渗滤液处理技术研究与应用技术总结

渗沥液处理技术研究与应用技术总结生活垃圾焚烧发电厂中渗滤液的处理一直是焚烧发电厂设计、运行和管理中非常棘手的问题。垃圾焚烧发电厂内的渗滤液主要由垃圾本身所含的水分形成，垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，一般来说，渗滤液原水中COD在20000～70000mg/L之间，BOD在10000～40000mg/L之间，pH值在6～8之间，垃圾渗滤液若直接排入水体中，将对环境造成极大的破坏。因此对渗滤液进行有效的处理是必不可少的。一、垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液的特点1.1渗滤液成分复杂渗滤液中含有低分子量的脂肪酸类、腐殖类高分子的碳水化合物及中等分子量的灰黄霉酸类物质。虽然渗滤液中某一特定的污染物浓度很低，但由于污染物种类繁多，因此其总量巨大。1.2重金属含量大，色度高且恶臭：渗滤液含多种重金属离子，渗滤液的色度可高达2000倍～4000倍，并伴有极重的腐败臭味。1.3微生物营养元素比例失衡：垃圾渗滤液中有机物和氨氮含量太高，但含磷量一般较低。二、渗滤液处理工艺现状2.1厌氧生物处理厌氧处理技术是一种去除有机污染物并使其矿化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳，同时将废水中有机的含氮化合物转化成NH3-N。目前所用的各种厌氧反应器中UASB反应器被最为广泛地应用在渗滤液处理系统中，并且效果较好；其最大的优点是结构简单，便于放大，运行管理简单。2.2好氧生物处理好氧生物处理技术是一种应用最为广泛的有机废水生物处理技术，该技术可去除大部分CODcr、BOD5，同时将NH3-N转化成NO3-及NO2-，完成硝化反应。经过硝化反应的废水通常回流至前端厌氧工艺进行反硝化脱氮处理。2.3电化学反应电化学反应是新一代废水处理工艺，该技术利用电化学原理，借助外加电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚、浮除将污染物从水体中分离，可以有效地分解化工废水中的复杂的苯类有机物，降低CODCr、悬浮物等各种污染物。2.4化学氧化与还原利用某些溶解于废水中的有毒有害物质在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它们转化成为无毒无害的新物质，或者转化成容易从水中分离排除的形态（气体或固体），从而达到处理的目的，这种方法称为废水处理中的氧化还原法。该工艺通常用于好氧生物处理之后，用以去除难以生物降解的CODcr和有毒物质，化学氧化过程一般不产生需再处置的剩余物。2.5膜工艺近年来，许多新技术应用于垃圾渗滤液处理，取得了迅速的发展。其中发展最成功和目前应用最为广泛的就是膜技术，包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。2.5.1微滤（MF）和超滤（UF）微滤（MF）能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体通过；超滤（UF）能截留0.002～0.1微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。近来微滤和超滤在与好氧生物处理工艺组合应用中显示出强劲的市场竞争力。2.5.2纳滤（NF）纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1纳米(0.001微米)而得名，它截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98％之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液。与反渗透相比，纳滤的最大优点是能将小分子盐随出水排除，避免盐富集带来的不利影响。如用来进一步处理超滤出水，可降低CODcr、重金属离子及多价非金属离子（如磷等），达到出水要求。2.5.3反渗透（RO）反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，但允许水分子透过，醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于95％，反渗透复合膜脱盐率一般大于98％。根据进水浓度，反渗透膜可以满足处理的更高要求。2.5.4膜生物反应器膜生物反应器（MBR）是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.5～3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25～40%。针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。三、常见工艺组合方式在当今世界范围内，生活垃圾渗滤液处理技术研究者已达成共识：从生态及经济效益双赢的角度考虑，生化工艺是渗滤液处理过程中不可省略的预处理阶段，但仅仅依靠生化阶段无法满足严格的出水要求，必须与其他工艺进行合理优化组合。根据目前国内各地区不同的排放标准要求，常用的工艺组合如下：3.1厌氧＋MBR该工艺主要在出水指标要求为《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）三级标准时采用。通过厌氧工艺将废水中大部分有机污染物降解，然后通过MBR工艺进一步去除废水中可生物降解的有机物并进行泥水分离。3.2厌氧＋MBR＋NF/电化学反应器/化学氧化该工艺主要在出水指标要求为《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准时采用。通过厌氧工艺将废水中大部分有机污染物降解，然后通过MBR工艺进一步去除废水中可生物降解的有机物并进行泥水分离，最后采用NF或电化学反应器或强氧化剂将废水中部分不可生物降解的有机物去除。