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垃圾滲濾液濃縮液處理技術探析

來源:本站      點擊:63      時間:2020-05-20

 

摘要:垃圾滲濾液膜過濾濃縮液是垃圾滲濾液經過生物降解後經反滲透膜或納濾膜截留的殘液,是目前垃圾填埋處理中必須解決的關鍵問題。本文簡要分析了我國垃圾滲濾膜濾濃縮液的相關處理方法、技術和研究進展,重點闡述了在工程實際中濃縮液處理方法的應用。

1、引言

控製城市垃圾滲濾液引起的汙染是當前垃圾填埋技術要解決的一大難題。國家曾在2008年頒布了《生活垃圾填埋場汙染控製標準》,對處理垃圾滲濾液提出了更高的要求。隨著要求的提高,垃圾滲濾液的處理逐漸采用了生化組合膜濾的工藝。實際滲濾液處理中越來越多的采用NF、RO膜,這種薄膜具有很多優點,例如占地麵積小、透水效果好。然而在達到排放上清液指標的同時也不可避免的產生了一批膜濃縮液。

產生的膜濾濃縮液,其體積占全部垃圾滲濾液原液的8%-20%,且濃縮液的運輸費用高。因此,研究如何減少濃縮液的量及濃縮液的達標排放有極大的現實意義。文中筆者對國內現有的一些膜濾濃縮液處理技術進行簡要分析。

2、滲濾液處理濃縮液特點

濃縮液中的主要成分是甲苯、N,N一二甲基甲酰胺、2,4一二甲基一苯甲醛、2,4一二(1,1一二甲基乙基)苯酚、三(2一氯乙基)磷酸、鄰苯二甲酸環己基甲基丁基醚、鄰苯二甲酸二丁酯、3,5-二叔丁基一4一羥苯基丙酸、乙酰胺、正十六酸、~t-A硫二烯酸,以及少量的十八烷到二十五烷之間的正烷烴等有機物。從這些有機物的特點來看,基本不能作為營養源參與生物反應。 0000根據我國幾家采用反滲透工藝的項目運行經驗分析,要保證反滲透出水的各項指標達標,濃縮液的產量非常大,一般會占到進水量的25% 一45%。濃縮液中的COD主要成分是難降解有機物,一般隨地域和當地居民飲食習慣的差異,濃縮液的COD濃度在1 000 mg/L一5000 mg/L之間,其中的有機物很難作為營養源參與微生物代謝。根據對不同地區滲濾液處理項目發現,濃縮液中的總氮含量在100 mg/L一1 000 mg/L。濃縮液的色度一般在500倍~1 500倍之間,並且生色團和助色團相對物質量越高,色度越高。根據反滲透截流性的特點,100%的二價以上的無機鹽離子、85%~90% 的一價鹽離子、30% 左右的硝態氮、亞硝態氮都會存在於濃縮液中。通過數倍濃縮後,濃縮液中的氯離子濃度約為10 000 mg/L一50 000mg/L之間,TDS為20000~60000mg/L,電導率為40000~50 000 0μs/cm,這些含極難降解,且含鹽度極高的濃縮液成為了所有滲濾液處理中的一道難題。

3、濃縮液處理方法

3.1 回灌

回灌其實是將填埋場視為一個以垃圾為填料的生物濾床。自上而下將回灌的濃縮液引入垃圾填埋層,垃圾中的微生物會降解液體中的有機汙染物。對於回灌過程來說,回灌頻率、回灌量以及回灌汙染物濃度是回灌處理最重要的3個控製參數。

西方國家從上世紀九十年代就開始將反滲透濃縮液利回灌填埋場。實踐證實:在全名考慮填埋場相關特征設計的基礎上,可實現回灌處理濃縮液係統的長期使用,且填埋場排出的滲濾液中含有的汙染物濃度變化幅度較小。蔣寶軍、李俊生等做回灌實驗,用重慶長生橋垃圾填埋場滲濾液經DTRO 過濾後的濃縮液。實驗結果證實,回灌處理濃縮液在實施中可行,回灌處理能有效過濾其中的COD和NH3 - N,濃縮液回灌去除COD收水力負荷的影響較大。然而,回灌處理可能對地下水產生汙染,水流短路形成後,填埋層含水率增加。同時濃縮液直接回灌也將導致垃圾場含鹽量升高。

3.2 高級氧化技術

蹇興超、吳天寶研究中用臭氧氧化納濾處理濃縮液。

德國柏林Ruh leben汙水廠在三級出水經納濾後,用臭氧氧得到的納濾濃縮液,結果證實臭氧氧化能夠有效地破壞濃縮液中的有色集團的大分子有機物,不足是降低總有機物含量的速度較慢。初步研究發現臭氧投配量在55mg /L時,將取得最好效果的濃縮液可生化降解性。

張龍、李愛明等研究了混凝沉澱- 樹脂吸附- Fen ton氧化工藝對垃圾滲濾液膜濾濃縮液的處理效果。MBR 在經納濾後,納濾膜濃縮液經混凝沉澱- 樹脂吸附- Fenton氧化後可將膜濾濃縮液的COD 降至120m g /L,COD去除率達到98.0%。如果不加Fen ton,COD氧化深度就會降至402m g /L,COD的去除率在94.0%。實踐得知,處理能力為50t /d的膜濾濃縮液處理,需要有110.5萬元的投資成本,其後運行成本在15.4元/ t。混凝沉澱得到的汙泥要運至附近的填埋場進行處理。

