① 垃圾滲濾液處理的簡介
垃圾滲濾液是指來源於垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土層的飽和持水量,並經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度廢水。
垃圾滲濾液的水質相當復雜,一般含有高濃度有機物、重金屬鹽、SS及氨氮,垃圾滲濾液不僅污染土壤及地表水源,還會對地下水造成污染,對於垃圾滲濾液中CODCr的去除已有許多研究,一般多採用生物法處理,但是處理效果卻不是很理想,且運行成本相對較高。
② 滲濾液處理工程
滲濾液處理工程規模為每日200立方米,首先通過收集管進入調節池,該池利用原廢水池,容積約為8400立方米,用於厭氧水解處理。池面覆蓋HDPE以防止臭氣散發。污水通過9.8立方米/小時的流量,由污水泵輸送至生化池,其中包括反硝化池和硝化池。硝化池中的好氧微生物降解大部分有機物,同時將氨氮和有機氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽,然後在反硝化池中還原成氮氣,以實現脫氮目標。處理流程採用前置反硝化策略,先經過175立方米的反硝化池,再進入2座270立方米的硝化池。硝化後,以6至9倍的迴流量回至反硝化池進行進一步處理。
生化池採用高效內循環射流曝氣系統,氧氣利用率高達30%,產生的少量污泥量約為每日20立方米,適合填埋場處置。與傳統工藝相比,超濾系統能有效分離固液,去除大於0.02微米的顆粒和懸浮物,出水清澈。超濾過程的壓力維持在0.6兆帕,清洗泵負責沖洗膜管,每3個月進行化學葯劑清洗以保持膜的清潔。
為了提升出水水質,超濾後的水可進入納濾系統進一步處理,去除不易降解的大分子有機物,使出水COD降至120毫克/升以下。納濾系統採用特殊膜和工藝設計,避免鹽分富集,回收率高達85%,壓力上限為3.5兆帕。納濾過程中產生的濃縮液,通過混凝沉澱進一步處理,復合混凝劑可去除至少70%的COD,產生的污泥量為每日5立方米,同樣回填填埋場。
整個處理過程考慮到調節池的水解酸化作用,能提升滲濾液的生化處理性能,防止有機物富集。此工藝具有良好的適應性,無論季節和水質變化,都能確保出水穩定達標。對於BOD/COD小於0.2的老舊填埋場滲濾液,MBR與納濾處理也能確保出水指標達標,展現出其超前性和廣泛適用性。
垃圾在堆放和填埋過程中由於壓實、發酵等生物化學降解作用,同時在降水和地下水的滲流作用下產生了一種高濃度的有機或無機成份的液體,我們稱之為垃圾滲濾液,也叫滲瀝液。影響滲濾液產生的因素很多,主要有垃圾堆放填埋區域的降雨情況、垃圾的性質與成分、填埋場的防滲處理情況、場地的水文地質條件等。
③ 處理的是垃圾滲濾液,超濾出來的水可以直接進反滲透嗎
對於垃圾滲濾液,現在流行的深度處理工藝都是超濾+反滲透。正常來說,超濾的出水已經很不錯了,這個時候進反滲透完全沒有問題的。所以,你提出的這個方案是成熟可行的。
但是,在實際運行當中,滲濾液對超濾膜的要求非常高,再者,由於滲濾液高污染,超濾膜的壽命將大大減少!並且隨著垃圾場的運營年限的加長,滲濾液越難處理,超濾膜越容易出現問題。所以,在實際運行當中,超濾膜更換的頻率很高的。
反滲透進水有以下幾種要求。
⑴細菌
由於細菌會以醋酸纖維為食物,因此醋酸膜易受細菌侵襲,對原水必須徹底殺菌,對於復合膜,雖然其不受細菌侵襲,但細菌黏膜會造成膜的污堵,一般可採取加氯殺菌,加氯量要根據需氯實驗加以確定。
醋酸纖維膜素要求給水中含有殘余氯,以防細菌滋生,而氯含量過高又會破壞膜,最大允許連續余氯的含量為1mg/L。
復合膜抗氯性差,一般不允許含有餘氯,採取加氯殺菌後,需加偏亞硫酸鈉,它可水解為亞硫酸氫鈉或經活性碳過濾消除余氯。
使用偏亞硫酸鈉偏亞硫酸氫鈉除余氯的反應如下
Na2S2O5+H2O→2NaHSO3
NaHSO3+HClO→HCl+NaHSO4
理論上,1.34kg的 Na2S2O5可以去除1kg余氯,然而一般在溶解氧的情況下,對苦鹹水去除1kg余氯需投加3 kg Na2S2O5。
Na2S2O5在涼爽乾燥的儲存條件下,貨架上的有效期為4~6個月,溶液的有效期則隨濃度而改變,見下表。
