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    垃圾滲濾液處理工藝比選、工藝選擇的原則

    來源:   作者:  時間:2016-07-30  瀏覽:次


    滲濾液處理工藝的現狀評述:以前采用的自然降解凈化法因對環境污染嚴重,已不允許再使用。目前主要采用人工降解凈化法,它利用滲濾液的可生化性,通過人工設置的設施、設備,讓滲濾液通過厭氧、好氧以及靜置、沉淀等方法得到凈化,達到有效地消除滲濾液污染環境的目的。國內外的主要處理方案分為:場外處理和場內處理。

    場外處理主要指垃圾滲濾液與城市生活污水合并處理,利用生活污水對高濃度的垃圾滲濾液進行稀釋,然后進行處理,這種方法可以節省單獨設立垃圾滲濾液處理系統的費用,而且可以降低滲濾液處理成本。缺點是垃圾滲濾液的輸送造成比較大的經濟負擔,而且滲濾液所特有的水質特征會對城市生活污水處理廠的運行造成沖擊,甚至破壞城市污水處理廠的正常運行。

    場內處理主要指滲濾液向庫區噴灑,或者在附近建立一座污水處理廠,從經濟上考慮不大適合。

    垃圾滲濾液的處理是城市生活垃圾衛生填埋工程必不可少的部分,目前垃圾滲濾液的處理方法主要是生物處理、物化處理和土地處理。

    土地處理

    土地處理主要通過土壤顆粒的過濾,離子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮顆粒和溶解成分。通過土壤中的微生物作用,使滲濾液中的有機物和氨氮發生轉化,通過蒸發作用減少滲濾液量。目前用于滲濾液處理的土地法主要是回灌和人工濕地。

    滲濾液回灌作為填埋場滲濾液處理方法之一,目前在國外已得到廣泛應用。據估計,英國50%的填埋場進行了滲濾液回灌。對回灌法的研究國內也有較多,對其去除機理,國內有人作過實驗研究,詳細研究了滲濾液回灌的影響因素,發現在實驗所用的亞粘土中加入一定比例的細砂,改善了覆蓋土層的透水性和透氣性。當進水負荷為6.6~115g/(m2•d)時,運行兩個月,COD去除率可到98%左右。

    回灌法在國內一些滲濾液處理中開始生產性應用。人工濕地是近幾年出現的一種新處理工藝。對于垃圾滲濾液的處理,國外應用較多。TjasaBulc建造一個450m2的人工濕地對滲濾液處理進行研究,結果發現COD去除率為68%、BOD5去除率為46%、NH3-N去除率為81%、Fe去除率為80%。CraigD.Martin建造一種長度與寬度比為10∶1,深度為0.5m,種植了各種水草的人工濕地,并進行了處理營養物質的研究。

    美國紐約州Ithaca填埋場在1989年開始采用潛流式濕地處理垃圾滲濾液。北歐芬蘭Escambia的Perdido填埋場在寒冷的氣候條件下運行人工濕地系統至今已經有13年的歷史,仍然可以正常的發揮功用。挪威、加拿大、英國、斯羅文尼亞和波蘭等許多國家都成功地應用了人工還比較少。

    土地處理系統多用于城市污水處理,在垃圾滲濾液的處理中的應用比較少,施澆垃圾滲濾液后土壤的養分含量提高,通氣空隙增多,土壤的肥力明顯提高,但是對于垃圾滲濾液中的重金屬和有毒有害物質則無法處理。

    滲濾液的物化處理

    物化處理方法主要是利用物理和化學手段去除廢水中的污染物,其主要運用于滲濾液處理中的方法有:活性炭吸附、化學沉淀、密度分離、化學氧化、化學還原、膜滲析、汽提、濕式氧化等多種方法。和生物法相比,物化法受水質、水量變化影響小,出水水質穩定,尤其對BOD/COD較低而難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果。由于物化法處理費用較高,一般用于滲濾液預處理或深度處理。

    活性炭用于垃圾滲濾液處理的狀況

    利用吸附作用進行物質分離已經有很長的歷史,常用的吸附劑有活性炭、沸石、粉煤灰及城市垃圾焚燒爐底渣等。在滲濾液處理中,吸附劑主要用于脫除水中難降解的有機物、金屬離子和色度等。用鋁土礦吸附滲濾液,有48.93%的有機物被去除。若用生物活性顆粒炭,即在活性炭上馴化培養生物膜降解滲濾液中有機物。實驗表明。用生物活性炭吸附處理滲濾液或者高濃度的有機廢水具有很大的潛力。

