从仙桃微信红包群到肇庆同城微信垃圾焚烧厂“反建”困境难破 渗滤液处理最佳方法解析
2016-09-22 23:33:51   来源:   评论:0 点击:

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近日,湖北仙桃微信红包群和广东肇庆同城微信“反建”垃圾焚烧发电厂事件引起不少人的关注,面对即将兴建的垃圾焚烧厂,当地居民心生担忧。担心垃圾焚烧厂对自身身体健康、周围环境质量和资产价值等带来诸多负面影响,产生了“不要建在我家后院”的想法和强烈抵触心理,并进一步衍生出高度厌恶情绪和激烈反抗行为,即“邻避效应”。随着民众对生活环境质量要求的提高,这种效应在可能造成污染的化工、重金属等项目中尤为凸显。面对走上街头的民众,一触即发的危机和可能造成的舆论困境,让人不禁想问失控的情绪因何而起?垃圾焚烧发电厂如何做到对周围环境“零排放”?后续的垃圾渗滤液处理具体有哪些方法?

渗滤液处理工艺的现状评述

以前采用的自然降解净化法因对环境污染严重,已不允许再使用。目前主要采用人工降解净化法,它利用渗滤液的可生化性,通过人工设置的设施、设备,让渗滤液通过厌氧、好氧以及静置、沉淀等方法得到净化,达到有效地消除渗滤液污染环境的目的。国内外的主要处理方案分为:场外处理和场内处理。

场外处理主要指垃圾渗滤液与城市生活污水合并处理,利用生活污水对高浓度的垃圾渗滤液进行稀释,然后进行处理,这种方法可以节省单独设立垃圾渗滤液处理系统的费用,而且可以降低渗滤液处理成本。缺点是垃圾渗滤液的输送造成比较大的经济负担,而且渗滤液所特有的水质特征会对城市生活污水处理厂的运行造成冲击,甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。

场内处理主要指渗滤液向库区喷洒,或者在附近建立一座污水处理厂,从经济上考虑不大适合。

垃圾渗滤液的处理是城市生活垃圾卫生填埋工程必不可少的部分,目前垃圾渗滤液的处理方法主要是生物处理、物化处理和土地处理。

土地处理

土地处理主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过土壤中的微生物作用,使渗滤液中的有机物和氨氮发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液量。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌和人工湿地。

渗滤液回灌作为填埋场渗滤液处理方法之一,目前在国外已得到广泛应用。据估计,英国50%的填埋场进行了渗滤液回灌。对回灌法的研究国内也有较多,对其去除机理,国内有人作过实验研究,详细研究了渗滤液回灌的影响因素,发现在实验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂,改善了覆盖土层的透水性和透气性。当进水负荷为 6.6~115g/(m2?d)时,运行两个月,COD去除率可到 98%左右。回灌法在国内一些渗滤液处理中开始生产性应用。人工湿地是近几年出现的一种新处理工艺。对于垃圾渗滤液的处理,国外应用较多。T jasaBulc建造一个 450m2的人工湿地对渗滤液处理进行研究,结果发现COD去除率为 68%、BOD5去除率为 46%、NH3-N去除率为 81%、Fe去除率为 80%。CraigD.Martin建造一种长度与宽度比为 10∶1,深度为 0.5m,种植了各种水草的人工湿地,并进行了处理营养物质的研究。美国纽约州Ithaca填埋场在 1989年开始采用潜流式湿地处理垃圾渗滤液。北欧芬兰Escambia的Perdido填埋场在寒冷的气候条件下运行人工湿地系统至今已经有 13 年的历史,仍然可以正常的发挥功用。挪威、加拿大、英国、斯罗文尼亚和波兰等许多国家都成功地应用了人工还比较少。

土地处理系统多用于城市污水处理,在垃圾渗滤液的处理中的应用比较少,施浇垃圾渗滤液后土壤的养分含量提高,通气空隙增多,土壤的肥力明显提高,但是对于垃圾渗滤液中的重金属和有毒有害物质则无法处理。

