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垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的深度處理

時間:2018-11-06 13:29

來源:涂海橋

作者:涂海橋

  隨著城市規模的擴大和人口的增多,生活垃圾的產生量也迅速地增長。根據《城市生活垃圾管理辦法》的要求,城市生活垃圾的治理實行減量化、資源化和無害化的原則,采用填埋、堆肥、焚燒等方法對生活垃圾進行處理。但是無論采用何種方法,均會產生垃圾滲濾液,若不加處理而直接排入環境當中,會造成嚴重的環境污染。本文以某垃圾焚燒發電廠產生的垃圾滲濾液為例,分析了垃圾滲濾液的深度處理工藝與技術。

  1 垃圾焚燒廠滲濾液特點分析

  1.1 滲濾液的水量特點

  垃圾滲濾液主要來源于儲運過程中滲入雨水和地表水、垃圾發酵分解產生的水分和垃圾本身所含的水分,一般認為滲濾液產量是垃圾處理量的10%~20%。滲濾液的產生量隨季節變化明顯,在冬季一般為生活垃圾量的8%~10%;夏季一般為生活垃圾量的12%~15%左右,暴雨時高達生活垃圾量的20%~25%。

  焚燒工藝的不同對滲濾液的產生量也存在一定的影響,使用循環流化床工藝的,垃圾經過預處理后就直接進入鍋爐焚燒,無需對垃圾進行堆酵和儲存,因此產生的垃圾滲濾液會相對較少[1]。使用爐排爐工藝的,由于新鮮垃圾焚燒熱值較低,需要對生活垃圾進行2~4d的堆酵后再進行焚燒處理。經研究發現,堆酵48h析出的垃圾滲濾液量為生活垃圾中堆酵可析出的滲濾液量的99%。

  1.2 滲濾液的水質特點

  通過對垃圾焚燒廠滲濾液水質特性的分析可以看出,焚燒廠滲濾液主要有以下特點:

  (1)垃圾滲濾液中不僅含有有機物,還含有油、氨氮、重金屬等污染物,水質水分復雜,濃度變化大。

  (2)焚燒廠垃圾滲濾液大多是當天產生的,未經厭氧發酵、水解、酸化過程,內含多種難降解有機物,具有COD、BOD5濃度極高、毒性大、難處理等特點。

  (3)垃圾滲濾液中的微生物營養元素比例失調,在系統調試啟動的時候,需要加入一定量磷酸二氫鉀,以補充磷營養元素。

  (4)垃圾焚燒廠滲濾液的氨氮值在1.2g/L以上。

  2 項目概況

  要求達標產水量不低于308m3/d,即深度處理系統的總回收率不低于70%,出水水質出水水質執行《城市污水再生利用 工業用水水質》(GB/T19923-2005)中敞開式循環冷卻水水質標準,濃水采用回噴焚燒處理,不考慮濃水單獨處理方案。

  項目設計采用“機械過濾+調節池+混合反應沉淀池+厭氧系統+A/O系統+生物反應器(TMBR)+納濾系統(NF)+反滲透系統(RO)”工藝,以滿足垃圾滲濾液水量變化大、較強的抗沖擊負荷能力、高負荷處理能力、高氨氮處理能力、重金屬離子和鹽分含量高的問題。

  3 膜工藝設計

  3.1 膜生化反應器

  大量的微生物(活性污泥)在膜生物反應器內與基質(滲濾液中的可降解有機物等)充分接觸,通過氧化分解作用進行新陳代謝以維持自身生長、繁殖,同時使有機污染物降解。膜組件對滲濾液和污泥的混合液進行固液分離。污泥被濃縮后返回生物反應器,從而避免了微生物的流失。膜組件相當于傳統工藝的二沉池,但是克服了傳統二沉池的很多缺點[3]。

  膜生物反應器(MBR)主要由膜組件和生物反應器兩部分組成,根據組合方式可分為外置式和內置式(浸沒式)。對于垃圾滲濾液處理而言,內置式膜生化反應器的使用將會產生較多問題,因此,本項目設計采用外置式膜生化反應器。

  管式超濾膜進水泵將好氧池內滲濾液泵至管式超濾膜系統進行固液分離和濃縮,濃縮液回流到厭氧池,多余部分流至污泥儲存池。管式超濾膜系統設有2個環路,每個環路設有4根德國特里高公司生產的直徑為8mm、內表面為PVDF的管式超濾膜,每個環路有單獨的循環泵,沿膜管內壁提供一個需要的流速,從而形成紊流,產生較大的過濾通量,避免膜管堵塞。經管式超濾膜處理后的水,經檢測合格后進入納濾系統[4]。

  3.2 納濾系統

  外置式膜生物反應器生物總反硝化率超過99%,出水的氨氮、總氮等已經達到排放標準。但是難生化降解的有機物形成的COD和色度仍然超標。由于管式超濾膜出水不含懸浮物和可生物降解的有機物,設計采用納濾膜對管式超濾膜出水進行深度處理,以去除難生化降解的有機物、色度。

  納濾膜是介于反滲透和超濾之間的一種新型的壓力驅動型膜分離技術。它具有兩個特性:水中的分子量為數百的有機小分子成分具有分離性能;對于不同價態的陰離子存在道南效應。納濾膜對一價離子不作截留,因此納濾膜可以在把不可降解的大分子有機物截留在濃縮液中隨濃水排出。

  納濾膜的實際操作壓力在7bar左右,能耗較低,因此納濾膜的運行能耗較低。本項目納濾系統設有兩條環路,環路內設有一支耐壓膜殼,耐壓膜殼內設有4支美國GE公司生產的卷式納濾膜元件,清液產率可達到85%以上。

  3.3 反滲透系統

  反滲透系統是本流程中最主要的脫鹽裝置,它具有極高脫鹽能力,能阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100 的有機物,但允許水分子透過,反滲透復合膜脫鹽率一般大于98%。采用反滲透膜能有效截留垃圾滲濾液中溶解態的有機和無機污染物、鹽分,使出水滿足要求。

  反滲透膜在垃圾滲濾液處理的應用中,根據形式可分為有碟管式反滲透膜和卷式反滲透膜。由于碟管式反滲透膜運行壓力高達70~120bar、單支膜過濾面積較小,導致投資成本和運行能耗較高,占地面積較大,因此設計采用卷式反滲透膜作為納濾膜的后處理,完全可以滿足系統運行要求。本項目反滲透系統設有一條環路,環路內設有三支耐壓膜殼,耐壓膜殼內設有12支美國陶氏公司生產的卷式反滲透膜元件,清液產率可達到80%以上。

  4 結論

  垃圾滲濾液經處理后滿足冷卻循環水補充水水質要求,用于補充冷卻循環水、綠化、渣池、配置石灰乳等途徑,既解決了排水問題,又節約了水資源的消耗,同時削減了污染物的排放量。

編輯:劉影

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