垃圾渗滤液处理基本工艺及实例.ppt

垃圾渗滤液处理工艺 一 概述 随着我国城市数量增加和人口的增多 城市垃圾也以急剧增长 据统计 每年的生产垃圾达到了1 5亿吨 平均以9 年的速度增长 其中未经过处理的垃圾已有70亿吨 占我国土地总数的8 3 预计在未来的20年里 固体废物的排放量将占据85 的陆地 全国大部分地区都存在严重的垃圾污染问题 垃圾渗滤液是指垃圾在填埋堆放过程中 由于厌氧发酵 有机物分解 降水的淋溶和冲刷 地表水和地下水得浸泡等原因 产生多种代谢物质和水分 形成了含高浓度悬浮物和高浓度有机或无机成分的液体 垃圾渗滤液的主要来源是 1 填埋场内自然降水 2 垃圾本身含水 3 微生物厌氧分解水 垃圾渗滤液的组成成分比较复杂 根据填埋时间的不同 垃圾渗滤液各种物质的含量也有较大差异 垃圾渗滤液水质十分复杂 不仅含有耗氧有机污染物 还含有各类金属和植物营养素 氨氮等 工业垃圾渗滤液中还会含有有毒有害的污染物 BOD5 COD浓度高 远远高于城市污水 垃圾渗滤液中有机污染物种类多 其中有难以生物降解的萘 菲等非氯化芳香组化合物 氯化芳香组化合物 磷酸酯 邻苯二甲酸酯 酚类化合物和苯胺类化合物等 垃圾渗滤液中含有十多种金属离子 其中的重金属离子会对微生物产生抑制作用 氨氮含量高 C N比例失调 磷元素缺乏 给生物处理带来一定的难度 很显然 垃圾渗滤液用常规的生物处理是难以达标排放的 垃圾渗滤液处理工艺 物化处理技术不受水质水量的影响 运行比较可靠 出水稳定 对于生化性差的垃圾渗滤液也有较好的处理效果 自90年代中后期被用于处理渗滤液常用处理技术之一 鉴于2008年颁布新的排放标准 一般的生物处理方法很难达到排放要求 所以用物化法作为生物的预处理或者后续的深度处理是十分必要的 目前处理垃圾渗滤液的物化法主要有微电解 混凝沉淀 吹脱 吸附 活性炭吸附 膜分离 反渗透 超滤 化学氧化法 臭氧氧化 电解氧化 Fenton试剂氧化等 铁炭微电解工艺是利用金属的腐蚀电化学原理 形成原电池对废水进行处理的良好工艺 又称内电解法混凝沉淀指的是采用在水中投加具有凝聚能力的物质 形成大量胶体物质或沉淀 污染物也随之凝聚或沉淀 再将沉淀物水中除去的过程 吹脱法是指空气吹脱法 将空气通入废水中 使之相互充分接触 使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面 向气相转移 从而达到脱除污染物的目的 膜分离技术是当代比较先进的物理处理技术 上个世纪90年代在我国得到了发展 并且近几年得到了广泛的应用和研究 根据膜的孔径可将膜分为微滤膜 MF 超滤膜 UF 纳滤膜 NF 反渗透膜 RO 和电渗析膜 EI 在垃圾渗滤液处理方面 主要是超滤 UF 和反渗透 RO 应用比较多 尤其是反渗透技术能有效截留溶解性物质 运行稳定 安全 在实际的应用广泛 化学氧化法可用于生化性差 难降解物质多的的一种方法 目前最常用的方法主要有 臭氧氧化 电解氧化 Fenton试剂氧化等 生物处理是垃圾渗滤液主要的处理方法 由于渗滤液水质不同于城市污水 所以不能完全按照城市污水生物处理方法处理 一般生物处理技术主要包括厌氧处理和好氧处理两种 厌氧处理技术 主要特点是 承受的负荷高 能耗较少 污泥产率低 提高生化性 投资运行费用低 适用于有机浓度高 生化性差的垃圾渗滤液 所以可以作为好氧处理的预处理单元 一方面去除水中的COD和BOD有机污染物 另一方面可以提高渗滤液的生化性 偏于后续的好氧处理单元处理 厌氧处理技术主要包括上流式厌氧滤池 AF 上流式厌氧污泥床反应器 UASB 厌氧折流板反应器 ABR 厌氧序批示反应器 ASBR 等 好氧处理 可以有效的去处污水中的COD BOD5和氨氮 好氧工艺比它工艺发展成熟 处理效果稳定 常规好氧工艺包括活性污泥法 氧化沟 SBR等 活性污泥法是发展时间最长的好氧处理工艺 发展比较成熟 它是一种利用微生物的活动来去除有机污染物的一种方法 Venkataramani 