垃圾渗沥液膜浓缩液处理工艺研究进展

垃圾渗沥液膜浓缩液处理工艺研究进展

1生活垃圾特征根据2020年中国的统计，2019年，中国城市生活垃圾的清运量为24126.2万吨。虽然上海于2019年7月1日在全国范围内率先实施垃圾分类政策，但多数城市还未开始实施垃圾分类政策，垃圾混收的情况仍较为普遍。垃圾含水率高、热值低、可燃物少等是我国城市生活垃圾的主要共性特征。因此，清运后的生活垃圾在焚烧处理前，都需要在垃圾坑中停留3～7天，可以有效过滤垃圾中的水分，提高入炉烧圾的热值2渗沥液的组成和特性渗沥液可根据填埋的年限分为“新鲜”渗沥液和“老龄”渗沥液，“新鲜”渗沥液对应的垃圾填埋时间一般是5年之内，5年内的渗沥液水质特性一般为发黑、恶臭、高SS、低pH、有机污染物浓度高、B/C比值大，达到0.5以上。年龄短的渗沥液一般含有小分子有机酸类和高分子碳水化合物等。老龄渗沥液由于时间长，小分子的和易降解的有机酸都降解掉了，剩下的主要是腐殖质(HS)为主从表1可以看出来渗沥液具有以下特性：(1)组成复杂、有机物浓度高。特别是新鲜渗沥液，COD大于10000mg/L，在生化处理过程中，有机物浓度高会对活性污泥中的生物活性产生一定的抑制，影响工艺的处理性能。(2)生物营养比例失衡。新鲜渗沥液的可生物降解特性强，时间越长可生物降解性越弱，可利用的生物碳源变少，会导致渗沥液中碳氮比失衡，处理时较长的渗沥液一般需要增加碳源，来提高生物处理能力(3)pH较低。pH值随着年限的增加而提高，前期主要是由于厌氧发酵产酸，导致pH降低，后续酸性物质发酵完成，pH值开始提高。3组合工艺处理近几年来，垃圾渗沥液的资源化、无害化处理成为主要的处理方式，渗沥液的处理一般可分为前端的预处理技术、生物处理技术和深度处理技术等，由于渗沥液污染较大，为满足达标排放，一般采用组合工艺。目前，市场上形成技术工艺不断发展并趋于稳定，常规处理工艺分别有“MBR+纳滤+反渗透”、“MBR+高级氧化+生化强化工艺”、“碟管式反渗透”、“其他新型生物处理技术”。3.1膜浓缩处理工艺此处理工艺是目前渗沥液处理市场应用最广的工艺，该工艺的优点是运行稳定，能稳定达标。但是使用纳滤+反渗透工艺，投资和成本较高，膜系统运行过程中由于渗沥液水质较差易堵塞，需要经常更换，目前市场使用的膜系统多为进口膜，使用过程中还需要投加膜清洗药剂，运行成本较高，且膜使用过程中会产生20%～330%的浓缩液，浓缩液的特性更为复杂，处理难度大。3.2增加生化处理后达标排放该工艺深度处理过程采用“高级氧化+强化生物处理”后达标排放，高级氧化后能去除一些难降解有机物，提高可生化性，后端增加生化处理后达标排放，可有效避免第一种工艺产生的浓缩液和膜成本投资运行成本高等问题，但是渗沥液中的低价盐离子和可溶性的重金属离子不能有效去除，对于硬度和电导率含量高的渗沥液来说，会有排放不达标的风险。3.3碟管式反渗透碟管式反渗透处理技术可有效解决膜组件污染及堵塞的问题，渗沥液经过前端预处理后，再使用碟管式反渗透处理，可有效去除COD和部分氨氮，对水质的适应性较强，出水水质好，但是对于污染浓度大的渗沥液，运行过程中需要经常冲洗，经酸碱清洗后，膜表面受到磨损，膜性能下降，需要经常更换膜元件，投资和运行成本高。3.4老垃圾渗沥液碳源补充工程目前随着渗沥液处理行业高度透明化，行业竞争白热化，渗沥液处理单价逐步降低，因此降低渗沥液处理成本，提高运营效益是渗沥液处理市场未来方向。由于老龄垃圾渗沥液碳氮比失衡，需要补充大量碳源，是老龄渗沥液成本高的重要原因之一。目前新型“厌氧氨氧化+厌氧MBR”、“短程硝化+厌氧氨氧化”等技术不需要外加碳源，可在厌氧情况下高效脱氮，有利于降低运行成本，提高脱氮效率，是未来发展方向。4水质特性特性目前渗沥液常规处理工艺一般采用“厌氧+MBR+膜深度处理”，而膜处理系统一般采用纳滤+反渗透处理工艺，对于排放标准高的地区，甚至采用两级反渗透，采用膜处理工艺必然会产生一定量的浓缩液，一般纳滤膜浓缩液为20%，反渗透浓缩液为25%～30%,DTRO浓缩液一般为50%左右，浓缩液产量交大，且组分复杂，浓缩液如何有效处理，是渗沥液处理工艺中的难题，选取了两个运行厂的纳滤浓液和反渗透浓液进行跟踪测试水质特性，水质特性情况见表2。纳滤浓液COD含量在3000～5000mg/L，经过前端生化后，浓缩液中的COD主要是大分子难降解的有机酸类，可生化性较差，且浓缩液中含有大量的盐和金属离子目前国内外有关浓缩液处理技术的相关研究较多，主要有：回灌法、蒸发法、回喷炉法、高级氧化法、电渗析法等。研究发现，浓缩液回灌到填埋场会导致垃圾渗沥液的pH、电导率、COD和氨氮的上升，不可降解的大分子有机物不断积累，导致后期渗沥液处理难度大5浓缩液的处理工艺现状浓缩液的处理可分为几个层次，第一个是简单的转移，浓缩液产生后直接外运或者回填埋场填埋，该方法成本低，操作简单，但是长期使用，会不断增加填埋场渗沥液的硬度，降低可生化性，导致后续填埋场处理增加难度，使用膜处理降低膜使用寿命，不是一个长久之计。第二个是减量化处理，浓缩液经过物料膜、蒸发结晶、进焚烧厂焚烧等技术进一步浓缩减量，经蒸发结晶后还是有一些残渣，并未真正实现零排放；第三是稳定化、无害化处理，可以将浓缩液添加固化剂固化或者高级氧化后再生化处理，废水达标排放，高级氧化后再生化增加浓缩液处理工艺，路线长成本较大；第四是资源化、能源化回收利用，通过回收浓缩液中的腐殖酸、无机盐、鸟粪石、做微生物电池等进行资源化利用；第五是生态化循环利用，如与农业、养殖业等联合进行土地利用。第四、五种处理工艺可真正实现浓缩液的有效处理，但是目前技术方法不成熟，资源回收利用成本较高，还需进一步降低成本，提高资源化产品的利用率。目前，渗沥液常规处理工艺中膜系统的使用非常广泛，使用膜处理会产生约20%～30%的浓缩液，垃圾渗沥液的处理要实现零排放，浓缩液的消纳和处置非常关键，目前常规处理工艺为：“MBR+纳滤+反渗透”、“MBR+高级氧化+生化强化工艺”、“碟管式反渗透”、“其他新型生物处理技术”。文中筛选了一些研究浓缩液的文献，目前膜浓缩液处理工艺主要包括蒸发(机械压缩蒸发、多效蒸发、负