生活垃圾滲瀝液生物處理工藝選擇

生活垃圾滲瀝液生物處理工藝選擇

根據(jù)《中國城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》中生活垃圾衛(wèi)生填埋的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年末已有654家生活垃圾填埋場，日處理能力為36.05萬噸。衛(wèi)生填埋技術(shù)在未來仍占著主導(dǎo)地位。生活垃圾在填埋過程中，所產(chǎn)生的垃圾滲瀝液存在水量水質(zhì)波動較大、氨氮濃度高、滲濾液色度大、營養(yǎng)元素比例失調(diào)、重金屬含量高、有機(jī)污染物種類繁多，濃度高且變化范圍大等特征，因而其處理工序和設(shè)備繁多，處理和運(yùn)行成本遠(yuǎn)高于一般生活污水和工業(yè)廢水處理方式。鑒于傳統(tǒng)的簡單生化法處理滲瀝液的技術(shù)未能滿足達(dá)標(biāo)排放且運(yùn)行效果低于設(shè)計(jì)效果，本文對生活垃圾滲瀝液處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)比選，得出一種能夠有效降低污染物負(fù)荷且滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求的滲瀝液處理方案。1組合工藝的應(yīng)用由于填埋場垃圾滲瀝液具有高氨氮和難降解的特點(diǎn)，我國在垃圾滲濾液處理實(shí)際工程中更加注重組合工藝的使用，從而實(shí)現(xiàn)工藝操作條件的優(yōu)化和處理成本的降低?，F(xiàn)階段，垃圾滲瀝液的主要處理技術(shù)路線為(1)“預(yù)處理+生物處理+深度處理”；(2)預(yù)處理+兩級碟管式反滲透。1.1垃圾滲瀝液深度處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀“預(yù)處理+生物處理+深度處理”作為常規(guī)的滲瀝液處理工藝，具有工藝技術(shù)成熟、處理效果佳、處理成本低特點(diǎn)。預(yù)處理技術(shù)主要包括吸附法、混凝沉淀法、氧化還原法及氨氮吹脫法等。根據(jù)不同垃圾滲瀝液的水質(zhì)特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)處理工藝，能有效解決滲瀝液濁度、色度及含有難降解有機(jī)物，為后續(xù)處理打好基礎(chǔ)。根據(jù)目前國內(nèi)運(yùn)行較好的滲瀝液處理工藝，預(yù)處理多采用厭氧處理工藝和混凝沉淀工藝。生物處理主要目的是實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)物和生物脫氮，其處理方式主要包括好氧生物處理法和厭氧生物處理法。在實(shí)際工程中應(yīng)用較多的生物處理工藝是膜生物反應(yīng)器（MBR），即采用超濾取代傳統(tǒng)的二沉池，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應(yīng)器中，通過提高生化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，從而提高了反應(yīng)器的容積負(fù)荷，減小反應(yīng)器容積。相對于傳統(tǒng)生化處理系統(tǒng)，MBR具有膜系統(tǒng)的高截留率特點(diǎn)，能夠有效截留水體中全部微生物及部分大分子難溶性有機(jī)污染物，延遲污泥齡的同時，為硝化細(xì)菌的生長和繁殖提供條件，從而提高脫氮效率和COD的去除率。經(jīng)過生物處理工藝后的垃圾滲瀝液的出水的COD、總氮還需要進(jìn)一步深度處理才能滿足達(dá)標(biāo)排放。研究表明滲濾液中含有的類色氨酸、小分子的類富里酸和類腐殖酸物質(zhì)需要依靠深度處理技術(shù)才能去除。常用的深度處理主要是納濾膜（NF）和反滲透膜（RO）技術(shù)。碟管式反滲透（DTRO）工藝就是通過RO技術(shù)發(fā)展而來，對填埋場滲瀝液具有優(yōu)良的處理效率。但隨著填埋場垃圾滲瀝液“場齡”的增大，其可生化性逐年降低且氨氮大幅增加，“預(yù)處理+生物處理+深度處理”工藝對于生化處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理難度加大。另外，該工藝應(yīng)用中由于膜系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)出清水時還會產(chǎn)生濃縮液，對于膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液的處理也是困擾滲瀝液處理的另一難點(diǎn)問題。1.2預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)碟管式反滲透(DTRO)是一種新型的反滲透處理技術(shù)，針對垃圾滲濾液處理開發(fā)的一種專利型膜分離設(shè)備，具有一定的優(yōu)勢，在我國垃圾滲濾液的處理項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。“預(yù)處理+碟管式反滲透（DTRO）”處理工藝的核心技術(shù)在于碟管式反滲透膜的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形式，通過優(yōu)化后續(xù)碟管式反滲透膜的進(jìn)水水質(zhì)，從而保護(hù)膜組件的高效運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)，本工藝中預(yù)處理多采用水質(zhì)調(diào)節(jié)和物理截留的方法。