2003 等人和Keenan 2004 等人分别采用活性污泥法对渗滤液处理的结果表明 BOD5的去除率可达80 99 当进水中TOC浓度高达1000mg L时 污泥生物相也能较快地适应并起降解作用 Kjeldsen 2005 采用连续流活性污泥法对渗滤液的处理能力作了研究 低氧 好氧活性污泥法及SBR等改进型活性污泥法比常规活性污泥法更有效 因其能维持高运行负荷 耗时短 氧化沟为传统活性污泥法的一种变型 1950年荷兰公共卫生研究所研究氧化沟法成功 经过30多年的使用 研究和开发 氧化沟系统在结构 运行方式 曝气装置和适用范围等多方面得到了长足的进步 我国自20世纪80年代起 开始采用氧化沟技术处理城市污水 氧化沟的主要优点主要有 水力停留时间和污泥停留时间比较长 有较高的稳定性和可靠性 它把两种形式的工艺 推流式和混合式 工艺结合在一起 使工艺简单 便于操作 氧化沟较适合处理垃圾渗滤液 序列间歇式活性污泥法 SBR 是将水质 曝气 沉淀等功能集于一体的周期循环式活性污泥法 SBR法与其他活性污泥法相比 它不仅工艺简单 而且有较优越的工艺特征 王忠 2002 可以根据进水负荷来调整系统运行参数 谢可蓉 2001 等采用SBR法作为二级生物处理对汕头市油麻垃圾渗滤液进行治理 处理量为200t d 结果显示 SBR法对垃圾渗滤液中COD 和BOD5的有显著去除效果 当COD和BOD5 氨氮浓度分别为20000 25000mg L 10000 15000mg L 5000mg L时 其去除率分别为85 以上 90 以上 65 以上 且稳定性强 但出水仍需要进一步深度处理 SBR法作为一种稳定有效的二级生化法应用于垃圾渗滤液的处理工艺主要优点就是灵活调节SBR法的曝气时间 土地处理技术主要通过土壤颗粒的过滤 离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成分 通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化 通过蒸发作用减少渗滤液量 主要包括 人工快滤 慢速渗流 地下渗流 快速渗流等处理系统 目前主要应用在垃圾渗滤液方面的土地处理技术主要是人工湿地 人工湿地是通过植物系统综合生物 物理和化学三种共同作用净化废水 人工湿地是近年来用于处理垃圾渗滤液比较普遍的一种土地处理技术 陈金发 2007 等人通过组合不用的湿地植物来优化人工湿地 结果认为 湿地最优的植物组合为灯心草 凤眼莲 菹草 在此组合下对于污水中的污染物有很好的取出作用 理论上可以应用在垃圾渗滤液方面 张金生 2009 等人利用外循环三相流化床与人工湿地的组合工艺研究处理重金属型垃圾渗滤液的可行性 试验证明 在经过流化床处理后的垃圾渗滤液经过人工湿地后 出水COD值为200mg L NH4 N为10mg L 其他的重金属也相应的下降 此外 石岩 2005 王丽霞 2005 等人也针对人工湿地应用于垃圾渗滤液做出了相应的试验以及调研 结果均表明 将人工湿地用在垃圾渗滤液是可行的 虽然人工湿地处理垃圾渗滤液是可行的 但是都停留在研究理论阶段 并未在实际工程中得到应用与发展 膜生物反应器 MBR 目前 我国污水处理的主流工艺仍然是活性污泥法 但是活性污泥法存在许多的不足之处 如占地面积大 处理的出水水质效果差 不稳定 不利于水资源的利用 能耗高 剩余污泥大 操作复杂等一系列问题 针对与以上的不足 各种新型高效的生物处理技术应运而生 膜生物反应器就在其中 膜生物反应器是膜分离与生物工艺相结合的新型处理技术 其主要原理就是 首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物 然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离 垃圾渗滤液工艺方法累计统计排名排名工艺方法占有率1膜生物反应器 MBR 60 2纳滤 NF 