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    DTRO膜在垃圾渗透液中的应用

    2016-03-28 13:48:13  来源:深圳三养环保
    1、垃圾渗透液水质特点

      垃圾渗透液是一种成分复杂的高浓度有机废水,含有多种毒性物质和致癌物质,是世界公认的污染威胁大、性质复杂、难以处理的高浓度废水。

      渗透液的水质与进入填埋场的垃圾类别有直接联系,发达国家如德国、日本垃圾分类较好。以使用DTRO膜工艺较多的德国为例,德国垃圾填埋场对有机质的填埋比例进行了严格限制,因此BOD5很低,典型的渗透液成分如下:

      表1德国垃圾渗透液水质

      Table 1 Leachate quality in Germany

      指标 电导率(μS/cm) BOD5(mg/L) COD(mg/L) NH3-N(mg/L)

      数值 15000~20000 300~500 3000~5000 1500~2000

      我国除北京、上海、深圳等少数城市做了垃圾分类试点以外,其它绝大部分城市垃圾没有分类,同时我国各地气象条件各异域,因此我国垃圾渗透液的水质与德国比,相差较大,有如下特点:

      1)、填埋初期NH3-N浓度高,可以到3000mg/L以上,BOD5/COD值较高可达0.5以上,可生化性好,碳源充足,较易处理。

      2)、随着填埋时间的变化(通常5年左右)BOD5的浓度快速下降、COD的浓度缓慢下降,仍然保持较高浓度, BOD5/COD值较低,可生化性差,部分有机物(中等分子量的灰黄霉酸类物质)难生物降解;NH3-N浓度保持在1000mg/L左右,C/N比低,处理难度大。

      3)、重金属:一般渗透液中的重金属含量很低,不会超过排放标准,但当工业垃圾与生活垃圾混合填埋时,重金属溶出数量会增加,与各地实际情况有关。

      我国垃圾渗透液水质与德国相差很大, BOD5浓度高很多,可生化性相对要好,特别是填埋初期。

      2DTRO膜工艺分析

      从201171日起,现有的所有渗透液处理出水按新标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)执行,新标准对COD,总氮、重金属及外运处理等方面提出了更为严格的要求,根据渗透液的水质特点,有机物和氨氮是国家排放标准规定的两个主要去除目标,它决定了渗透液处理工艺的建设成本和运行费用。

      201041日起实施的《生活垃圾填埋场渗透液处理工程技术规范》(HJ 564-2010),提出了生化处理+膜过滤的原则性处理流程。

      目前大多数垃圾填埋场滤液处理工艺为以下两种:全膜过滤(DTRO)工艺和生化处理+膜过滤工艺,本文主要对全膜过滤(DTRO)工艺进行分析。

      2.1国外DTRO工艺运行情况

      1988年颇尔水技术公司在德国首次推出DTRO装置用于垃圾渗透液处理,在德国应用较多,因此以德国的实际应用为例进行介绍。德国垃圾填埋场对有机质的填埋比例进行了严格限制,渗透液成分相对简单,收集的垃圾渗透液一般先经过预处理,再进入反渗透系统,同时对浓缩液进行处理,该技术取得了很好的应用效果。

      两级DTRO系统具有以下优点:

      1)、预处理系统简单,渗透液通过保安过滤器(精密过滤)即可进入DTRO系统。

      2)、抗冲击负荷能力强、进水水质波动对其影响较小。

      3)、通过碟管式反渗透膜(DTRO)将渗透液分为浓缩液(污染物含量极高)和清水(含少量盐)两部分,是纯物理分离。和生化处理比较,占地面积小、自动化程度高、对运行管理人员要求较低。

      4)、发生故障时,启动和关闭时间短。

      5)、采用膜组件结构,容易改建和扩建。

      6)、缩短产生渗透液的时间,减少填埋场封场后的维护时间。

      由于国内渗透液水质浓度高,浓缩液没采取处理措施直接回灌至填埋库区,渗透过垃圾堆体,由渗透液收集系统收集再次排入调节池,进入渗透液处理站,是内部循环的,存在以下不足:

      1)、污染物的降解主要依赖于垃圾堆体,垃圾堆体处于厌氧环境,系统中主要是两类细菌:产酸细菌(异养菌)和产甲烷菌(自养菌),产酸菌比产甲烷菌增长快,产甲烷菌对PH值较敏感,*适宜pH值范围约在6.8~7.2之间,如果产酸菌增长过快,垃圾堆体的PH值将低于6.5,产甲烷菌会受到抑制,两类细菌数量将不平衡(新鲜渗透液含有较高浓度的VFA,可生化性好,因此产酸菌增长很快,这种情况更容易出现),从而使渗透液停留在产酸阶段,污染物不能彻底分解,导致DTRO系统进水的有机物浓度较高,加速DTRO膜的污染。

      2)、对于难生物降解的有机物和无机盐类在系统内积累,反渗透系统进水浓度会越来越高。含盐量越高渗透压越高,进水压力不变的情况下,产水量将降低。填埋初期渗透液浓度较低,产水率较高,通常可以达到80%,中后期降到70%,甚至更低,从而缩短膜的使用寿命,大幅提高运行费用。

    3)、浓缩液的回灌方式主要有三种:直接回灌至垃圾填埋层(垃圾在分层压实期间,将渗透液浇灌在作业面上)、表面回灌(通常用穿孔管喷灌)、覆盖层下回灌(在垃圾填埋中间覆盖层下铺设管网或利用导气石笼回灌)。前两种方式会加速恶臭气体挥发、影响填埋作业,第三种方式容易形成短流(经导气石笼、库底渗透液收集系统直接进入调节池),污染物没有经过垃圾层的有效降解。

     4)、回灌把渗透液中的有机物重新送回填埋场,加快了填埋场产气速率,容易引发安全问题。

      2.3国内早期采用DTRO工艺的渗透液处理站运行情况

      国内早期(2003~2004)采用二级DTRO工艺的垃圾处理场渗透液处理站,经过几年的运行均进行了技术改造,详下表。

      表国内采用DTRO工艺的渗透液处理站改造情况

       项目 改造前处理工艺 改造后处理工艺

      重庆长生桥垃圾填埋场 二级DTRO 膜生物反应器(MBR)+二级DTRO

      北京安定垃圾填埋场 二级DTRO+高压RO 膜生物反应器(MBR)+纳滤(NF)+反渗透(RO)

      北京阿苏卫垃圾填埋场 二级DTRO 厌氧+反硝化+硝化+膜生物反应器(MBR)+纳滤(NF)+DTRO

      改造后的工艺保留DTRO处理单元的同时增加了生化处理单元。

      3改进措施

      针对两级DTRO工艺的分析和参照国内早期采用DTRO工艺的渗透液处理站改造工艺,提出以下改进措施:

      1)、新建填埋场在回灌初期为防止产酸菌增殖过快,保持产酸菌和甲烷菌数量的平衡以保证垃圾堆体的降解效果、降低渗透液中有机污染物的浓度,可采用两种方法:间断回灌(短时间回灌后停止)、接种产甲烷菌。

      2)、填埋作业过程中,采取措施保证回灌的效果,延长渗透液在垃圾堆体中的停留时间,使污染物得到充分降解。

      3)DTRO处理单元前加生化处理单元,对于后期氨氮浓度高,碳源不足时,考虑外加碳源。

    4)、对浓缩液进行处理(Fenton试剂法、臭氧氧化法等),对于含有大量难生物降解的后期渗透液,效果更明显,可降低DTRO系统的进水浓度,提高产水率、延缓膜污染,从而降低运行费用。