該預(yù)處理工藝也可采用技術(shù)較成熟的混凝、沉淀工藝，有效地優(yōu)化膜系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)。碟管式反滲透技術(shù)源于德國，近年來我國多個生活垃圾填埋場滲瀝液處理項(xiàng)目中也采用DTRO系統(tǒng)。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。根據(jù)不同項(xiàng)目的不同的進(jìn)水水質(zhì)、出水要求特點(diǎn)和對工程成本的要求不同，垃圾滲濾液處理系統(tǒng)可采用兩級DTRO、單級DTRO、MBR+單級DTRO/NF、DTRO與DTNF等組合工藝?！邦A(yù)處理+碟管式反滲透（DTRO）”處理系統(tǒng)具有集成度和自動化程度較高、占地面積相對常規(guī)處理工藝小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但與常規(guī)處理工藝一樣，需要考慮濃縮液的處理處置問題。因此，實(shí)際工程中，通過膜生物處理系統(tǒng)（MBR）與碟管式反滲透的組合處理工藝作為生化處理的后續(xù)處理階段，能夠保證出水達(dá)標(biāo)排放。2設(shè)計(jì)工藝路線確定廣州市某生活垃圾填埋場垃圾滲瀝液處理工藝選擇則需要結(jié)合多方面的因素進(jìn)行考量和比選論證，如：(1)需保證高濃度垃圾滲瀝液處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。(2)適應(yīng)滲瀝液水質(zhì)變化較大的特點(diǎn)，選取的工藝技術(shù)與設(shè)備必須針對各時段不同的水質(zhì)特征。(3)在工藝可靠的前提下節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。綜上所述，本設(shè)計(jì)工藝技術(shù)路線選用“UASB+MBR+一級DTRO”為核心的處理工藝，以確保達(dá)到廣東省地方排放標(biāo)準(zhǔn)。在厭氧生化處理工藝選擇上，本項(xiàng)目在多種厭氧反應(yīng)器進(jìn)行比選后，采用升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）作為生化處理路線環(huán)節(jié)中厭氧處理單元的構(gòu)筑物選型，主要是基于UASB具有單位建設(shè)投資較低、運(yùn)行管理與維護(hù)簡單，并且是珠三角地區(qū)比較有影響力的垃圾滲瀝液成功運(yùn)營的實(shí)例。在好氧生化處理工藝選擇分析上，通過對氧化溝工藝、SBR工藝、膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝對比分析上，同時結(jié)合本項(xiàng)目填埋場有較多焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的滲瀝液參雜，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)預(yù)測分析，原水的C/N比超過10:1，其水質(zhì)條件完全可以采用生化工藝進(jìn)行脫氮，節(jié)省設(shè)施投資。本設(shè)計(jì)好氧單元工藝推薦采用MBR系統(tǒng)，主要是好氧生化能使有機(jī)物最大程度地降解并接近排放標(biāo)準(zhǔn)，降低深度處理的難度和成本。同時，MBR系統(tǒng)的污泥濃度高，系統(tǒng)占地面積小。其次，MBR工藝能夠方便地實(shí)現(xiàn)生物脫氮，特別適用于垃圾滲瀝液這種氨氮較高的污水。再次，由于采用超濾膜進(jìn)行泥水分離，MBR工藝能夠使得出水最優(yōu)，有利于后續(xù)深度處理。經(jīng)過MBR生化處理后，雖然滲瀝液中BOD5、氨氮等指標(biāo)可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于有機(jī)物濃度太高，COD仍然存在超出標(biāo)準(zhǔn)的可能。反滲透處理主體工藝選擇分析上。納濾膜和反滲透膜分離機(jī)理相同。但反滲透膜能從水溶液中分離除去0.3～1.2nm的溶質(zhì)分子，優(yōu)于納濾的截留界限，去除低分子量有機(jī)物可達(dá)100%。考慮到本設(shè)計(jì)出水水質(zhì)需滿足廣東省水污染物排放限值第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，深度處理選擇反滲透膜工藝，運(yùn)行穩(wěn)定性和安全高。反滲透膜組件的類型主要有卷式膜組件和碟管式膜組件，本設(shè)計(jì)采用碟管式反滲透膜（DTRO）工藝處理生化處置后的垃圾滲瀝液。經(jīng)過對各種垃圾滲瀝液處理工藝及其組合進(jìn)行比選論證，結(jié)合本設(shè)計(jì)高濃度、水質(zhì)復(fù)雜的垃圾滲瀝液特點(diǎn)，從保證滲瀝液處理達(dá)標(biāo)排放以及工藝處理單元優(yōu)化組合的角度出發(fā)，最終確定采用生化處理和深度膜處理相結(jié)合的工藝路線。本項(xiàng)目工藝流程如圖1所示。3垃圾滲瀝液處理工藝和處理技術(shù)的多樣化發(fā)展由于生活垃圾填埋場中滲瀝液水質(zhì)存在一定的特殊性，加之我國對其處理工藝還未達(dá)到成熟的階段。在實(shí)際滲瀝液處理工藝設(shè)計(jì)中，需結(jié)合我國垃圾滲瀝液處理工藝的多樣化發(fā)展，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以處理精細(xì)化和垃圾滲瀝液的資源化利用為發(fā)展方向，因地制宜，尋求更合理經(jīng)濟(jì)