35 3反渗透 RO 31 4升流式厌氧污泥床 UASB 22 5碟管式反渗透 DTRO 14 6A O45 7升流式厌氧污泥床 UBF 10 8吹脱9 9水解9 10厌氧折板反应器 ABR 7 11接触氧化7 12移动床生物膜反应器 MBBR 4 13曝气生物滤池 BAF 4 14氧化塘3 15生化曝气池3 16固定化微生物 厌氧生物滤池3 17综合生态池3 18高效生物滤池3 19沉淀池3 20回灌系统2 21消毒2 22高压2 23超滤 UF 1 24氧化沟1 25混凝沉淀1 26循环式活性污泥法 CASS 1 27活性炭过滤1 28人工湿地1 圾渗滤液处理的常用组合工艺 一级处理排放工艺 针对氨氮浓度在2000 5000mg L的垃圾渗滤液处理工艺 工艺流程为氨吹脱 UASB 反硝化 碳氧化 硝化 MBR 纳滤 反渗透 工艺流程 出水标准本工艺处理的垃圾渗滤液出水可达国家 生活垃圾填埋场控制标准 GB16889 2008 或者 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级排放标准 甚至可以达到 污水再生利用工程设计规范 GB50335 2002 生活用水回用标准 运行费用估算运行成本费用由动力费用 人工费 药剂费 膜清洗更换维护费用等组成 每吨垃圾渗滤液的运行费用约为10 25元 运行费用受进水水质 水量及回用率等的影响 处理水量小则运行费用高 回用率高则运行费用高 三级排放标准 流程为初沉 厌氧 反硝化 碳氧化 硝化 二沉出水标准 本工艺处理的垃圾渗滤液出水可达到国家 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 1997 三级标准要求 运行费用估算 运行成本费动力费用 人工费 药剂费等组成 每吨垃圾渗滤液的运行费用为3 5元 三级排放标准 流程为厌氧反应器UBF 好氧池 MBR出水标准 本工艺处理的垃圾渗滤液出水可达到国家 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 1997 三级标准要求 运行费用估算 运行成本费动力费用 人工费 膜清洗 更换及维护费等组成 每吨垃圾渗滤液的运行费用为4 8元 二级排放标准 流程为初沉池 氨吹脱 UASB 反硝化 碳氧化 MBR出水标准 本工艺处理的垃圾渗滤液出水可达到国家 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 1997 二级标准要求 运行费用估算 运行成本费动力费用 人工费 膜清洗 更换及维护费等组成 每吨垃圾渗滤液的运行费用为10 13元 一级排放标准 流程为UASB 反硝化 碳氧化 硝化 MBR 纳滤本工艺处理的垃圾渗滤液出水可达到国家 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 2008 或且 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级标准 甚至可以达到 污水再生利用工程设计规范 GB50335 2002 生活杂用水回用标准 运行费用估算 运行成本费动力费用 人工费 膜清洗 更换及维护费等组成 每吨垃圾渗滤液的运行费用为10 25元 泾县某垃圾填埋场渗滤液处理工程简介 安徽省泾县生活垃圾填埋场位于泾县琴溪镇国有马头林场 处理站拟定总占地面积5000m2 建成后的渗滤液处理规模为出水100m3 d 最终出水水质达到 生活垃圾填埋场污染控制标准 GB16889 2008 的排放标准 处理后的污水排放标准主要指标为 PH6 9 CODCr 100mg l BOD5 30mg l SS 30mg l 氨氮 25mg l TN 40mg l TP 3mg l 项目总造价825万元 其中土建部分245万元 设备部分580万元 单方造价8 25万元 运营成本27 3元 吨 工艺设计思路 