式。這樣就從源頭避免了RO濃縮液的產生,唯一的濃縮液為NF濃縮液。NF濃縮液通過絮凝沉淀將腐殖質去除,可有效解決鹽分的累積問題。這一修正工藝相對于原工藝系統更加穩定、可靠,也更具可行性。
  膜處理濃縮液處理處置工藝探討
  1、 NF濃縮液處理工藝
  滲濾液NF濃縮液的主要處置辦法是回流到調節池,通過調節池長時間的厭氧作用,將NF濃縮液中難生物降解物質轉化為可生物降解物質。NF濃縮液中主要含有腐殖酸、富里酸等長鏈難生物降解物質和二價離子。根據這一特性,目前較為可行的工藝為絮凝沉淀+高級氧化,處理出水不能達標排放,可回流至調節池再處理。經過處理后回流的NF濃縮液可避免直接回流帶來的腐殖質和二價鹽累積問題。通過絮凝沉淀作用,將腐殖質和二價離子以沉淀的形式排出,通過高級氧化的氧化作用將部分難生物降解物質氧化。
  2、RO濃縮液處理工藝
  RO濃縮液的處理一直是行業難點問題,目前尚無可靠、穩定的工程案例。反滲透濃縮液中主要物質為鹽分,同時含有大量的氯離子,根據鹽分比較穩定的這一特性,工藝采用再濃縮后采用熱處理(蒸發、焚燒)的辦法比較可行。再濃縮可采用高壓反滲透或正滲透處理工藝,熱處理的主要工藝路徑有焚燒和蒸發兩種,焚燒可結合垃圾焚燒廠焚燒爐,采用“噴入垃圾焚燒爐焚燒處理”和“焚燒+尾氣凈化處理排放”等工藝。蒸發濃縮方面,包括“蒸發濃縮+二次蒸汽焚燒排放”和“蒸發濃縮+冷凝液排放+殘渣處置”等方式。這些處理技術,在近幾年得到了不同程度的發展,也有了一定的工程實踐,但要大面積推廣,在技術方面還有一定的困難。主要原因在于無論是焚燒還是蒸發,能耗都非常大,且設備結垢嚴重、清洗頻繁,很難連續可靠運行。此外還有殘渣的處置和鹽分轉移的問題。如采用焚燒工藝將鹽分轉移到焚燒灰渣,將大大增加焚燒灰渣的處理和利用難度。如采用再濃縮+蒸發工藝,得到結晶鹽和最終殘液,會面臨混合鹽處理、處置問題。殘渣固化也面臨固化穩定性問題,需采用瀝青、塑料等不溶性固化處理后才能填埋。
  結論和建議
  (1)垃圾滲濾液具有大量工程實踐經驗的兩種工藝為預處理+生物處理+雙膜法組合工藝和碟管式反滲透工藝。兩種工藝均能滿足排放標準,但均不同程度地帶來了濃縮液難處理處置的問題。
  (2)預處理+生物處理+雙膜法組合工藝在垃圾滲濾液的處理工程中有著廣泛的應用,該工藝具有抗沖擊負荷能力強、出水水質穩定、處理效果好的優點,但系統回收率在60%左右,有20%~40%的濃縮液難以處理。
  (3)濃縮液的處理處置難度很大,可以優化目前工藝,先減量化再處理。可從完善“預處理+MBR+NF/RO”組合處理工藝入手,采用MBR+DTRO工藝和生活后端采用非膜工藝即高級氧化與生化處理高效集成,從而從源頭避免濃縮液的產生。NF濃縮液可采用絮凝沉淀+高級氧化工藝處理,出水不能滿足排放要求,回流至調節池,避免NF濃縮液直接回流調節池帶來的二價離子累積問題。RO濃縮液處理處置難度極大,目前尚無穩定、可靠的處理工藝。
  (4)目前國家標準、規范對濃縮液的處理尚未明確,建議明確濃縮液處理最終要求,才能發展高效的濃縮液處理技術。
  (5)滲濾液源頭減量是解決滲濾液問題的可行之路,包括降低垃圾含水率,降低填埋垃圾的有機質含量,填埋作業覆蓋及雨污分流等。