垃圾填埋场渗滤液处理工艺比较研究

  • 发布日期:2018-05-12
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新修订的2008年《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)出台后,对垃圾渗滤液中的主要污染物支部提出了更为严格的排放要求。本文在分析垃圾渗滤液来源及特征的基础上,比较了三种常用的渗滤液处理工艺,分析了优势和不足,为实际应用提供参考。

渗滤液.处理

1垃圾渗滤液来源及特质

1.1垃圾填埋处置情况

垃圾渗滤液(以下简称“渗滤液”)是由大气降雨和径流、垃圾有机物中本身的含水、填埋后由于微生物的厌氧分解作用而产生的液体[1]。随着改革开放的不断深入,以及城市化进程的加快,城镇垃圾产生量逐年增加,成分越来越复杂,成为制约城市可持续发展的重要因素之一。目前,我国城市垃圾处理的方式主要有堆肥、焚烧、卫生填埋等,其中,卫生填埋技术较为成熟,处理费用低,易管理等优势,得到了广泛的应用。截至2015年,我国城市生活垃圾填埋设施640座,填埋处理垃圾总量为1.15亿吨,较上一年度增加了0.08亿吨,随着设施数量和处理总量的持续增长,垃圾填埋仍然是我国城市生活垃圾处置的主要方式。

垃圾本身含有大量水分,垃圾填埋场受降雨和地表径流等因素影响,经过生化过程后形成成分复杂、不易降解的高浓度渗滤液。渗滤液处置不当会产生二次环境污染,影响地表水、地下水和土壤等。因此,渗滤液处置研究成为垃圾卫生填埋的重要研究课题之一。

1.2渗滤液来源

渗滤液系因垃圾经堆积、填埋后因压实和生物降解使垃圾中原含水分、垃圾降解反映生成的水等经过垃圾层过滤后渗出的污水。因此,从渗滤液的生成机理来看,其来源主要有:降水、地表径流、垃圾水分、垃圾覆盖材料中的水分、垃圾降解生成水分、垃圾蒸发产生的水分等等。

1.3渗滤液水质特点

根据垃圾填埋场的建设“年龄”长短,大致可以将渗滤液分为“年轻”渗滤液(5年以下)和“年老”渗滤液(5年以上)两大类。其中,“年轻”渗滤液水质pH值较低,而COD、BOD、BOD/COD比值以及重金属离子浓度等含量均较高;“年老”渗滤液水质pH值接近中性,COD、BOD、BOD/COD比值较低,氨氮浓度较高,且重金属离子浓度会开始逐渐下降。此外,渗滤液水量变化大,水质受垃圾成分、处理规模、填埋工艺及年限等因素影响,变化幅度也很大[2]。

2垃圾渗滤液处理工艺应用

渗滤液中的主要污染指标为COD、BOD、氨氮以及重金属离子,有机物浓度、色度较高,且对生物处理具有较强的抑制作用,因此,渗滤液处理工艺选择应坚持适应性强、运行稳定等基本要求。目前,渗滤液的工艺路线主要为:预处理+生化处理+深度处理。

2.1生物处理+膜深度处理工艺

(1)工艺流程:预处理—微生物处理—膜吸附过滤。(2)典型工艺:中温厌氧系统+MBR+RO。(3)工艺内容:渗滤液通过调节池流入到中温厌氧池,经大分子有机污染物降解后进入缺氧段MBR反映器中,与回流水混合进入好氧段MBR进行曝气,去除渗滤液中的TN,好氧池出水进入MBR分离器,将分离的污泥浓液回流至MBR缺氧段,MBR出水进入反渗透系统,渗滤液经反渗透处理后实现达标排放。

