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1.1、滲濾液概述
生活垃圾填埋場(chǎng)按照填埋氣組成等參數(shù)可以大致分為五個(gè)階段。第一階段為好氧階段,導(dǎo)氣管中引出的氣體主要為空氣,此時(shí)產(chǎn)生的滲濾液COD濃度較高,氨氮濃度較低,可生化性較好;
第二階段為酸化階段,垃圾堆體中以酸化反應(yīng)為主,填埋氣主要為氮?dú)?、二氧化碳、氫氣,滲濾液水質(zhì)與第一階段類似;
第三階段為不穩(wěn)定的產(chǎn)甲烷段,堆體中厭氧產(chǎn)甲烷菌開(kāi)始逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌種,甲烷氣體的比重開(kāi)始上升,滲濾液中的有機(jī)物開(kāi)始下降,相反由厭氧分解蛋白質(zhì)等含氮物質(zhì)產(chǎn)生的銨鹽開(kāi)始上升,滲濾液的可生化性下降;
第四階段為穩(wěn)定的產(chǎn)甲烷階段,填埋氣主要由二氧化碳和甲烷組成,滲濾液的可生化性已經(jīng)比較差,易于生化的有機(jī)物急劇下降,以揮發(fā)性有機(jī)酸VFT(VFC)表示;到最后一個(gè)階段即結(jié)束階段,垃圾中的有機(jī)物已經(jīng)分解殆盡,此時(shí)的滲濾液已不具備可生化性。
其中滲濾液可生化性較好的前三個(gè)階段時(shí)間較短,只有三至五年,便進(jìn)入了第四個(gè)階段,滲濾液的可生化性逐年下降,直至有機(jī)物含量降至零。
1.2、滲濾液顯著特點(diǎn)
(1) 滲濾液前、后期水質(zhì)變化大。滲濾液的水質(zhì)變化幅度很大,它不僅體現(xiàn)在同一年內(nèi)各個(gè)季節(jié)水質(zhì)差別很大,濃度變幅可高達(dá)幾倍,并且隨著填埋年限的增加,水質(zhì)特征也在不斷發(fā)生變化,如滲濾液的碳氮比、可生化性隨著填埋年限的增加而降低。通常在填埋初期,氨氮濃度較低,用生物脫氮就可去除滲濾液中的氨氮,但隨著填埋年限的增加,氨氮濃度不斷增加,COD不斷下降,最好采用物化法處理。
(2) 有機(jī)物濃度高。垃圾滲濾液中的CODcr和BOD5濃度最高可達(dá)幾萬(wàn)毫克/升,與城市污水相比,濃度非常高。高濃度的垃圾滲濾液主要是在酸性發(fā)酵階段產(chǎn)生,pH值略低于7,低分子脂肪酸的COD占總量的80%以上,BOD5與COD比值為0.5~0.6,隨著填埋場(chǎng)填埋年限的增加,BOD5與COD比值將逐漸降低。
(3) 氨氮含量高。由于大部分填埋場(chǎng)為厭氧填埋,堆體內(nèi)的厭氧環(huán)境造成滲濾中氨氮濃度極高,并且隨著填埋年限的增加而不斷升高,有時(shí)可高達(dá)1000~3000mg/l。當(dāng)采用生物處理系統(tǒng)時(shí),需采用很長(zhǎng)的停留時(shí)間,以避免氨氮或其氧化衍生物對(duì)微生物的毒害作用。
(4) 營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)。一般的垃圾滲濾液中BOD5/TP大都大于300,與微生物生長(zhǎng)所需的磷元素相差較大,因此在污水處理中缺乏磷元素,需要加以補(bǔ)給。另一方面,老齡填埋場(chǎng)的滲濾液的BOD5/NH3-N卻經(jīng)常小于1,要使用生物法處理時(shí),需要補(bǔ)充碳源。
(5) 鹽份含量高。填埋場(chǎng)滲濾液通常含有大量的鹽份,總的含鹽量通常高達(dá)10000mg/L以上,采用膜處理會(huì)由于滲透壓過(guò)大造成產(chǎn)水率過(guò)低,采用生化處理會(huì)因?yàn)楹}量過(guò)高造成啟動(dòng)困難,運(yùn)行不穩(wěn),甚至無(wú)法運(yùn)行。
