垃圾滲瀝液膜濃縮液處理工藝研究進展

垃圾滲瀝液膜濃縮液處理工藝研究進展

1生活垃圾特征根據(jù)2020年中國的統(tǒng)計，2019年，中國城市生活垃圾的清運量為24126.2萬噸。雖然上海于2019年7月1日在全國范圍內(nèi)率先實施垃圾分類政策，但多數(shù)城市還未開始實施垃圾分類政策，垃圾混收的情況仍較為普遍。垃圾含水率高、熱值低、可燃物少等是我國城市生活垃圾的主要共性特征。因此，清運后的生活垃圾在焚燒處理前，都需要在垃圾坑中停留3～7天，可以有效過濾垃圾中的水分，提高入爐燒圾的熱值2滲瀝液的組成和特性滲瀝液可根據(jù)填埋的年限分為“新鮮”滲瀝液和“老齡”滲瀝液，“新鮮”滲瀝液對應(yīng)的垃圾填埋時間一般是5年之內(nèi)，5年內(nèi)的滲瀝液水質(zhì)特性一般為發(fā)黑、惡臭、高SS、低pH、有機污染物濃度高、B/C比值大，達到0.5以上。年齡短的滲瀝液一般含有小分子有機酸類和高分子碳水化合物等。老齡滲瀝液由于時間長，小分子的和易降解的有機酸都降解掉了，剩下的主要是腐殖質(zhì)(HS)為主從表1可以看出來滲瀝液具有以下特性：(1)組成復(fù)雜、有機物濃度高。特別是新鮮滲瀝液，COD大于10000mg/L，在生化處理過程中，有機物濃度高會對活性污泥中的生物活性產(chǎn)生一定的抑制，影響工藝的處理性能。(2)生物營養(yǎng)比例失衡。新鮮滲瀝液的可生物降解特性強，時間越長可生物降解性越弱，可利用的生物碳源變少，會導(dǎo)致滲瀝液中碳氮比失衡，處理時較長的滲瀝液一般需要增加碳源，來提高生物處理能力(3)pH較低。pH值隨著年限的增加而提高，前期主要是由于厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸，導(dǎo)致pH降低，后續(xù)酸性物質(zhì)發(fā)酵完成，pH值開始提高。3組合工藝處理近幾年來，垃圾滲瀝液的資源化、無害化處理成為主要的處理方式，滲瀝液的處理一般可分為前端的預(yù)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)和深度處理技術(shù)等，由于滲瀝液污染較大，為滿足達標(biāo)排放，一般采用組合工藝。目前，市場上形成技術(shù)工藝不斷發(fā)展并趨于穩(wěn)定，常規(guī)處理工藝分別有“MBR+納濾+反滲透”、“MBR+高級氧化+生化強化工藝”、“碟管式反滲透”、“其他新型生物處理技術(shù)”。3.1膜濃縮處理工藝此處理工藝是目前滲瀝液處理市場應(yīng)用最廣的工藝，該工藝的優(yōu)點是運行穩(wěn)定，能穩(wěn)定達標(biāo)。但是使用納濾+反滲透工藝，投資和成本較高，膜系統(tǒng)運行過程中由于滲瀝液水質(zhì)較差易堵塞，需要經(jīng)常更換，目前市場使用的膜系統(tǒng)多為進口膜，使用過程中還需要投加膜清洗藥劑，運行成本較高，且膜使用過程中會產(chǎn)生20%～330%的濃縮液，濃縮液的特性更為復(fù)雜，處理難度大。3.2增加生化處理后達標(biāo)排放該工藝深度處理過程采用“高級氧化+強化生物處理”后達標(biāo)排放，高級氧化后能去除一些難降解有機物，提高可生化性，后端增加生化處理后達標(biāo)排放，可有效避免第一種工藝產(chǎn)生的濃縮液和膜成本投資運行成本高等問題，但是滲瀝液中的低價鹽離子和可溶性的重金屬離子不能有效去除，對于硬度和電導(dǎo)率含量高的滲瀝液來說，會有排放不達標(biāo)的風(fēng)險。3.3碟管式反滲透碟管式反滲透處理技術(shù)可有效解決膜組件污染及堵塞的問題，滲瀝液經(jīng)過前端預(yù)處理后，再使用碟管式反滲透處理，可有效去除COD和部分氨氮，對水質(zhì)的適應(yīng)性較強，出水水質(zhì)好，但是對于污染濃度大的滲瀝液，運行過程中需要經(jīng)常沖洗，經(jīng)酸堿清洗后，膜表面受到磨損，膜性能下降，需要經(jīng)常更換膜元件，投資和運行成本高。