外置式MBR_反渗透_纳滤_组合工艺在处理生活垃圾填埋场渗滤

1、随着经济的发展、 人民生活水平的提高和城镇化进程的加 快, 城市产生大量的生活垃圾。 卫生填埋是当前国内外广泛采用的 一种垃圾处理方法。 垃圾在填埋过程中会产生大量的高浓度有毒 有害垃圾渗滤液, 若渗滤液处理不当, 不仅会污染土壤和地表水 源, 甚至会污染地下水。 因此, 采用合理工艺对垃圾渗滤液进行有 效的处理对保护生态环境有重要的意义。1. 垃圾渗滤液的来源及水质特点1.1 垃圾渗滤液的来源垃圾填埋场渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和 降水的冲刷、 地表水和地下水浸泡而滤出的污水。 垃圾渗滤液中污 染物主要有以下几个来源:垃圾本身含有的大量可溶性有机物、 无 机物在雨水、 地表水或

2、地下水浸入过程中溶解而进入渗滤液; 垃 圾通过生物、 化学、 物理等作用产生的可溶性物质进入渗滤液; 覆 盖和周围的土壤中进入渗滤液的可溶性物。1.2 垃圾渗滤液的水质特点(1 渗滤液成分复杂。 垃圾渗滤液中含有多种有毒有害的有 机物和无机物, 除含有常规的污染物质外, 还含有包括某些致癌、 促癌和辅助致癌物质。 除此之外, 还含有难以生物降解的非氯化芳 香族化合物、 氯化芳香族化合物、 磷酸醋、 酚类化合物和苯胺类化 合物等。 尤其是当生活垃圾和工业垃圾混合时, 成份更为复杂。 (2 渗滤液污染物浓度高。 一是有机物浓度高; 二是氨氮浓 度高, 一般高达几百, 甚至几千; 三是CODcr和B

3、OD 5浓度高, CODcr 最高可达几万, BOD 5最高可达几千; 四是色度高且恶臭, 色度可高 达20004000倍, 并伴有极重的腐败臭味。(3 水质变化范围大。 垃圾渗滤液的成分和产量随季节、 时 间等变化情况较复杂。 一是产生量呈季节性变化, 雨季明显大于旱 季。 二是污染物组成及其浓度随填埋场年限的延长而变化。2. 垃圾填埋渗滤液污染控制技术简介目前对垃圾渗滤液的处理方案主要有两大类:一类是将渗滤 液经一定的预处理后直接排入城市污水处理厂进行合并处理; 另 一类是对渗滤液进行单独处理。 通常垃圾填埋场远离城区而位于 偏远山谷地带, 渗滤液远距离输送费用较高且不经济, 且由于渗滤

4、液所特有的水质及其变化特点, 易造成对污水处理厂的冲击, 影 响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行, 因此, 一般情况下垃圾渗 滤液单独处理。 常见的处理方法如下:2.1 生物处理法(1 好氧生物处理。 好氧法是常用的废水处理生物处理方法 之一, 主要有活性污泥法、 生物滤池、 生物转盘、 生物接触氧化等。 好氧处理法可有效地降低BOD、 COD和氨氮浓度。(2 厌氧生物处理。 厌氧处理方法包括上流式厌氧污泥床 (UASB 、 厌氧生物滤池 (AF 、 厌氧接触法, 混合反应器及厌氧塘 等。 厌氧处理的主要优点是能耗少 、 操作简单, 投资及运行费用低 廉, 产生的污泥量小。(3 厌氧-好氧组合

5、工艺。 由于垃圾填埋渗滤液是高浓度有机 废水, 单独采用厌氧或好氧处理往往难以达到排放要求, 目前通常 采用厌氧-好氧组合工艺, 既经济合理, 处理效率也高, 可有效地去 除COD、 BOD、 氮和磷。(4 氧化塘处理。 氧化塘可以是好氧塘, 也可以是厌氧塘或 兼性塘。 氧化塘处理具有运行费用低、 操作方便、 投资小等优点。 2.2 物化处理法垃圾渗滤液和物化处理工艺主要包括混凝沉淀、 化学沉淀、 吸附、 吹脱、 膜分离等。 物化处理主要用于去除渗液中的氨氮、 重 金属离子和难降解的有机物质, 以保证后续生物处理工艺的正常 运行; 用物化处理作为后续处理时, 可进一步提高出水水质, 保证 渗滤

