关于垃圾渗滤液处理技术的若干认识误区

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2018-10-12
简介
我国垃圾渗滤液相关处理技术起步较晚,发展过程缓慢,相关规定也并不完善,并且存在很多运行管理方面的误区,本文介绍了垃圾渗滤液处理技术中存在的若干认识误区并予以纠正,希望能对我国未来垃圾渗滤液初级技术的发展提供一些借鉴。

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关于垃圾渗滤液处理技术的若干认识误区我国垃圾渗滤液处理技术起步较晚,相关的法规、标准、规范也不完善,在工程建设过程中,无论是渗滤液处理方案的确定,还是工程建设以及运行管理等方面均存在许多认识误区,这些认识误区严重影响了渗滤液处理工程的实施,许多工程浪费现象严重,处理技术不合理。认识并纠正这些误区,对我国渗滤液处理技术的发展具有重要意义。孙月驰(1980-),女,天津人,高级工程师,主要从事城市污水处理和垃圾渗沥液处理的研究与设计工作。1浓缩液蒸发处理垃圾渗滤液深度处理通常采用纳滤或反渗透,其浓缩液不但含有高浓度的盐分,而且含有大量有机污染物,根据已运行的情况看,垃圾渗滤液处理产生的浓缩液经蒸发处理后会产生粘稠状的残留物,无法形成结晶体。产生的残留物很难与蒸发器分离开来,而且蒸发器的结垢现象严重,清洗更加困难。因此当采用蒸发工艺进行浓缩液处理时,应根据浓缩液水质特点、热源情况、排放要求等条件进行技术、经济比较后选择适宜的蒸发形式。蒸发处理包括蒸发器蒸发和自然蒸发,自然蒸发适合于蒸发量大的地区,需要占用大量土地,而且对周围环境影响比较大,考虑我国的国情,浓缩液不适合采用自然蒸发方式。蒸发器蒸发一般适用于高含盐废水,蒸发处理后达到水与盐分的彻底分离,留下结晶的盐类,其特点是出水水质良好,缺点是能耗高,蒸发器容易结垢,清洗困难,如何处置结晶残留物也是个难题。目前常用于水溶液浓缩蒸发的蒸发器形式主要有多效蒸发、机械式蒸汽再压缩蒸发(MVR)和浸没加热蒸发。多效蒸发是将几个蒸发器串联运行的蒸发操作,使蒸汽热能得到多次利用,从而提高了热能的利用率的蒸发技术。MVR机械式蒸汽再压缩工艺除启动阶段外,整个蒸发过程无需外界补充一次蒸汽,二次蒸汽回收后经压缩送回加热室作为加热蒸汽,从而减少了外界能源的需求。浸没加热蒸发是一种传热介质与被处理的溶液直接接触进行传热的一种蒸发技术,具有热效率高,设备的维护简单,运行成本低的特点。2离子交换法处理蒸发后含氨氮废水2.1蒸发工艺出水水质特点进入蒸发器后的氨氮通过三个途径排出蒸发器:蒸馏出水、浓缩液出水、排气夹带。由于氨在水中的溶解度极大,所以排气中夹带氨量很少,蒸发之后的氨氮主要存在于浓缩液和蒸发出水中。因此蒸发工艺出水氨氮含量高,一般不能达到排放标准的要求,需增加后续去除氨氮的设施。以进水氨氮2000mg/L计算为例,其平衡图见图1。由于蒸发之后的氨氮含量仍远远高于排放标准的要求,因此蒸发后必须进行脱氮处理。目前国内常用的方法是采用离子交换法去除氨氮。图1氨氮平衡图2.2离子交换工艺处理蒸发后清液存在问题国内大多采用逆流再生固定床阳、阴离子交换器进行脱氮处理,蒸馏水首先进入阳离子交换器去除包括NH4+在内的阳离子,然后再进入阴离子交换器去除阴离子,阴离子交换器出水达标排放。该处理工艺主要存在如下问题:①进水含盐量高。对于逆流再生固定床,进水阳阴离子总量要求不高于500mg/L,而蒸发后污水中的阳阴离子总量远远高于500mg/L的限值。