    混凝法在垃圾滲濾液處理中的應用狀況

    用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺,復合混凝劑(90%PAC+10%PAM)及試劑A(一種殼聚糖)等4種混凝劑在不同的pH及不同的投加量的情況下,對垃圾滲濾液COD的去除效果進行了比較分析。垃圾滲濾液原液CODCr濃度為3927mg/L。實驗結果為,在pH值5.5至8時,復合混凝劑投加量為400mg/L時,對COD的去除率分別為38.63%和37.84%;試劑A在pH為8,投加量為100mg/L時,對COD的去除率達到39.85%。

    物化法和生物處理相比,物化法受水質水量的影響程度較小,出水水質比較穩定,尤其對BOD5/COD比值較低,對難以生物處理的垃圾滲濾液,有較好的處理效果。理論上講物化處理可以去除廢水中的所有污染物,所以物化處理一般作為垃圾滲濾液處理中的預處理和深度處理,前期的物化預處理可以去除大部分垃圾滲濾液中的有毒金屬離子和SS。物化處理還能去處一些很難生物降解的有機物(腐植酸、富烯酸和鹵代烴類化合物),所以物化處理方法又常放在垃圾滲濾液的深度處理中。

    國外對于物化處理的方法研究的也比較多,并且多為膜處理、光催化氧化等,比較先進的化學技術的研究。G.Baccmgarten和C.F.Serfriend以纖維過濾膜取代反滲透膜,對滲濾液后處理進行了研究,結果認為前者更經濟。Soo-M.Kim等則以經典的Fe2++H2O2反應與紫外光結合,進行滲濾液處理的研究,其COD去除率不低于70%,當光輻射為80kW/m3時可以提高氧化率6倍,當光輻射提高到160kW/m3時,降解速率會提高1倍。

    生物處理

    垃圾滲濾液的生物處理主要是指依靠處理系統中的微生物的新陳代謝作用以及微生物絮體對污染物的吸附作用來去除滲濾液中的有機污染物的廢水處理方法,可分為厭氧和好氧處理兩種。國內外用于垃圾滲濾液處理的方法主要有厭氧處理系統、好氧處理系統等處理方法。

    最普遍的滲濾液處理方法包括延時曝氣、生物轉盤以及曝氣穩定塘,這些方法對降低垃圾滲濾液中的BOD5、COD和氨氮都取得一定的效果,還可以去處另一些污染物如鐵、錳等金屬離子。

    目前,國內外處理垃圾滲濾液主要為生物處理方法,生物方法對于易生物降解的廢水可以有很好的去除效果,而且工藝比較成熟、運行費用較為低廉。但是對于濃度很高、可生化性較差的有機廢水來講,采用常規的生物處技術難以達到令人滿意的效果。垃圾滲濾液中COD、氨氮、金屬離子濃度都很高,這些特點均限制了常規的生物處理方法在垃圾滲濾液處理中的運用。

    如果在處理系統中提高污泥濃度,延長污泥停留時間,可以提高廢水的處理效果。提高污泥濃度可以使系統中污泥負荷降低,提高系統對廢水中有機物的去除效果。延長污泥停留時間會使系統中的微生物種群發生變化,有利于硝化菌的生長和馴化具有去除難降解有機物能力的新型菌種。

    近年來,國內外出現了一種新型的水處理技術――膜生物反應器(TMBR)。TMBR是膜分離技術和活性污泥法相結合的一種新型水處理技術,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應器中,實現水力停留時間和污泥齡的完全分離,從而保證了系統中維持高濃度的污泥齡很長的活性污泥。由此可見,TMBR對于處理難降解的有機廢水和高濃度氨氮廢水方面有著很大的優勢。

    膜法

    膜法包括:超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透(RO)等,主要優點是:

    一是過濾精度比較高,膜的孔徑比較小,特別是反滲透膜孔徑一般在0.1μm~1μm,能去除細菌、微生物、溶解鹽等。目前在海水淡化,純凈水、高純水、物料分離、濃縮中廣為應用。二是運行不容易受環境的影響,對反滲透影響比較大環境因素主要是壓力,溫度、進水水質。這些量可以測量,并且可以控制。

    但膜技術也有其不足之處主要有:

    第一,當進水污染物濃度較高時,進水的滲透壓就特別高,就需要進水有較高的壓力克服滲透壓,才能實現物料分離。因此,其在處理污染物濃度較高的廢水時其運行壓力高,能耗大。特別是對于反滲透,它的運行壓力比較高,能耗較大。納濾系統則相對反滲透系統運行壓力低,能耗較小。

    第二,也是最為重要的一方面就是:膜法是一種純粹的物理分離,因此膜法本身不能消解污染物,它只能把水和污染物分離,而不能降解污染物,更不能實現污染物的無害化和資源化。其分離處理出來的污染物濃度是進水濃度的3~5倍,這種濃溶液比原液更難處理,更容易造成環境的破壞。