渗滤液的物化处理

物化处理方法主要是利用物理和化学手段去除废水中的污染物,其主要运用于渗滤液处理中的方法有:活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、膜渗析、汽提、湿式氧化等多种方法。和生物法相比,物化法受水质、水量变化影响小,出水水质稳定,尤其对 BOD/COD 较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果。由于物化法处理费用较高,一般用于渗滤液预处理或深度处理。

活性炭用于垃圾渗滤液处理的状况

利用吸附作用进行物质分离已经有很长的历史,常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰及城市垃圾焚烧炉底渣等。在渗滤液处理中,吸附剂主要用于脱除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。用铝土矿吸附渗滤液,有48.93%的有机物被去除。若用生物活性颗粒炭,即在活性炭上驯化培养生物膜降解渗滤液中有机物。实验表明。用生物活性炭吸附处理渗滤液或者高浓度的有机废水具有很大的潜力。

混凝法在垃圾渗滤液处理中的应用状况

用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,复合混凝剂及试剂A等 4 种混凝剂在不同的pH及不同的投加量的情况下,对垃圾渗滤液COD的去除效果进行了比较分析。垃圾渗滤液原液CODCr浓度为3927mg/L。实验结果为,在pH值5.5至8时,复合混凝剂投加量为400mg/L时,对COD的去除率分别为 38.63%和 37.84%;试剂A在pH为8,投加量为 100mg/L时,对COD的去除率达到 39.85%。

物化法和生物处理相比,物化法受水质水量的影响程度较小,出水水质比较稳定,尤其对BOD5/COD比值较低,对难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。理论上讲物化处理可以去除废水中的所有污染物,所以物化处理一般作为垃圾渗滤液处理中的预处理和深度处理,前期的物化预处理可以去除大部分垃圾渗滤液中的有毒金属离子和SS。物化处理还能去处一些很难生物降解的有机物,所以物化处理方法又常放在垃圾渗滤液的深度处理中。

国外对于物化处理的方法研究的也比较多,并且多为膜处理、光催化氧化等,比较先进的化学技术的研究。G.Baccmgarten和C.F.Serfriend以纤维过滤膜取代反渗透膜,对渗滤液后处理进行了研究,结果认为前者更经济。Soo-M.Kim等则以经典的Fe2++H2O2反应与紫外光结合,进行渗滤液处理的研究,其COD去除率不低于70%,当光辐射为80kW/m3时可以提高氧化率6倍,当光辐射提高到160kW/m3时,降解速率会提高 1 倍。

生物处理

垃圾渗滤液的生物处理主要是指依靠处理系统中的微生物的新陈代谢作用以及微生物絮体对污染物的吸附作用来去除渗滤液中的有机污染物的废水处理方法,可分为厌氧和好氧处理两种。国内外用于垃圾渗滤液处理的方法主要有厌氧处理系统、好氧处理系统等处理方法。

最普遍的渗滤液处理方法包括延时曝气、生物转盘以及曝气稳定塘,这些方法对降低垃圾渗滤液中的BOD5、COD和氨氮都取得一定的效果,还可以去处另一些污染物如铁、锰等金属离子。

目前,国内外处理垃圾渗滤液主要为生物处理方法,生物方法对于易生物降解的废水可以有很好的去除效果,而且工艺比较成熟、运行费用较为低廉。但是对于浓度很高、可生化性较差的有机废水来讲,采用常规的生物处技术难以达到令人满意的效果。垃圾渗滤液中COD、氨氮、金属离子浓度都很高,这些特点均限制了常规的生物处理方法在垃圾渗滤液处理中的运用。