6、液的达标排放。2.3 土地处理法土地处理法亦即土壤灌溉法, 主要是通过土壤颗粒的过滤、 离子交换、 吸附和沉淀作用去除渗滤液中的悬浮固体颗粒和溶解 成分 , 通过土壤的微生物作用使渗滤液中的有机物和氨发生转化, 通过蒸发作用减少渗滤液的发生量。2.4 垃圾渗滤液的其他新处理技术垃圾渗滤液的其他新处理技术, 如常规处理-膜分离技术、 超 声降解水体中有机污染物技术等。由于垃圾填埋场渗滤液水质水量的复杂多变性, 采用单独的 一种工艺往往难以达到理想的处理效果, 因此, 通常采用组合工艺 对垃圾渗滤液进行处理。3. “外置式MBR+反渗透/纳滤” 工艺在处理生活 垃圾渗滤液中的应用3.1 案例简介“

7、外置式MBR+反渗透/纳滤” 组合工艺在处理 生活垃圾填埋场渗滤液中的应用杨智辉(河源市环境监测站广东河源517000摘要:本文对城市生活垃圾渗滤液水质特点和影响因素进行了 分析 , 介绍了现阶段国内外在生活垃圾渗滤污染控制处理中 , 应用较为 广泛的工艺技术, 探讨了 “外置式MBR+反渗透/纳滤” 组合工艺在处理生活垃圾填埋场渗滤液 中的应用。关键词:垃圾渗滤液 处理工艺 应用50河源市某生活垃圾卫生填埋场建设项目于2007年1月通过环 评审批; 总投资约2.45亿元, 占地面积为331000m 2, 使用卫生填埋 工艺, 填埋总容积410万m 3, 设计可填埋生活垃圾402万吨, 使用年

8、 限为23年, 设计日填埋垃圾为483吨。 其中一期项目投资约1.2亿 元, 占地面积为38999m 2, 库容为40.87万m 3, 最大填埋厚度29.4m, 填埋年限3年; 目前已运行2年。3.2 渗滤液处理工艺流程简介3.2.1工艺流程简介该填埋场渗滤液污水处理厂采用 “生化+物化” 处理方式, 采用 “外置式MBR+反渗透/纳滤” 为主体工艺, 设计处理能力为300m 3/d。3.2.1.1外置式MBR系统MBR (膜-生物反应器 为膜分离技术与生物处理技术有机结 合之新型态废水处理系统。 以膜组件取代传统生物处理技术末端 二沉池, 在生物反应器中保持高活性污泥浓度, 提高生物处理有机

9、 负荷, 膜生物反应器因其有效的截留作用, 可保留世代周期较长的 微生物, 可实现对污水深度净化。垃圾渗滤液水质经调节均衡后进入两级生物脱氮系统, 通过 反硝化和硝化从源头上保障了对氨氮进行有效的去除和降解。 脱 氮后进入超滤系统, 通过超滤膜的过滤作用实现泥水分离, 超滤 膜代替了 传统的二沉池, 实现了活性污泥中的净化水和微生物菌体 的完全分离, 使微生菌群被完全截留在生物反应器内, 使得系统内 能够维护较高微生物浓度和较长的污泥龄, 由此产生的好氧微生 物对渗滤中的有机物具有极高的降解能力; 污泥回流到生化池以提 高池中污泥浓度, 部分污泥作为剩余污泥排入污泥浓缩池, 浓缩池 为间歇式重

10、力浓缩池, 两池交替运行, 上清液回流均衡池, 污泥则 由污泥泵提升至脱水系统后进入填埋区填埋处理。3.2.1.2 深度处理系统 (纳滤/反渗透 超滤出水排入超滤清水池, 进入深度处理系统; 深度处理采 用纳滤和反渗透相结合的方式。 纳滤是一种以压力差为推动力, 介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜 分离技术, 用表面孔径为纳米级的半透膜脱除以二价离子为主的 盐类和相对分子质量300以上的大多数有机物的过程。 纳滤膜大多项目 CODcr BOD 5氨氮 总氮 SS 渗滤液原水 75323992764883566 MBR出水 185373.825.537去除率 97.599.