溶液濃度/%(質量) 最長有效期/天 溶液濃度/%(質量) 最長有效期/天
2 3 20 30
10 7 30 180
當採用地下水做水源時,未被污染的地下水細菌含量很少,在這種情況下採用復合膜則即不需加氯也無需除氯。
氯為什麼會起殺菌作用?當氯加到水裡面後,就會發生下面的反應
Cl2+H2O→HClO+HCl
HClO→H+ +ClO-
HClO為次氯酸,ClO-為次氯酸根,由於H+能被水裡的鹼度中和,最後水中只剩下 HClO及ClO-。兩者在水裡所佔百分數主要決定於水的PH值,但水的溫度也有影響,PH值小 於7時,水中HClO佔75%,ClO-佔25% ,溫度降低時HClO所佔比例還要大,在0℃時HClO增加到83%,而ClO-減到17%。
對於氯氣的殺菌機理有不同的說法,但比較合理的解釋是:它所生成的次氯酸產生殺菌作用,而不是氯本身,也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一個中性分子,可以擴散到帶負電的細菌表面,並穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,HClO分子進入細菌後由於Cl原子氧化作用破壞了細菌的某種酶的系統(酶是一種蛋白質成分的催化劑,細菌的氧分要經過它的作用才能被吸收),最後導致細菌的死亡,而次氯酸根ClO-雖然也包括一個氯原子,但它帶負電,不能靠近帶負電的細菌,所以也不 能穿過細菌的細胞膜進入細菌內部,因此很難起殺菌作用,這種說法還可以說明水溫低和PH值低時殺菌效果比較好的現象。
從上面的化學方程式可以看出,加入水中的氯氣只有1/2變成HClO的成分,另外的1/2在水中產生Cl-,不起殺菌作用。
採用加HClO時的反應如下
HClO+H2O→ HClO+(Na+ ) + (OH-)
從方程式可以看出一個分子的HClO的作用相當於一個分子的 Cl2。
(2)含鐵量
鐵的氧化速度取決於鐵的含量水中溶解氧的濃度和PH值,PH值越高氧化速度越快,因此,降低PH值可以防止氧化。給水最大允許含鐵量於含氧量和PH值的關系如下表示。
(3)顆粒物質
不允許大於5um的顆粒物質進入高壓泵及反滲透組件,這一點必須確保,以免損壞設備。
(4)SDI和濁度
SDI必須小於5,越小越好,濁度應小於0.2NTU(最大允許濁度為1NTU)
(5)油和脂
水中不允許含有油和脂。
(6)有機物
水中的有機物RO膜的影響最為復雜,一些有機物對膜的影響不大,而另一些則可能造成膜的有機污染,對於地表水應盡量在凝聚澄清過程中 去除有機物,還可以採用活性碳過濾進一步降低有機物含量。
(7)SiO2
濃水不允許析出SiO2 ,當SiO2 過飽和則可能聚合而形成不溶解的膠體硅或者硅膠而引起結垢。
純水25℃時,無定形硅的溶解度約為100 mg/L(以SiO2計),溶解度隨溫度呈直線變化,0℃時為0 mg/L,到40℃時增加到160 mg/L,在中性PH值條件下,溶解的只是硅膠;在鹼性溶液中,無定形硅的溶解度較中性溶液大,主要原因是由於硅酸電離,然而在有鋁出現時,溶解度可能降低很多,原因是由於硅酸鋁的溶解度極小的緣故。
如果 SiO2的濃度太高,則需要預處理或者降低回收率,防止形成硅垢的方法如下。
① 控制系統回收率。這是一種最容易的防硅垢的方法,靠降低系統回收率使濃水中SiO2的濃度降低到(在給定PH值和溫度下)SiO2的飽和溶解度以下。
② 採用石灰軟化。一般可降低給水中50%的SiO2或者澄清器中多加些氯化鐵和鋁酸鈉。
③ 溫度控制。因為無定形SiO2的溶解度取決於溫度,提高水的溫度可以防止SiO2結垢,也可以將提高溫度與降低系統回收率結合使用。
出現硅垢必須立即清洗,硅垢一旦形成非常難於出除。
(1) 防垢
必須防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 和CaF2垢。
膜結垢是由於給水中的微溶鹽在給水濃縮時超過了溶度積而沉澱 到膜上,在苦鹹水中,CaCO3和CaSO4通常都需要處理,其他鹽類SrSO4 BaSO4 和CaF2也需要根據計算來確定在濃水中是否會超過溶解度極限。
如果微溶鹽 超過了溶解極限,需要採取以下一種或幾種方法。
① 降低系統回收率,避免超過溶度積。