3.4老垃圾滲瀝液碳源補充工程目前隨著滲瀝液處理行業(yè)高度透明化，行業(yè)競爭白熱化，滲瀝液處理單價逐步降低，因此降低滲瀝液處理成本，提高運營效益是滲瀝液處理市場未來方向。由于老齡垃圾滲瀝液碳氮比失衡，需要補充大量碳源，是老齡滲瀝液成本高的重要原因之一。目前新型“厭氧氨氧化+厭氧MBR”、“短程硝化+厭氧氨氧化”等技術(shù)不需要外加碳源，可在厭氧情況下高效脫氮，有利于降低運行成本，提高脫氮效率，是未來發(fā)展方向。4水質(zhì)特性特性目前滲瀝液常規(guī)處理工藝一般采用“厭氧+MBR+膜深度處理”，而膜處理系統(tǒng)一般采用納濾+反滲透處理工藝，對于排放標(biāo)準(zhǔn)高的地區(qū)，甚至采用兩級反滲透，采用膜處理工藝必然會產(chǎn)生一定量的濃縮液，一般納濾膜濃縮液為20%，反滲透濃縮液為25%～30%,DTRO濃縮液一般為50%左右，濃縮液產(chǎn)量交大，且組分復(fù)雜，濃縮液如何有效處理，是滲瀝液處理工藝中的難題，選取了兩個運行廠的納濾濃液和反滲透濃液進行跟蹤測試水質(zhì)特性，水質(zhì)特性情況見表2。納濾濃液COD含量在3000～5000mg/L，經(jīng)過前端生化后，濃縮液中的COD主要是大分子難降解的有機酸類，可生化性較差，且濃縮液中含有大量的鹽和金屬離子目前國內(nèi)外有關(guān)濃縮液處理技術(shù)的相關(guān)研究較多，主要有：回灌法、蒸發(fā)法、回噴爐法、高級氧化法、電滲析法等。研究發(fā)現(xiàn)，濃縮液回灌到填埋場會導(dǎo)致垃圾滲瀝液的pH、電導(dǎo)率、COD和氨氮的上升，不可降解的大分子有機物不斷積累，導(dǎo)致后期滲瀝液處理難度大5濃縮液的處理工藝現(xiàn)狀濃縮液的處理可分為幾個層次，第一個是簡單的轉(zhuǎn)移，濃縮液產(chǎn)生后直接外運或者回填埋場填埋，該方法成本低，操作簡單，但是長期使用，會不斷增加填埋場滲瀝液的硬度，降低可生化性，導(dǎo)致后續(xù)填埋場處理增加難度，使用膜處理降低膜使用壽命，不是一個長久之計。第二個是減量化處理，濃縮液經(jīng)過物料膜、蒸發(fā)結(jié)晶、進焚燒廠焚燒等技術(shù)進一步濃縮減量，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后還是有一些殘渣，并未真正實現(xiàn)零排放；第三是穩(wěn)定化、無害化處理，可以將濃縮液添加固化劑固化或者高級氧化后再生化處理，廢水達標(biāo)排放，高級氧化后再生化增加濃縮液處理工藝，路線長成本較大；第四是資源化、能源化回收利用，通過回收濃縮液中的腐殖酸、無機鹽、鳥糞石、做微生物電池等進行資源化利用；第五是生態(tài)化循環(huán)利用，如與農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等聯(lián)合進行土地利用。第四、五種處理工藝可真正實現(xiàn)濃縮液的有效處理，但是目前技術(shù)方法不成熟，資源回收利用成本較高，還需進一步降低成本，提高資源化產(chǎn)品的利用率。目前，滲瀝液常規(guī)處理工藝中膜系統(tǒng)的使用非常廣泛，使用膜處理會產(chǎn)生約20%～30%的濃縮液，垃圾滲瀝液的處理要實現(xiàn)零排放，濃縮液的消納和處置非常關(guān)鍵，目前常規(guī)處理工藝為：“MBR+納濾+反滲透”、“MBR+高級氧化+生化強化工藝”、“碟管式反滲透”、“其他新型生物處理技術(shù)”。文中篩選了一些研究濃縮液的文獻，目前膜濃縮液處理工藝主要包括蒸發(fā)(機械壓縮蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、負