对于“阳床+阴床”处理工艺,进水总阳离子量要求小于6mmol/L,以进水氨氮2000mg/L为例,进入阳床的氨氮含量则高达44mmol/L。进水含盐量高的结果导致短时间内树脂达到饱和,离子交换系统频繁进行再生、反洗,系统无法正常运行。②再生液的处置。目前,对再生液还没有很好的解决办法。综合以上因素,采用离子交换工艺去除氨氮是否可行,应进行深入的探讨、研究。3关于“污泥负荷”污泥负荷与生物反应器的功能有关,而与反应器内污泥浓度无关,不同功能的生物反应器具有不同的污泥负荷值(见表1)。表1不同生化反应器的污泥负荷值kgBOD5/(kgMLSS.d)膜生物反应器(MBR)分为内置式和外置式两种,二者的区别之一是反应器内污泥浓度有较大的不同,内置式污泥浓度介于4~10g/L之间,实际应用中一般以不超过8g/L为宜,而外置式污泥浓度最高可达40g/L,实际应用中一般为10~20g/L。对于处理垃圾渗滤液而言,内置式和外置式膜生物反应器都应具有生物脱氮的功能,反应器内污泥浓度有较大的差别,但其污泥负荷值应该相同,而不应有较大的差别。4浓缩液回灌填埋场从理论上说,浓缩液回灌填埋场,可以利用垃圾堆体对污染物的吸附、降解等作用,使得浓缩液中的污染物被大幅去除,从而解决浓缩液难于处理的问题,但在实际应用中很难实现,浓缩液回灌填埋场会存在如下问题:①垃圾堆体很难实现对污染物的有效降解。由于垃圾堆体的渗透性很差,浓缩液很难由填埋场表面垂直下渗到垃圾堆体底部,也就很难实现对污染物的有效降解。②影响垃圾堆体的稳定性。填埋场渗滤液水位一般都很高,浓缩液如果采用回灌法,填埋场水位会进一步提高,会对垃圾堆体边坡稳定造成不利的影响,存在失稳滑坡的风险。③盐分累积影响渗滤液处理。5渗滤液直接进行膜分离技术渗滤液直接进行膜分离技术是指渗滤液不进行生化处理,经过简单的预处理后直接进入反渗透处理系统,反渗透清液出水达标排放,产生的浓缩液回灌填埋场或送城市污水处理厂,其工艺流程见图2。图2膜直接分离技术流程渗滤液在进入反渗透前对原水进行pH值调节,有效防止碳酸盐类无机盐的结垢,延长膜的使用寿命。调节pH后的渗滤液经原水泵加压后进入预过滤系统,预过滤系统包括石英砂过滤器和芯式过滤器,去除渗滤液中悬浮物等杂质,降低膜系统的负荷。直接膜分离技术主要存在如下问题:①预处理系统无法正常运行。垃圾渗滤液含有较高浓度的悬浮物、有机污染物和大量的盐,高浓度的污染物进入预过滤系统,尤其是悬浮物会使过滤系统很快堵塞,进而导致过滤系统清洗周期缩短,严重影响过滤系统的正常运行,严重时会使系统瘫痪,无法运行。②膜分离系统处理效率下降。由于未经过生化处理,渗滤液中含有较高浓度的有机污染物和盐,反渗透膜的负荷大大增加,从而使膜的处理效率明显下降,也降低了膜的使用寿命。③产生的浓缩液无法进行有效的处置。垃圾渗滤液原液污染物浓度高、含盐量高,经过反渗透膜分离后,浓缩液中的污染物浓度会更高,这使得浓缩液处理更加困难,不论是回灌填埋场还是送城市污水处理厂,都不能得到有效的处理。6结论①浓缩液不能回灌填埋场,可选择适当的蒸发形式对浓缩液进行处理。②蒸发处理后含较高浓度氨氮的清液不能采用离子交换的方法处理。③不宜采用膜分离技术直接处理垃圾渗滤液,内置式和外置式膜生物反应器的污泥负荷值应该相同。本文根据发表于《中国给水排水》2017年8月17日第16期的“关于垃圾渗滤液处理技术的若干认识误区”整理,作者为中国市政工程华北设计研究总院有限公司的孙月驰、丁西明、张亚琳、杜昱
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