11、199.599.498.9纳滤/反渗透 系统出水 1531.321.884去除率 91.991.9 总处理效果 99.899.999.899.899.3排放标准 501051510从反渗透膜衍化而来, 如CA、 CTA膜、 芳族聚酰胺复合膜和磺化聚 醚砜膜等, 但与反渗透相比, 其操作压力更低, 因此纳滤又被称作 “低压反渗透” 或 “疏松反渗透” 。 反渗透又称逆渗透, 一种以压 力差为推动力, 从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。 对膜一侧的料 液施加压力, 当压力超过它的渗透压时, 溶剂会逆着自然渗透的方 向作反向渗透。 从而在膜的低压侧得到透过的溶剂, 即渗透液; 高 压侧得到浓缩的溶液,

12、 即浓缩液。 反渗透膜能截留水中的各种无机 离子、 胶体物质和大分子溶质, 从而使水质得到净化。3.2.2工艺流程图表1 废水水质及处理效果情况51523.3 废水水质及处理效果在该垃圾填埋场实际填埋量达到设计填埋量约85%的工况负 荷下, 对该场渗滤液处理情况连续监测两天, 每天监测四次, 主要 污染物化学需氧量、 五日生化需氧量、 氨氮、 总氮、 悬浮物的日平 均浓度及处理效果情况见表1。表1监测结果表明, 废水经MBR系统处理后, 主要污染物化学 需氧量、 五日生化需氧量、 氨氮、 总氮、 悬浮物去除效果明显, 但由 于渗滤液浓度高、 水质复杂且不稳定, 出水未能完全达标排放, 需 要进

13、行深度处理; 经深度处理 (纳滤/反渗透 后, 各项污染物浓度 进一步降低。 渗滤液在经 “外置式MBR+反渗透/纳滤” 组合工艺处 理后达标排放, 化学需氧量、 五日生化需氧量、 氨氮、 总氮、 悬浮物 去除率均可达99%以上。4. 结论由于垃圾填埋场渗滤液废水水量大、 有机物浓度高、 色度高、 组份复杂、 水质变动范围大的特点, 采用单一的生物处理法或化学处理法往往难以取得较好的处理效果。垃圾填埋场渗滤液废水处理实例表明, “外置式MBR+反渗透 /纳滤” 组合工艺具有COD及BOD去除能力高、 脱氮能力高效、 管理简 便、 剩余污泥量少、 对水质水量骤变适应能力强等特点, 运用此工 艺处

14、理垃圾填埋场渗滤液废水, 处理效果好, 运行稳定, 且各项指 标均能稳定达标, 值得在垃圾渗滤液废水处理中推广使用。参考文献:1 李颖. 垃圾渗滤液处理技术及工程实例. 中国环境科学出 版社. 2008. 82 沈东生. 生活垃圾填埋生物处理技术. 化学工业出版社环 境科学与工程出版 中心. 20033 赵庆良. 李伟光. 特种废水处理技术. 哈尔滨工业大学出版 社. 20044 刘宏远等. 生活垃圾填埋场渗滤液水质变化研究. 浙江林 业科技. 2004(2 精密度和准确度实验重复性测试, 根据标准工作曲线中编号4的标准样品进行平行 测试, 11次平行测定的结果为 :0.138、 0.133、

15、 0.127、 0.119、 0.128、 0.126、 0.125、 0.136、 0.124、 0.132、 0.119, 标准偏差为0.6%, 有较 好的重复性。用本方法及原标准方法对七个不同工业废水水样进行对比测 试, 结果如表2。从表2可以看出, 本方法及原标准方法对同一水样做七次测 试, 其相对标准偏差小于4.5%, 由此可见, 本方法及原标准方法对 实际水样的测试结果在可接受的偏差范围内。用不同浓度的标样及自配标准液分别用本方法及原标准方法 进行测试, 其结果如表3由表3可以看出同, 本方法测定结果相对误差均在4.2%内, 可 见本方法也具有较好的准确性。(3 干扰及其消除铁与显

16、色剂形成棕色化合物, 可用柠檬酸掩蔽, 镍、 钴与显色 剂形成绿黄色以至暗绿色, 可用EDTA掩蔽。 铋与试剂呈黄色, 当含 量为铜的两倍以下时, 干扰在440nm吸收极小, 可忽略, 锰显色呈微 红色, 但不稳定, 微量时放置一段时间, 可退去, 含量高时加入盐 酸羟胺消除干扰。3. 结论本方法在原标准方法基础上, 采用缩减样品量和试剂用量, 采用具塞的密闭比色管代替分液漏洞, 减少毒性高的四氯化碳用量的方法, 在水样的对比测试中结果同样具有良好的精密性, 准确 性和适应性, 而且能节省试剂、 减少工作强度和萃取时间 (由原来的不少于2分钟, 减少为1分钟 , 如果应用便携式分光光度计 , 更 可以进行现场快速测定, 是一种准确可行的方法。参考文献:1 水质 铜的测定 二乙基二硫代氨基 甲酸钠分光光度法 (HJ 48520092 国家环保总局、 水和废水监测分析方法 编委会编的 水 和废水监测分析方