② 採取離子交換法軟化除去鈣離子。
③ 加酸去除碳酸或重碳酸離子。
④ 加阻垢劑。
對於大多數水都存在CaCO3結垢趨勢,確定給水的CaCO3結垢趨勢,對苦鹹水一般採用Langelier飽和指數(LSI)。
確定是否結CaSO4 SrSO4或 BaSO4垢需要計算濃水中這些鹽是否超過了它們的溶度積,各個鹽的溶度積與濃水中相應鹽的離子積比較
當IPb>Ksp 有沉澱生成
當IPb=Ksp 無沉澱生成
當 IPb<Ksp 處於臨界狀態
為防止結垢,建議IPb≤0.8Ksp。
一般,微溶鹽的溶解度隨溶液離子強度增加而增加,對大多數苦鹹水中遇到的微溶鹽 Ksp作為離子強度函數的數據可供利用。
因為RO過程中微溶鹽的結垢趨勢是由最濃的水流來決定的,所以 Ksp是根據濃水流的離子強度來確定。
(2) 進水參數方面的要求
① 水溫。反滲透膜元件對進水的水溫均有一定的要求,以海德能公司為例,除了其生產的拿高溫膜元件外,其生產的復合膜要求將進水溫度控制在0~45℃,其生產的醋酸纖維素膜要求將進水溫度控制在0~40℃。
② 最高進水壓力。反滲透膜元件對最高壓力有一定的要求,海德能公司生產的苦鹹水用工業膜最高進水壓力為600psi(4.16Mpa),其生產的海水淡化膜最高進水壓力為1200 psi(8.27Mpa)。
③ 每支膜最高進水流量。反滲透膜元件對最高進水流量有一定的要求,海德能公司8″膜元件的最高進水流量為75gpm(17t/h)。4″膜元件的最高進水流量為16 gpm(3.6t/h)。
④ 單支膜元件最高壓力損失。考慮到單支膜元件的壓力差太高時會造成膜元件的機械損傷,因而對單支膜元件最高壓力損失有一定要求,海德能公司要求系統中任何一支膜元件上的最高壓力損失不能超過68.9 Mpa(10 psi)。
⑤ 濃縮水與透過水量之比。考慮到膜的耐污染能力等方面的因素,對每支膜的濃縮水與透過水量之比是有一定要求的,以海德能公司為例,均要求單支膜元件上濃縮水與透過水量的最小比例為5:1。
④ MBR+納濾+反滲透處理垃圾滲濾液好嗎
在中國,MBR技術在處理垃圾滲濾液方面已經進入工程應用階段。青島的小澗西垃圾填埋場、北京的北神樹垃圾填埋場、阿蘇衛垃圾填埋場、佛山的高明白石坳填埋場以及哈爾濱的西南垃圾填埋場,還有峨眉山市垃圾填埋場等多家處理垃圾的地方,都採用了MBR技術。這些處理方法取得了顯著的效果。
以北京阿蘇衛垃圾填埋場為例,其在2007年改建垃圾滲濾液處理工程,採用了MBR技術。該技術使用了分體式生化反應器,包括生化反應器和超濾兩個單元。超濾採用了直徑為0.1米的有機管式超濾膜,通過MBR處理,實現了凈化水和菌體的分離,同時通過污泥迴流,使生化反應器中的污泥濃度保持在10~15g/L之間。經過不斷馴化的微生物菌群,可以逐步降解滲濾液中的難生物降解有機物。整個MBR處理工藝的出水中,SS去除率達到了100%,COD和NH3-N的去除率分別為87%和75%,這大大減少了後續深度處理中膜污染的風險。
峨眉山市垃圾填埋場的日處理垃圾規模為200噸,設計的垃圾滲濾液處理規模為80噸,採用了「厭氧+膜-生物反應器+納濾」的組合工藝。MBR反應器採用一體式設計,膜組件則採用了微濾膜。MBR處理後的出水中,COD、BOD、NH3-N、SS的去除率都非常高,且運行階段的出水水質優於《生活垃圾填埋場污染控制標准》。這些成功的案例證明,MBR技術在處理垃圾滲濾液方面已經積累了豐富的工藝設計經驗。
多項成功的工程實踐表明,MBR技術在處理垃圾滲濾液時表現優異,不僅能夠有效去除各種污染物,還能夠降低後續處理過程中的膜污染風險,從而提高整個處理系統的效率和穩定性。因此,MBR技術在垃圾滲濾液處理中確實是一種值得推薦的方法。
⑤ 處理垃圾滲濾液應該使用什麼種類的膜
應用於滲濾液處理的膜分離技術主要有超濾、納濾、微濾、反滲透等,多數滲濾液處理採用兩種或兩種以上的膜組合工藝來確保出水水質達標。目前國內外滲濾液處理膜技術以MBR+NF/RO處理技術為主,傳統生化+納濾+反滲透的技術應用於滲濾液處理的實際工程案例也有較多報道。MBR+NF/RO是近年發展較快的一種新型組合工藝,具有流程簡單、投資低、運行成本低等優點,適合中小城鎮垃圾滲濾液處理工程。可以選擇陶氏納濾+反滲透的方式進行處理。