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                技術資訊

                垃圾滲濾液處理工藝概述

                來源:上善清源

                摘要:針對垃圾滲濾液的危害及處理難題,介紹了近年來國內在垃圾滲濾液處理方面較為廣泛應用的工藝技術,物化處理、生化處理、膜深度處理及其組合工藝等,并對組合工藝對不同滲濾液的處理進行了具體分析。提出了目前垃圾滲濾液需要解決的問題及研究方向。

                 
                一、垃圾滲濾液的種類
                 
                在生活垃圾收集和處理處置的過程中,因壓實、發酵等物理、生物及化學作用會產生垃圾滲濾液。產生的地點包括垃圾收集點、轉運站、焚燒發電廠和衛生填埋場等[1]。因此可以把垃圾滲濾液按其產生來源分為四類:垃圾填埋場滲濾液;垃圾焚燒發電廠滲濾液;垃圾轉運站滲濾液;廚余(餐廚)沼液。其中,生活垃圾填埋場滲濾液按填埋時間和水質特點,有可分為初期滲濾液、中后期滲濾液及封場后滲濾液[2]。
                 
                二、垃圾滲濾液水質特點
                 
                (1)污染物成分復雜
                 
                由于垃圾組分復雜,滲濾液中的污染物成分復雜。滲濾液的污染成分包括有機物、無機離子和營養物質。其中主要是氨氮和各種溶解態的離子、重金屬、酚類、可溶性脂肪酸及其他有機污染物。
                 
                (2)有機物濃度高
                 
                垃圾滲濾液中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬毫克每升,且含有大量的難降解有機物,如有機氯化物、芳香族化合物、腐植酸等,導致COD中將近有700mg/L~1500mg/L難以用生物處理的方式去除。對于填埋場滲濾液,BOD/COD隨著垃圾填埋年數的增加而降低,導致可生化性變差[3]。
                 
                (3)氨氮濃度高
                 
                垃圾滲濾液中的氨氮和總氮濃度一般都達1000mg/L以上,對于填埋場滲濾液,氨氮隨著填埋年數的增加而增加。
                 
                (4)重金屬和鹽分在某些特殊情況下含量高
                 
                若原生垃圾中混有大量工業垃圾(污泥),可能導致滲濾液中重金屬濃度較高;受我國居民生活習慣影響,垃圾滲濾液鹽分含量較高。
                 
                三、垃圾滲濾液處理的工藝
                 
                3.1 工藝總概述
                 
                基于生活垃圾滲濾液的復雜性、高濃度的特點,常規處理技術和措施包括以下方面。
                 
                3.2 生物處理技術
                 
                在對COD濃度<5000mg/L的垃圾滲濾液的處理中,以好氧生物處理技術最為適宜[4],諸如:活性污泥法、生物膜法;在對COD濃度>5000mg/L的高濃度垃圾滲濾液的處理中,以厭氧生物處理技術最為適宜,諸如:厭氧生物濾池、厭氧序批式反應器;另外,還有厭氧(缺氧)—好氧生物處理技術,如:高效經濟的SBR組合工藝技術。
                 
                3.3 物化處理技術
                 
                能夠產生具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)的深度氧化處理技術,如:臭氧氧化法、光催化氧化法、電化學氧化法、Fenton氧化法;投加無機鹽或高分子物質的混凝處理技術以及膜處理技術。
                 
                3.4 土地處理技術
                 
                回灌技術;人工濕地處理技術等,可作為生活垃圾滲濾液處理的后繼單元。
                 
                3.5 組合工藝
                 
                3.5.1 垃圾填埋場滲濾液處理工藝
                 
                當前主流的“生化處理+膜深度處理”組合工藝[5],該工藝通過強化生化(通常為MBR)工藝去除大部分可降解的有機物,并將氨氮轉化為硝態的氮,再通過膜單元截留去除殘余污染物。
                3.5.2 垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝
                 
                垃圾焚燒廠的滲濾液因為焚燒的工藝不同而存在一定的差別。使用循環流化床的焚燒廠,其生活垃圾經過預處理后直接進入焚燒,一般不對垃圾進行儲存發酵,因此產生的垃圾滲濾液相對較少;使用爐排爐的焚燒廠,其垃圾貯存坑內堆存3-7天,此過程會產生大量的垃圾滲濾液。又因為垃圾焚燒廠一般建于室內,因此與垃圾填埋場滲濾液不同的,其主要是因為垃圾本身含有的水分、垃圾中易降解成分短期發酵釋放的水分、垃圾溶出的污染物及隨水流出的細小懸浮物。其水質更類似于垃圾填埋場早期產生的滲濾液。
                 
                由于焚燒廠產生的滲濾液屬于新鮮的滲濾液,碳氮比適宜生化,目前國內垃圾焚燒發電廠產生的滲濾液主要采用《生活垃圾滲濾液處理技術規范》(GJJ150-2010)中推薦的常規處理工藝,即“厭氧+MBR+納濾/軟化+反滲透”。
                 
                3.5.3 廚余(餐廚)垃圾
                 
                據統計,目前我國一線城市的廚余(餐廚)垃圾占生活垃圾總量的比列約40%-50%。[6]其中,餐廚類含水率為85%左右,廚余類含水率為75%左右。目前廚余(餐廚)垃圾處理主要采用《生活垃圾滲濾液處理技術規范》(GJJ150-2010)中推薦的常規處理工藝,即“預處理+主處理+膜深度處理”。
                 