3.3 蒸發

蒸發技術在垃圾滲濾液膜濾濃縮液的處理、垃圾滲濾的處理中有越來越多的運用。目前使用較多的有負壓蒸發、浸沒燃燒、機械壓縮蒸發等。

嶽東北、劉建國等用蒸發法來驗證垃圾濃縮液滲濾經RO 處理的效果。結果證實,在酸性條件下隨著原液PH 的升高,冷凝液中的COD就越小,同時NH3 - N的濃度逐漸變大。有機物揮發主要出現在蒸發過程初期,而蒸發後期主要是NH3-N的揮發。 000浸沒燃燒蒸發技術是一種不固定傳熱麵的蒸發方式。過程中把燃料和空氣送入燃燒室進行充分燃燒,其後將高溫煙氣直接引入液體中以使液體升溫。高溫煙氣在進入液體後以大量小氣泡形式上升,由於煙氣與液體混合的活動十分強烈,從而大大提高了傳熱效率。若將尾氣在排放之前控製到液體一致的溫度,則傳熱效率會達95%。嶽東北、許玉東等采用浸沒燃燒蒸發工藝處理經RO係統濃縮的滲濾液。該項目自正式運行以來,性能穩定,處理效果好。處理能夠實現RO濃縮液的10倍濃縮。該項目最初設計處理能力在30m3 /d,投入資金為120萬元,處理開支在3.00元/m3。該係統最大的不足是濾除NH3 - N的效果差。

浸沒燃燒蒸發屬於常壓條件下的高溫蒸發,膜濾濃縮液中將會存在很高濃度的氯離子。氯離子在70℃ 以上的溫度就會腐蝕金屬材料。同時其水分以蒸氣形式排出,有較高能量散失率。

近年來,機械壓縮蒸發技術逐步應用到垃圾滲濾液的處理。MVC蒸發處理垃圾滲濾液的基本原理是機械壓縮產生的蒸汽,使高溫蒸汽成為熱源,同時將原滲濾液蒸發為新蒸汽,之後又經壓縮提升溫度,如此循環。係統中的原高溫蒸汽冷卻成蒸餾水,在排出前將餘熱交換給進水來液,故有較高能量利用率。該蒸發處理技術能把滲濾液濃縮至原液體積的3% ~ 10%,清水排放率達96%以上。

針對MVC高效蒸發的優勢可考慮將其引入到膜濾濃縮液的處理中來。廣州某地垃圾滲濾過RO濃液通過MVC技術蒸發處理後,TDS 達到25%,配合沼氣進行幹燥,幹燥粉末在5%以下。

3.4 膜蒸餾

膜蒸餾是一種采用疏水微孔膜,用膜兩邊蒸氣壓力的差值來力的膜分離,當輸水微孔膜分隔開不同溫度水溶液時,則會因為膜的疏水性導致兩側的水溶液均不可透過膜孔穿入到另一側。暖側水溶液同膜之間的水蒸氣壓會高於冷側的氣壓,水蒸氣能穿過膜孔由暖側過渡至冷側發生冷凝。減壓膜蒸餾主要是將傳統蒸餾技術和膜技術結合發明的一種新型膜分離技術。該方法具有設備簡單,過程溫度低,對大分子等揮發物的截留率能夠達到100%,能夠完成高濃度溶液的處理等優點。劉東等采用疏水性聚偏氟乙烯中空纖維膜來處理部分石化企業廢水經RO過程處理後得到的汙水,開展VMD處理實驗。結果證實,在75℃、壓強0.096MPa 條件下VMD過程初始通量達到33L /(m2# h),則VMD過程與化學絮凝發生良好的結合。在將RO 濃縮至原來的1/10倍時,VMD過程通量可以保持在15L /(m2# h)以上,產水電導率保持在5- 8us /cm,脫鹽率可以穩定在99.9%以上。

相比較於常規蒸餾法,膜蒸餾可以實現較高的蒸餾效率,該法係統占地麵積更小,得到的蒸餾液較為純淨。同時膜蒸餾過程也不要求把溶液加熱至沸點,膜兩側維持適當的壓差即可完成蒸餾處理。然而膜成本高,蒸餾通量受到係統限製。溫度變化以及濃度極化也將影響膜蒸餾效果,難以保持運行狀態的穩定。膜蒸餾是一個存在相變的過程,熱量主要是通過熱傳導的方法傳遞到液體中,所以能量轉化效率較低(通常在20%左右)。 結語 00隨著膜技術在垃圾滲濾液處理中越來越廣泛的應用,實現濃縮液的量也越來越多。目前大多數關於填埋場膜濾濃縮液的研究還處於實驗階段,加快研究應用於實際處理的膜濾濃縮液技術是廣大科學工作者需要麵對的一個重大課題,具有非常重要的現實意義,必須引起足夠的重視。

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