一 对高污染物去除率的考虑 如此高的去除率要求 采用一般的生化 物化处理技术根本无法实现 这主要是受污水中溶解性污染物的制约 因此 工艺方案采用了成熟的 具有稳定的物理截留去除能力的膜处理单元或采用长程的深度处理工艺 以确保对污染物的去除效果 二 对CODcr和NH3 N去除生化处理技术应用的考虑 较膜处理技术和其它物化处理技术而言 污水的生化处理技术具有经济节能的特点 因此被广泛应用于污水处理工程 本工艺方案采用的生化处理段对渗滤液水质控制性指标CODcr和NH3 N具有针对性处理 主要包括 水质水量调蓄段 利用调节池 对高浓度进水进行水质调整 同时对水量的变化也起到一定的调蓄作用 物化处理段 通过混凝 沉淀的方式降低胶体悬浮物 同时进一步去除以悬浮物形式存在的COD 氨吹脱段 采用氨吹脱工艺对污水中的NH3 N进行脱除 普通好氧段 采用活性污泥处理技术对污水中易降解有机污染物 以BOD5为代表 进行去除 MBR处理段 采用MBR处理技术 对污水进行泥水分离 臭氧催化氧化处理段 采用强氧化剂 臭氧对污水中的极难降解和不可降解有机污染物进行改性处理 以改变其可生化性 出水回流至生化处理段进一步完成去除 上述工艺组合 污染物处理针对性强 去除机理可靠 工艺设计合理 能够保证对控制性污染物取得良好的稳定去除效果 出水经MBR膜过滤后 为后续的NF RO膜处理系统降低了负荷 对确保出水水质 水量 延长膜的使用寿命创造了必要的条件 三 对季节及水质变化引起的负荷冲击的考虑及应对措施 水量的变化 季节变化引起进水流量增大主要是降雨量因素 除了处理工艺自身具有的流量负荷适应能力外 同时由于进水浓度的降低 也可调整处理量增大 水质的冲击 需要考虑的水质变化因素主要来自填埋场 年龄 增长的影响导致进水可生化性降低和NH3 N指标提高 根据采用工艺对主要污染物的去除机理特征 完全可以通过调整运行方式 如调整前端混凝沉淀池的投药量或调整Verticel生化段的充氧方式等来提高去除效率 加以适应并保证去除效果稳定可靠 四 对提高经济性采取措施的考虑 采用模块化 集成化工艺设计 节约占地减少工程投资 对渗滤液污染物采用具有较强处理针对性的工艺设计 在确保处理效率的同时 运行更经济 五 对降低出水色度的考虑 本工艺方案对色度的去除主要通过臭氧催化氧化和膜处理单元完成 臭氧氧化对色度的去除效果是在完成污水改性处理中连带实现的 同时也明显降低了色度对膜处理单元运行经济性的影响 工艺流程设计 工艺流程简述 本渗滤液处理站工程拟采用预处理 生化 Verticel MBR NF RO工艺 垃圾渗滤液自调节池收集后 经泵提升进入混凝沉淀池去除水中的SS等杂质 混凝沉淀池出水经泵提升到脱氨塔进行污水中NH3 N的脱除 预处理后进入到Verticel 立环氧化沟 微孔曝气 MBR生化处理部分 主要去除水中的COD及氨氮等污染物 并通过MBR膜进行泥水分离 其出水进入臭氧催化氧化池 对大分子COD进行改性 并进行部分回流至前段生化部分以提高去除效率 最后臭氧催化氧化池出水经NF RO膜处理系统深度处理后出水达标排放 核心工艺设计 氨吹脱工艺吹脱工艺主要在吹脱塔进行 污水由淋水管洒向网状填料 污水自上而下流 空气自下而上上升 形成气液相逆流 吹脱塔技术参数 碳钢防腐罐体 直径2m 高6m 处理量Q 6 7m3 h 主要设备 循环泵1台 规格Q 10m3 h H 6 8m 投碱装置1台 材质PP D H 800 1100 吹氨塔1台 型号HT CZA5 鼓风机2台 1用1备 Verticel高效组合曝气池Verticel前半部分采用机械曝气 立环曝气池 后半部分采用微孔曝气 这种混合曝气的方式能够最大程度的提高曝气效率 从而节能降低运行费用 技术参数 设计水温10 混合液浓度MLSS 4 5g L 泥龄SRT 15天 出水溶解氧DO 2 0mg L 水力停留时间T 8 1天 需氧量AOR 23kg h 总有效容积V有效 1210m3 有效水深H 5 