                預處理:應用較多的工藝是氣浮除油、厭氧反應器等。
                 
                主處理:主要包括SBR工藝、A/O工藝、MBR工藝等。其中MBR工藝出水水質較好、各污染物去除率較高,處理工藝也比較簡單,因此應用最為廣泛。
                 
                深度處理:膜深度處理(納濾、反滲透等),高級氧化技術等。
                 
                3.5.4 垃圾轉運站滲濾液特點
                 
                垃圾轉運站滲濾液的產量由垃圾壓縮裝置、類型、壓縮程度、垃圾的主要組成部分、垃圾密度、氣候變化等因素決定。一般產量為垃圾日轉運量的10%,而在雨季,隨著水量和垃圾水分的增加,垃圾轉運站滲濾液顯著增加,相應的產量通常為垃圾日轉運量的20%[6]。
                 
                由于轉運站高峰作業時間一般集中在 2~4h,滲濾液瞬時流量波動較大,因此,滲濾液總體水量小但波動較大。
                 
                《生活垃圾轉運站技術規范》CJJ/T47-2016標準規定:轉運作業過程產生的垃圾水及清洗車輛、設備的生產污水,在獲得有關主管部門同意后可排入臨近市政排水管網集中處理;否則,應將其預處理至達到國家現行標準的要求后再排入臨近市政排水管網或用車輛、管道將垃圾水等輸送到污水處理廠。
                 
                四、處理的難點
                 
                1.積存液滲濾液應急處理:垃圾填埋場中的滲濾液因日常設備處理能力不足,大量積存于池中。積存的的滲濾液具有明顯的可生化性差、鹽分高等特點,如果采用傳統的生化工藝,需要投加大量的碳源、控制溫度等條件來維持運行且建設生化系統時間較長。兩級DTRO因為具有設備集成度高、安裝便捷、投入使用快,經常被作為應急設備來使用,但如果只處理滲濾液,不解決濃縮液問題,鹽分的循環與積累必將會導致設備產水率迅速下降、運行成本迅速上升,直至系統無法運行[7]。
                 
                2.垃圾焚燒廠濃縮液處理處置:膜深度處理工藝會產生15%-30%的濃縮液[8],國內大部分焚燒廠選擇將濃縮液送至焚燒主體部分協同處置,包括回噴、石灰漿制備、爐渣冷卻等工藝。但是焚燒煙氣處理工藝不同,石灰漿制備所能消納的量有限,回噴處理會降低垃圾的熱值,影響爐溫且腐蝕爐膛。
                 
                3.餐廚垃圾處理:工藝的選擇至關重要,且工藝設計需關注動植物油及懸浮物,氨氮、總氮控制要求高。
                 
                五、需要解決的問題
                 
                膜濃縮液組成復雜、污染物濃度極高,處理難度較大,只能靠物理或化學方法來處理。膜濃縮液回灌可能導致滲濾液出水含鹽量升高,影響系統穩定性,還可能會影響垃圾堆體的穩定性。膜濃縮液處理的難點與問題主要體現在以下兩個方面。
                 
                1.膜濃縮液水質復雜
                 
                膜濃縮液富集了大量難降解有機物、無機鹽類以及微量重金屬,若干極難處理的物質摻混在一起。根據我國幾家采用反滲透工藝的項目運行經驗分析,要保證反滲透出水的各項指標達標,濃縮倍數不能過高,濃縮液產量也非常大,給其終端濃縮液處理帶來極大困難。
                 
                2.全量化處理技術挑戰高
                 
                濃縮液妥善處理是實現滲濾液全量化處理的關鍵保障,需要采用切實有效的濃縮液處理工藝,例如采用蒸發、結晶的技術,或者用絮凝沉淀、高級氧化等方法對濃縮液進行處理。膜減量工藝可以對膜濃縮液進一步減量,但減量后的廢水去向以及膜減量過程中膜的污染問題還需解決;機械蒸汽壓縮蒸發等間壁式蒸發技術也可以實現對膜濃縮液的進一步濃縮,但受困于結垢問題,濃縮倍數不能過高,而且在蒸發過程中可能向濃縮液引入更多的鹽分,導致生成濃度更高、總鹽量更大的終極濃縮液;高級氧化對膜濃縮液有機污染物有一定的處理效果,但單獨使用無法達到直接排放的標準,還必須解決工程運行穩定性的問題。建有垃圾焚燒發電項目的可以采用回噴處理,但爐膛結焦結渣腐蝕等問題發生概率顯著提高;浸沒燃燒蒸發可實現全量濃縮液的固液分離,但余熱利用方面還有提升空間。
                 
                六、研究方向
                 
                依據相關資料調研項目的運行能力、運行時長、運行費用等運行參數綜合得出,高級氧化技術、低溫蒸發、機械蒸發等濃縮液處理項目總設計處理能力很大,但實際運行效果不佳,一些項目受制于原水水質波動需要復雜的預處理,一些項目運行穩定性較差,一些項目實際處理能力達不到設計能力;浸沒燃燒蒸發在穩定性上相對較好。近年來蒸發、高級氧化復合工藝處理濃縮液處理新技術蓬勃發展,因此未來研究方向主要為穩定運行與降低能耗,從而實現經濟效益的最大化。


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