(6) 總氮以氨氮為主。由于大部分填埋場(chǎng)為厭氧環(huán)境,使得滲濾液中氮元素以氨氮為主,硝態(tài)氮極少,同時(shí)也意味著氨氮的去除的同時(shí)總氮也被去除。
MBR膜生物反應(yīng)器+NF納濾
MBR能夠使?jié)B濾液中的主要污染物如CODCr、BOD5和氨氮等得到有效降解,100%生物菌體分離,大量工程實(shí)例結(jié)果表明CODCr去除率維持在70%~85%之間,氨氮的去除率維持在90%~99.8%之間,總氮的去除率為50%~99%。
由于膜制造成本的不斷降低,近兩年,MBR已在垃圾滲濾液的處理中,廣泛應(yīng)用。MBR膜應(yīng)用于垃圾滲濾液比較傳統(tǒng)的工藝為:
MBR(外置式膜生化反應(yīng)器)+二級(jí)納濾(NF)/RO 工藝。
MBR膜生物反應(yīng)器+NF用于垃圾填埋場(chǎng)的缺點(diǎn):
出水水質(zhì)不穩(wěn)定:由于MBR膜生物反應(yīng)器對(duì)外界溫度要求高,溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致MBR膜生化反應(yīng)不到位,出水COD高于NF/RO的進(jìn)水要求,從而導(dǎo)至COD、氨氮出水不達(dá)標(biāo)。
運(yùn)行成本高:由于垃圾滲濾液中含有大量的易結(jié)垢離子,運(yùn)行時(shí)需要加入大量的藥劑來(lái)阻止結(jié)垢。
膜易堵塞:傳統(tǒng)的卷式納濾、反滲透膜流道窄,對(duì)源水要求高,而垃圾滲濾液成份復(fù)雜,極易造成膜堵塞。
3.1碟管式反滲透技術(shù)的發(fā)展歷程
DTRO技術(shù)源于德國(guó),1988年,DTRO系統(tǒng)進(jìn)入滲濾液處理市場(chǎng),第一座DTRO設(shè)備處理垃圾滲濾液工程在德國(guó)Ihlenberg建成。到1997年,DTRO在歐洲、美洲、遠(yuǎn)東等國(guó)家或地區(qū)已有200多個(gè)成功的工程實(shí)例,占反滲透法處理滲濾液市場(chǎng)的75%。到1999年,市場(chǎng)份額為80%。
3.2 碟管式反滲透系統(tǒng)簡(jiǎn)介
DTRO膜組件構(gòu)造與傳統(tǒng)的卷式膜截然不同,膜柱是通過(guò)兩端都有螺紋的不銹鋼管將一組導(dǎo)流盤與反滲透膜緊密集結(jié)成筒狀而成的。碟管式膜組的優(yōu)良性能依賴于品質(zhì)優(yōu)良的反滲透膜片和導(dǎo)流盤,導(dǎo)流盤表面有一定方式排列的凸點(diǎn),使處理液形成湍流,增加透過(guò)速率和自清洗功能,導(dǎo)流盤將膜片夾在中間,使處理液快速切向流過(guò)膜片表面。
3.3.1 兩級(jí)DTRO: 目前采用較多的是兩級(jí)DTRO工藝,一般來(lái)講可以達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)》排放標(biāo)準(zhǔn),滿足中水回用要求;
3.3.2 單級(jí)DTRO: 單級(jí)DTRO主要用于污染指標(biāo)較低的滲濾液;如年齡比較大的垃圾填埋場(chǎng)。
3.3.3 單級(jí)MBR+單級(jí)DTRO/DTNF: MBR+單級(jí)DTRO/NF適合處理可生化性較好的滲濾液類型,如新建的垃圾填埋場(chǎng)。
3.3.4 DTNF與DTRO組合等工藝: 在出水指標(biāo)允許的條件下,還可以應(yīng)用DTNF,或使用DTRO與DTNF組合系統(tǒng),既滿足去除率又可去除部分單價(jià)鹽類.
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