    正是因為膜法這種特點,使其較多的應用于物料的濃縮,回收,而很少單獨應用于高濃度有機物廢水的處理,其只能在高濃度有機廢水的處理中起輔助作用。且反滲透積累鹽分,增大電導率。

    厭氧+好氧法+膜法

    厭氧處理法以厭氧反應器的應用最為廣泛,目前實際用于生產的主要有普通厭氧反應器、升流式厭氧污泥床(UASB)、內循環厭氧反應器(IC)、厭氧流化床反應器、厭氧固定床反應器(厭氧濾池AF)、厭氧旋轉接觸反應器以及上述反應器的組合型如厭氧復合反應器(UBF)等;

    好氧處理法主要有A/O-TMBR生化反應池法、A/O法,TMBR法、生物膜法等,對于垃圾滲濾液處理,目前常用的好氧法主要為具有延時曝氣功能的A/O-TMBR生化反應池與TMBR法。

    膜法,特別是納濾(NF),過濾孔徑在1μm,可以去除水中粒徑較小的雜質,且運行壓力較低。因此,將把它作為終端工藝應用在滲濾液處理工程中,和反滲透膜(RO)結合使用,可以確保滲濾液處理系統最終出水指標達到循環水系統補充水使用要求。

    該工藝在充分利用生化處理能夠比較徹底的降解有機物的特點,可以最大限度的降解污染物,使其減量化,特別是厭氧反應產生的生物氣體是一種比較環保的能源,這樣就是污染物資源化。同時,利用膜法這種處理精度高的物化處理方法,可以有效的保證出水的水質,特別是對于垃圾滲濾液這種污染物含量較高的廢水。

    因此,采用該工藝組合處理高濃度的垃圾滲濾液是目前確保出水穩定達標的最可行技術路線,CODcr、BOD5、氨氮和色度的去除率均很高,完全可以達到國家有關的排放標準。該工藝是目前不管在國外還是在國內應用最多的,工程經驗比較豐富的滲濾液處理方法。

    A/O+膜法

    A/O法采用較高的污泥濃度,去除90%左右的COD與NH3-N,這種方法在日前的工程實例中可以達到更好的處理效果與更長更穩定的運行效果。

    基于以上的評述,本項目擬采用厭氧處理法的工藝。

    總體來講,充分認識滲濾液的特點,結合當地實際情況,盡可能采用先進、穩定、高效的工藝技術至關重要。

    垃圾滲濾液工藝選擇的原則

    應該選擇能夠實現污染物減量化、無害化、資源化的工藝,真正的徹底的減小、消除污染物對環境的危害。

    處理工藝不但能夠有效的降解有機污染物,同時還能夠處理那些不能為生物所降解的污染物,避免其對環境的再次污染。

    垃圾滲濾液中無論是有機物COD、BOD5,還是NH3—N、色度等,濃度都很高,因此要盡可能地選擇高效處理組合工藝,縮短工藝流程、降低工程投資,節省電耗及運行費用,降低運行成本,并且保證處理效果能達到排放要求。

    根據垃圾滲濾液水質、水量變化較大的特點,選取的工藝必須具有較強的適應性和操作上的靈活性,并且能夠容易進行處理參數的調整,以應對水質、水量變化的沖擊。

    滲濾液處理工藝流程

    工藝流程

    針對垃圾滲濾液的特點,并結合垃圾處理場的地理位置,經各種處理工藝的技術、經濟比較最終確定工藝如下:

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    工藝流程說明

    垃圾焚燒發電廠的垃圾滲濾液經專用的收集管道匯入調節池,滲濾液經過調節池反應后進入混凝沉淀池。從混凝沉淀中污泥經過管道送至污泥池,出水自流至均衡池,由泵提升進入厭氧反應器中發生反應,然后流入一級A/O。通過一級A/O降解90%以上有機物以及氨氮,然后進入二級A/O處理單元。

    二級A/O處理單元的降解其余的有機物以及氨氮。TMBR系統外置于A/O池,實現泥水分離,保證TMBR出水的穩定性。TMBR的產水通過設置在納濾進水箱后的提升泵增壓進入NF系統。NF系統對于二價離子有著很好的截流作用,工程實例表明NF膜對于二價離子的截流可以達到80%以上,同時對于NH3-N的截流效率也有15%左右,保證了系統處理的穩定性,同時也為RO膜組件的長期正常使用奠定了基礎。經過NF系統處理后,RO系統的使用壽命可以達到3年以上。

    A/O池產生的剩余污泥進入污泥他,經濃縮、脫水處理后的污泥會經過飛灰固化、入爐焚燒、外運。
     

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