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由于城市生活垃圾含水量高、熱值低的特點,垃圾焚燒過程中需要對垃圾進行新鮮處理,垃圾存放在垃圾坑中3-7天進行發(fā)酵,以排水和增加熱值,確保后續(xù)的焚燒爐,滲濾液處理路線的選擇也受到滲濾液的質(zhì)量和數(shù)量的影響。與外國相比之下,國內(nèi)垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的產(chǎn)量和組成有很大的不同。由于政策措施和生活習慣對垃圾分類,國外垃圾中餐廚垃圾的含量很小,日常生活中基本上不產(chǎn)生滲濾液,而我國城市生活垃圾中的廚余垃圾,物質(zhì)含量很高,滲濾液產(chǎn)生量大。據(jù)統(tǒng)計,我國城市生活垃圾滲濾液產(chǎn)量約占垃圾總量的一半約10%~25%,平均18%。因此,國內(nèi)外滲濾液的處理技術(shù)過程受水質(zhì)和水量的影響差異。
(1) DTRO(碟管反滲透)處理工藝
碟管反滲透(DTRO)系統(tǒng)在國內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。圓盤管反滲透系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成:預(yù)處理系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)、自清洗系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)和濃縮物處理系統(tǒng)。DTRO可采用兩級反滲透膜組合的形式進行保護,認證出水水質(zhì),在這個過程中,一級滲濾液被泵入儲槽進行pH調(diào)節(jié),pH值控制在6~6.5之間。pH值調(diào)整后的滲濾液加壓后,砂濾器被泵入砂濾器。砂濾器可根據(jù)壓差自動反洗水,進入膜濃縮池。砂濾后的滲濾液被泵入筒式過濾器,過濾后的滲濾液由柱塞泵送入級,反滲透(RO)系統(tǒng)。個反滲透系統(tǒng)的膜通量為121/(㎡·h)。清水回收率80%,壓力為6x103kPa。一級出水進入二級反滲透裝置,濃縮液排入膜濃縮槽。二級反滲透系統(tǒng),收率90%,膜通量34.6l/(㎡·h),設(shè)計壓力5x103kPa。表1.5顯示了上述過程的每個單元處理效率。
該工藝預(yù)處理簡單,無生化處理系統(tǒng),占地面積小。DTRO膜組的結(jié)垢率較高,膜污染越少,反滲透膜的使用壽命越短。安裝、維護、操作簡單,自動化程度高;DTRO系統(tǒng)可擴展性強,可根據(jù)需要添加、第二或高壓膜組;未設(shè)置生化處理系統(tǒng),易產(chǎn)生霉菌
有機污染組,清洗頻繁;DTRO能耗高,膜更換成本高,整體運行成本高。DTRO生產(chǎn)的膜濃縮液需要解決。
(2) “UASB+SBR+CMF+RO工藝
滲濾液處理工藝路線為“UASB+SBR+CMF+RO”工藝,結(jié)合生化+深度處理技術(shù),共同有效降低滲濾液的CODc和BOD5,保證滲濾液出水水質(zhì)達標
“UASB+SBR+CMF+RO”處理工藝,在此過程中,滲濾液首入調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)水量平衡和pH值調(diào)節(jié),并對調(diào)節(jié)池的泵機進行調(diào)節(jié),在UASB反應(yīng)池中,CODc負荷為8~10kg COD/(m3·d)和BOD,降解率達75%。CODc的降解率可達70%。厭氧后,滲濾液進入SBR池,在SBR池中發(fā)生生化反應(yīng)進一步去除BOD3、CODc和氨氮,停留時間10.5d,反硝化速率4.5g NO3/(kgVSS·h)(20℃)。SBR池采用好氧和缺氧交替運行。在好氧條件下,微生物硝化。缺氧時,微生物通過反硝化作用去除總氮。為避免高濃度氨氮對生化系統(tǒng)的可能抑制,SBR系統(tǒng)采用高泥齡設(shè)計(30d),比生活污水處理廠設(shè)計周期長,保證氨氮,有效去除總氮。高污泥齡設(shè)計還可以去除較難處理的有機化合物。生化處理后的滲濾液進入連續(xù)微濾(CMF)系統(tǒng),作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理,采用0.2m中空纖維膜截留滲濾液中大于0.2m的固體、細菌和不溶性有機物。經(jīng)生化和微濾處理后的滲濾液進入反滲透系統(tǒng)。反滲透系統(tǒng)采用寬螺旋線圈復(fù)合膜進行設(shè)計工作壓力為3.5x103kPa,回收率為80%,清洗周期為1~2周,膜的預(yù)期使用壽命為持續(xù)1-2年。反滲透出水可直接回用。濃溶液中的硬度組分與一些高值金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)沉淀后,沉淀形成的鹽泥進一步脫水后填埋于工業(yè)垃圾填埋場,該工藝具有UASB能耗低、效率高的特點,與SBR聯(lián)合工藝適用于高有機物的處理,而高氨氮廢水,既經(jīng)濟又靈活;高效的SBR系統(tǒng)是生物脫氮的關(guān)鍵,它轉(zhuǎn)化滲濾液中的總氮,為氮氣,解決了滲濾液氨氮偏高的問題;CMF+RO深度處理系統(tǒng)出水水質(zhì)良好穩(wěn)定。SBR系統(tǒng)頻繁切換對運行維護要求較高。CMF作為反滲透的預(yù)處理,過濾精度低,易于指導(dǎo),反滲透有機污染,清洗頻繁,反滲透產(chǎn)生的膜濃縮液亟待解決。
(3) “MBR+NF”工藝
滲濾液的處理途徑以MBR膜生化反應(yīng)器為主,NF為輔。其中,MBR技術(shù),二沉池采用膜過濾代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活性污泥法,一方面使生化反應(yīng)器中的污泥濃度由(3)~5) 將X103mg/L提高到(2~3)x104mg/L,使好氧生化單元容積的生化效率提高一倍,一方面,它起到截流作用,有效降低污染物排放濃度;但利用納濾膜可有效截留生化出水CODcr、二價以上金屬離子及出水濁度等,系統(tǒng)出水達到一級排放標準。該工藝首先將滲濾液引入調(diào)節(jié)池進行平均均質(zhì),然后將滲濾液從調(diào)節(jié)池泵入生化池,該池包括硝化池和反硝化池。在硝化池中,大部分有機物被好氧微生物作用降解,導(dǎo)致氨氮和有機氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽返回到反硝化池,它在缺氧環(huán)境中被還原成氮高效脫氮。MBR反應(yīng)器通過超濾膜對水和污泥進行凈化,污泥回流形成生化反應(yīng)器,滲濾液中污泥濃度達到2x104mg/L以上,馴化菌群難以降解有機物逐漸退化。另外,MBR好氧采用專門設(shè)計的高效射流曝氣系統(tǒng),氧利用率高達25%剩余污泥少。
MBR出水雖然去除了懸浮物,但仍有大量的可溶性難降解有機物存在于出水中,有機物去除率在80%以上,一價鹽隨純化水排出,不加鹽,例如,水的回收率高達85%。采用該工藝路線處理滲濾液,適應(yīng)性強,能保證不同季節(jié)的滲濾液,在不同水質(zhì)條件下,出水水質(zhì)穩(wěn)定。缺點是排水中的污染物濃度仍然很高,特別是總氮指數(shù),納濾膜的濃縮仍然是一個亟待解決的問題。