厌氧+MBR+RO处理工艺

2.2全膜吸附过滤处理工艺

(1)工艺流程:预处理—两级反渗透膜过滤。(2)典型工艺:两级DTRO反渗透处理工艺。(3)工艺描述:垃圾填埋场渗滤液原液经由调节池进入到高压泵后,通过循环高压泵进入到一级DTRO反渗透膜过滤,出水后进入到二级DTRO反渗透系统,经两级反渗透过滤后出水达标排放,循环进入到系统进行处理。一级浓液回灌垃圾填埋区进行集中处理,二级浓液回流到总进水口,系统总产水率在60%左右。

2.3低耗蒸发+离子交换处理工艺

(1)工艺流程:预过滤—蒸汽压缩分离水—吸收气体氨。

(2)典型工艺:MVC蒸发+DI离子交换。

(3)工艺内容:填埋场垃圾渗滤液经调节池过滤器在线反冲过滤,除去渗滤液中的SS、纤维,提高去除效率,再经MVC压缩蒸发原理,将渗滤液中的污染物与水分离,实现水质净化效果。通过特种树脂去除蒸馏水中的氨,达到水质的全面达标排放。在MVC蒸发过程中排出挥发性气体氨,利用DI系统吸收渗滤液中剩余盐酸气体。

两级DTRO处理工艺

3三种工艺应用比较

目前,生物处理+膜深度处理工艺、全膜吸附过滤处理工艺、低耗蒸发+离子交换处理工艺等三种工艺在渗滤液处理中的应用较为广泛,在实际应用中有着各自的优点和不足。主要表现在:

(1)生物处理+膜深度处理工艺:其工艺原理为生化反映和物理处理工艺,由于生化系统运行过程中受到的影响因素较多,需要各单元之间密切协调配合,该工艺自控程度较高,技术风险较低,但对“老龄化”渗滤液处理难度较大。因此,总体来看该工艺投资较低,主体设备多为国产,污染物总量能够达到很好削减效果,管理较便捷。该工艺的不足之处在于出水率较低,增加了回灌的难度;生物处理效果不稳定,生物菌种需要培养、驯化,增加了运行成本;对“老龄化”渗滤液的生化效果极差;运行不能长时间停运,需要连续运行[3]。

(2)两级DTRO反渗透处理工艺:该工艺具有操作简便,能够间歇式运行,自动程度高,易于维护管理;膜产品类型多。其不足之处在于对渗滤液原水水质较为敏感,出水率容易受到SS、电导率以及温度等因素的影响;两级反渗透处理工艺中,前级预处理缺乏,容易导致反渗透膜堵塞,更换频率高,增加处理成本;出水率低(正常状态下为55%-70%),回灌难度大,增加运行成本。

(3)MVC蒸发+DI离子交换处理工艺。该工艺的优势在于受渗滤液的原始水质影响较小,出水率高,通常以可以达到90%,能够做到间歇式运行,自控程度较高、维护简单;浓液量较少。不足之处是蒸发工艺实际应用较为复杂,电耗等能耗较高,维护成本较大;设备材质要求较高,尤其是要具有较强的耐强酸、强碱腐蚀性;运行设备噪声较大;后期蒸发罐清洗频次较大,药剂成本高。

4结语

垃圾填埋场渗滤液处理是垃圾填埋场防止发生二次污染的重要一个环节,从渗滤液的来源及其特征来看,其主要来自降水和地表径流等,主要的污染指标为COD、BOD,渗滤液处理工艺选择要求适应性强、运行稳定。

从三种常规的渗滤液处理工艺的对比来看,无论是业主单位,还是设计部门在推荐工艺选用时要综合考虑,其中,中温厌氧系统+MBR+RO工艺运一次性投资成本和后期的运行维护成本较少,尤其是在五年后分期进入中温厌氧段,节省了一次性的投资成本。

MVC蒸发+DI离子交换处理工艺的投资成本要求较高,但对于渗滤液的可生化性较差的填埋场适宜选用,出水率较高。两级DTRO反渗透处理工艺相对来说,管理简便,适用于资金充裕的小型填埋场的渗滤液处理

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