5m 池体外形尺寸 长 宽 高 10 22 5 5m 钢筋混凝土结构 共1座 主要设备 转碟曝气机 变频 2台 规格L 5 5m碟片数 15片装机功率 11Kw 罗茨鼓风机2台 1用1备 规格Q 6m3 minH 0 07MPaN 5 5Kw 曝气管1套 曝气管管径DN100 导流扩散器1套 MBR系统垃圾渗滤液经过预处理及生化段后进入MBR系统 膜生物反应器内的污泥浓度最高可达30g L 处理效率大幅度提高 主要污染物COD BOD和氨氮得到有效降解 出水水质好 占地少 使用该技术处理垃圾渗滤液可满足一般排放要求 与反渗透膜 NF 或卷式反渗透膜 RO 结合进行深度处理可满足更高的处理要求 出水可达国家排放标准 技术参数 膜组件型号38CRH XLTF5385 数量1套8支 主要设备 篮式过滤器1台 过滤精度1mm 清洗泵1台 规格Q 50m3 h H 25m 循环泵2台 规格Q 238m3 h H 45m 原水泵1台 规格Q 25m3 h H 10m 臭氧催化氧化经过MBR生化处理后的渗滤液 其中可生物直接降解的有机污染物已被去除怠尽 残余有机污染物多为微生物无法直接降解的大分子物质和微生物自身代谢产物 催化氧化处理的作用是利用强氧化剂臭氧将微生物无法直接降解的大分子物质和微生物自身代谢产物的分子链氧化断开 污染物变性形成生物能够直接降解的小分子物质 并回流至生化部分 以便进一步去除污染物 提高出水水质标准 技术参数 流量 Q 12 13m3 h 停留时间 T 4 5h 回流量 0 100 池体外形尺寸10m 2m 3m 钢筋混凝土结构 共1座 主要设备 臭氧投加器1个 型号OT L 100 D100mm 催化剂载体及填料1套20m2 臭氧发生器1台 投加量 500g h 型号YC500 功率 5 5Kw 循环泵1台 Q 10m3 h NF及RO膜处理系统RO反渗透处理工艺包括预处理工艺 膜分离工艺和膜的清洗工艺 其中预处理工艺是保证反渗透膜系统安全运行的必要条件 采用NF作为RO的预处理 分离工艺采用组件的不同组合方式以满足不同处理对象及不同产水量和不同出水水质的要求 膜组件组合采用一级二段式 膜的清洗是RO反渗透膜系统中的重要环节 在分离过程中 可溶性无机盐被浓缩 当超出溶解度时 无机盐被截留在膜表面形成硬垢 所以要适时对膜进行化学清洗以提高膜的回收率 此外细菌在膜分离过程中也被膜所截留 所以要适时对膜及系统进行杀菌 另外在进水中添加阻垢剂 也可减少或避免无机盐在膜上的结垢 反渗透膜的正常使用寿命为2年 各工段处理效果分析 工程总结 渗滤液作为一种特殊高浓度难处理废水 其投资及运行成本远高于一般城市生活污水或工业废水 主要原因是渗滤液中有机物 氨氮浓度极高 生化性能较差 营养物比例失衡 从而导致生物处置的停留时间较长 处理设施 设备投资极大 而垃圾渗滤液处理量一般较小 导致折旧维修费用极高 本工程总造价825万元 其中设备部分约580万元 单方造价8 25万元 吨 运营成本27 3元 吨 惠阳区垃圾填埋场渗滤液处理工程 深圳市丰河环境工程技术有限公司2011年6月惠阳垃圾处理填埋场位于广东省惠阳区淡水镇 建于上世纪的90年代 建设时能达到当时的环保要求 随着环保要求越来越严格 最新的填埋场污染控制标准GB16889 2008的执行 该填埋场的垃圾渗滤液的处理的规模及工艺均达不到相关要求 需进行改进 垃圾渗滤液产生量垃圾填埋厂渗滤液产生量为100m3 d 则渗沥液处理站设计规模为100m3 d垃圾渗滤液水质1 垃圾渗滤液的主要特点是所含污染物成分复杂 水质和水量变化大 冲击负荷高 2 垃圾填埋场使用的年限越短 新鲜垃圾占垃圾总量的比例越大 其渗滤液的浓度越大 3 渗滤液的BOD5 CODCr的比值在0 3 0 7之间 可生化性较好 渗滤液的浓度越高 可生化性越好 随着填埋场使用年限的增加 可生化性逐渐变差 4 垃圾渗滤液的浓度随季节 降雨量变化较大 5 垃圾渗滤液的氨氮浓度较高 氨氮 CODCr约在0