3.3厌氧＋MBR＋NF/RO该工艺主要在出水指标要求为《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准或《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）表2标准时采用。通过厌氧工艺将废水中大部分有机污染物降解，然后通过MBR工艺进一步去除废水中可生物降解的有机物并进行泥水分离，最后通过纳滤膜或反渗透膜过滤难降解有机物，并通过膜的选择达到不同排放水质的要求，例如使用纳滤膜可让部分盐分与出水一起排除，既利用了生化过程和膜技术各自的优点，又避免了单纯反渗透工艺的缺点。四、“预处理+厌氧反应器(UASB)+膜处理反应技术+纳滤（NF）”工艺的应用萍乡市生活垃圾焚烧发电工程通过增加渗沥液站处理技术，利用渗沥液站采用的预处理+厌氧反应+膜处理反应+纳滤（NF）技术，能有效地处理渗沥液，且不会对环境造成污染。4.1预处理（机械格栅，调节池）渗滤液可能含有大量漂浮物，一方面它们不易被分解，另一方面可能堵塞管道因此必须去除，防止后续生化处理发生异常状况，因此采用机械格栅做预处理。水质的稳定性是生化处理的一个重要保证，因此调节池成为预处理过程中一个重要的环节，可以保证水质在短时间内趋于稳定，以保证生化过程的适应性及出水的稳定性。4.2UASB升流式厌氧污泥层反应器（UASB）是一种技术先进、成熟的高效厌氧反应器，目前已经普遍运用于高COD浓度的有机废水处理，与另外几种厌氧工艺如：厌氧接触法、厌氧流化床．厌氧复合床反应器相比其突出优点是处理效率高．操作管理简便。4.3膜处理反应技术EQ\o\ac(○,1)膜生化反应器糸统由生化反应器和超滤两个子系统组成。②生化反应器——生化反应器由前置的反硝化罐和硝化罐组成，在硝化罐中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使氨氧和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化罐，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的，为提高氧的利用率，采用特殊设计的射流曝气装置，以到达高效降解的目的，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到15―25g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解的有机物也能逐步降解，前置的反硝化反应器最大程度地利用了存在于渗滤液中的碳水化合物，反硝化罐内设1台液下搅拌装置。膜生化反应器产生的剩余污泥量较少，生化剩余污泥排入污泥储池中，通过污泥泵回到炉体焚烧。③超滤系统（UF）——与传统生化处理工艺相比，微生物菌体通过高效超滤系统从出水中分离，确保大于0.02m的颗粒物，微生物和与COD相关的悬浮物安全的截留在系统内。超滤清液进入清液储槽，超滤浓液回到生化池，污泥浓度通过错流式超滤的连续回流来维持。UF进水泵把生化池混合液分配UF环路。超滤到最大压力为外5bar，超滤膜为直径8mm，内表面为聚合物的管式过滤膜。超滤系统设2个环路，每个环路设有3根超滤膜管。每个超滤环路设有单独的循环泵，该泵在沿膜管内壁提供―个需要的流速，从而形成紊流，产生较大的过滤通量，避免堵塞。两条环路的运行完全独立，提高了系统运行的可靠性，膜管由储存有清水或清液的“清洗罐”通过清洗泵来完成，自动压缩空气控制阀能同时切断进料，留在管内的污泥随冲刷水去生化池，CIP是一种偶频过程，清冼后期阀门按程序打开，允许清洗水在膜环路中循环后回到清洗罐，直到充分清洗。如需要，清洗后期可向清洗罐少量滴加膜清洗药剂，膜生化反应器的COD设计去除率大于96％，渗滤液中的氮源，部分生物合成．其它在硝化罐内氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，并在反硝化中还原为氮气而去除．NH3-N设计去除率98％。4.4纳滤（NF）渗沥液经过MBR生化系统处理后，出水无菌体和悬浮物，进入膜深度处理系统。膜是以一定的形式限制或传递组分，用来分开两相的一薄层物质，它可以是固态的或者液态的。膜技术作为一种先进的、当代新型的分离技术，是多学科交叉的产物，与传统的分离技术比较，它具有高效、节能、无变相、过程易控制、操作方便、环境友好、便于放大、易于其他技术集成等优点。纳滤膜孔径在1nm以上，能截留纳米级的（0.001微米）的物质，纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其主要特点是能截留有机物等大分子物质，同时可以允许大部分盐分通过，避免了浓水回流导致的盐分积累对系统造成不利影响．纳滤是一种错流过滤，即给水流在过滤过程中被分为淡水流（产水流）和含浓缩溶质或颗粒杂质的浓水流，大量的溶质和杂质被浓水带走。五、结论垃圾渗沥液具有水质复杂多变、污染物浓度高等特点，而萍乡市生活垃圾焚烧发电厂通过增加渗沥液处理站，利用其采用的“预处理+厌氧反应器(UASB)+膜处理反应工艺+纳滤（NF）的组合工艺”在本工程的应用，取得了显著的效果，为日后更好的处理垃圾渗沥液提供了参考价值。5771001803090012095579036822859633082577100180309001238657613739973576069657710018030900135945780775799025155125771001803090012387577164982601818051577100180309001213857213119215891832657710018030900123595790368223610760535771001803090012356576135286143791742577100180309001235557508786970469327917088100343355274101229944325833379170881003433552751018667329388320081708810034335610710158115250150052217088100343356108101000180059871732170881003433542951010741941426870171708810034335618410187866