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    DTRO膜在垃圾滲透液中的應用

    2016-03-28 13:48:13
    1、垃圾滲透液水質特點

      垃圾滲透液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,含有多種毒性物質和致癌物質,是世界公認的污染威脅大、性質復雜、難以處理的高濃度廢水。

      滲透液的水質與進入填埋場的垃圾類別有直接聯系,發達國家如德國、日本垃圾分類較好。以使用DTRO膜工藝較多的德國為例,德國垃圾填埋場對有機質的填埋比例進行了嚴格限制,因此BOD5很低,典型的滲透液成分如下:

      表1德國垃圾滲透液水質

      Table 1 Leachate quality in Germany

      指標 電導率(μS/cm) BOD5(mg/L) COD(mg/L) NH3-N(mg/L)

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

      我國除北京、上海、深圳等少數城市做了垃圾分類試點以外,其它絕大部分城市垃圾沒有分類,同時我國各地氣象條件各異域,因此我國垃圾滲透液的水質與德國比,相差較大,有如下特點:

      1)、填埋初期NH3-N濃度高,可以到3000mg/L以上,BOD5/COD值較高可達0.5以上,可生化性好,碳源充足,較易處理。

      2)、隨著填埋時間的變化(通常5年左右)BOD5的濃度快速下降、COD的濃度緩慢下降,仍然保持較高濃度, BOD5/COD值較低,可生化性差,部分有機物(中等分子量的灰黃霉酸類物質)難生物降解;NH3-N濃度保持在1000mg/L左右,C/N比低,處理難度大。

      3)、重金屬:一般滲透液中的重金屬含量很低,不會超過排放標準,但當工業垃圾與生活垃圾混合填埋時,重金屬溶出數量會增加,與各地實際情況有關。

      我國垃圾滲透液水質與德國相差很大, BOD5濃度高很多,可生化性相對要好,特別是填埋初期。

      2DTRO膜工藝分析

      從201171日起,現有的所有滲透液處理出水按新標準《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)執行,新標準對COD,總氮、重金屬及外運處理等方面提出了更為嚴格的要求,根據滲透液的水質特點,有機物和氨氮是國家排放標準規定的兩個主要去除目標,它決定了滲透液處理工藝的建設成本和運行費用。

      201041日起實施的《生活垃圾填埋場滲透液處理工程技術規范》(HJ 564-2010),提出了生化處理+膜過濾的原則性處理流程。

      目前大多數垃圾填埋場濾液處理工藝為以下兩種:全膜過濾(DTRO)工藝和生化處理+膜過濾工藝,本文主要對全膜過濾(DTRO)工藝進行分析。

      2.1國外DTRO工藝運行情況

      1988年頗爾水技術公司在德國首次推出DTRO裝置用于垃圾滲透液處理,在德國應用較多,因此以德國的實際應用為例進行介紹。德國垃圾填埋場對有機質的填埋比例進行了嚴格限制,滲透液成分相對簡單,收集的垃圾滲透液一般先經過預處理,再進入反滲透系統,同時對濃縮液進行處理,該技術取得了很好的應用效果。

      兩級DTRO系統具有以下優點:

      1)、預處理系統簡單,滲透液通過保安過濾器(精密過濾)即可進入DTRO系統。

      2)、抗沖擊負荷能力強、進水水質波動對其影響較小。

      3)、通過碟管式反滲透膜(DTRO)將滲透液分為濃縮液(污染物含量極高)和清水(含少量鹽)兩部分,是純物理分離。和生化處理比較,占地面積小、自動化程度高、對運行管理人員要求較低。

      4)、發生故障時,啟動和關閉時間短。

      5)、采用膜組件結構,容易改建和擴建。

      6)、縮短產生滲透液的時間,減少填埋場封場后的維護時間。

      由于國內滲透液水質濃度高,濃縮液沒采取處理措施直接回灌至填埋庫區,滲透過垃圾堆體,由滲透液收集系統收集再次排入調節池,進入滲透液處理站,是內部循環的,存在以下不足:

      1)、污染物的降解主要依賴于垃圾堆體,垃圾堆體處于厭氧環境,系統中主要是兩類細菌:產酸細菌(異養菌)和產甲烷菌(自養菌),產酸菌比產甲烷菌增長快,產甲烷菌對PH值較敏感,*適宜pH值范圍約在6.8~7.2之間,如果產酸菌增長過快,垃圾堆體的PH值將低于6.5,產甲烷菌會受到抑制,兩類細菌數量將不平衡(新鮮滲透液含有較高濃度的VFA,可生化性好,因此產酸菌增長很快,這種情況更容易出現),從而使滲透液停留在產酸階段,污染物不能徹底分解,導致DTRO系統進水的有機物濃度較高,加速DTRO膜的污染。

      2)、對于難生物降解的有機物和無機鹽類在系統內積累,反滲透系統進水濃度會越來越高。含鹽量越高滲透壓越高,進水壓力不變的情況下,產水量將降低。填埋初期滲透液濃度較低,產水率較高,通常可以達到80%,中后期降到70%,甚至更低,從而縮短膜的使用壽命,大幅提高運行費用。

    3)、濃縮液的回灌方式主要有三種:直接回灌至垃圾填埋層(垃圾在分層壓實期間,將滲透液澆灌在作業面上)、表面回灌(通常用穿孔管噴灌)、覆蓋層下回灌(在垃圾填埋中間覆蓋層下鋪設管網或利用導氣石籠回灌)。前兩種方式會加速惡臭氣體揮發、影響填埋作業,第三種方式容易形成短流(經導氣石籠、庫底滲透液收集系統直接進入調節池),污染物沒有經過垃圾層的有效降解。

     4)、回灌把滲透液中的有機物重新送回填埋場,加快了填埋場產氣速率,容易引發安全問題。

      2.3國內早期采用DTRO工藝的滲透液處理站運行情況

      國內早期(2003~2004)采用二級DTRO工藝的垃圾處理場滲透液處理站,經過幾年的運行均進行了技術改造,詳下表。

      表國內采用DTRO工藝的滲透液處理站改造情況

       項目 改造前處理工藝 改造后處理工藝

      重慶長生橋垃圾填埋場 二級DTRO 膜生物反應器(MBR)+二級DTRO

      北京安定垃圾填埋場 二級DTRO+高壓RO 膜生物反應器(MBR)+納濾(NF)+反滲透(RO)

      北京阿蘇衛垃圾填埋場 二級DTRO 厭氧+反硝化+硝化+膜生物反應器(MBR)+納濾(NF)+DTRO

      改造后的工藝保留DTRO處理單元的同時增加了生化處理單元。

      3改進措施

      針對兩級DTRO工藝的分析和參照國內早期采用DTRO工藝的滲透液處理站改造工藝,提出以下改進措施:

      1)、新建填埋場在回灌初期為防止產酸菌增殖過快,保持產酸菌和甲烷菌數量的平衡以保證垃圾堆體的降解效果、降低滲透液中有機污染物的濃度,可采用兩種方法:間斷回灌(短時間回灌后停止)、接種產甲烷菌。

      2)、填埋作業過程中,采取措施保證回灌的效果,延長滲透液在垃圾堆體中的停留時間,使污染物得到充分降解。

      3)DTRO處理單元前加生化處理單元,對于后期氨氮濃度高,碳源不足時,考慮外加碳源。

    4)、對濃縮液進行處理(Fenton試劑法、臭氧氧化法等),對于含有大量難生物降解的后期滲透液,效果更明顯,可降低DTRO系統的進水濃度,提高產水率、延緩膜污染,從而降低運行費用。


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