如果在处理系统中提高污泥浓度,延长污泥停留时间,可以提高废水的处理效果。提高污泥浓度可以使系统中污泥负荷降低,提高系统对废水中有机物的去除效果。延长污泥停留时间会使系统中的微生物种群发生变化,有利于硝化菌的生长和驯化具有去除难降解有机物能力的新型菌种。近年来,国内外出现了一种新型的水处理技术――膜生物反应器。TMBR是膜分离技术和活性污泥法相结合的一种新型水处理技术,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反应器中,实现水力停留时间和污泥龄的完全分离,从而保证了系统中维持高浓度的污泥龄很长的活性污泥。由此可见,TMBR对于处理难降解的有机废水和高浓度氨氮废水方面有着很大的优势。

膜法

膜法包括:超滤膜、纳滤膜和反渗透等,主要优点是:一是过滤精度比较高,膜的孔径比较小,特别是反渗透膜孔径一般在0.1μm~1μm,能去除细菌、微生物、溶解盐等。目前在海水淡化,纯净水、高纯水、物料分离、浓缩中广为应用。二是运行不容易受环境的影响,对反渗透影响比较大环境因素主要是压力,温度、进水水质。这些量可以测量,并且可以控制。但膜技术也有其不足之处主要有:第一,当进水污染物浓度较高时,进水的渗透压就特别高,就需要进水有较高的压力克服渗透压,才能实现物料分离。因此,其在处理污染物浓度较高的废水时其运行压力高,能耗大。特别是对于反渗透,它的运行压力比较高,能耗较大。纳滤系统则相对反渗透系统运行压力低,能耗较小。第二,也是最为重要的一方面就是:膜法是一种纯粹的物理分离,因此膜法本身不能消解污染物,它只能把水和污染物分离,而不能降解污染物,更不能实现污染物的无害化和资源化。其分离处理出来的污染物浓度是进水浓度的3~5倍,这种浓溶液比原液更难处理,更容易造成环境的破坏。正是因为膜法这种特点,使其较多的应用于物料的浓缩,回收,而很少单独应用于高浓度有机物废水的处理,其只能在高浓度有机废水的处理中起辅助作用。且反渗透积累盐分,增大电导率。

厌氧+好氧法+膜法

厌氧处理法以厌氧反应器的应用最为广泛,目前实际用于生产的主要有普通厌氧反应器、升流式厌氧污泥床(UASB)、内循环厌氧反应器、厌氧流化床反应器、厌氧固定床反应器(厌氧滤池AF)、厌氧旋转接触反应器以及上述反应器的组合型如厌氧复合反应器(UBF)等;

好氧处理法主要有A/O-TMBR生化反应池法、A/O法,TMBR法、生物膜法等,对于垃圾渗滤液处理,目前常用的好氧法主要为具有延时曝气功能的A/O-TMBR生化反应池与TMBR法。

膜法,特别是纳滤,过滤孔径在1μm,可以去除水中粒径较小的杂质,且运行压力较低。因此,将把它作为终端工艺应用在渗滤液处理工程中,和反渗透膜结合使用,可以确保渗滤液处理系统最终出水指标达到循环水系统补充水使用要求。

该工艺在充分利用生化处理能够比较彻底的降解有机物的特点,可以最大限度的降解污染物,使其减量化,特别是厌氧反应产生的生物气体是一种比较环保的能源,这样就是污染物资源化。同时,利用膜法这种处理精度高的物化处理方法,可以有效的保证出水的水质,特别是对于垃圾渗滤液这种污染物含量较高的废水。

因此,采用该工艺组合处理高浓度的垃圾渗滤液是目前确保出水稳定达标的最可行技术路线,CODcr、BOD5、氨氮和色度的去除率均很高,完全可以达到国家有关的排放标准。该工艺是目前不管在国外还是在国内应用最多的,工程经验比较丰富的渗滤液处理方法。

A/O+膜法

A/O法采用较高的污泥浓度,去除90%左右的COD与NH3-N,这种方法在日前的工程实例中可以达到更好的处理效果与更长更稳定的运行效果。

基于以上的评述,本项目拟采用厌氧处理法的工艺。

总体来讲,充分认识渗滤液的特点,结合当地实际情况,尽可能采用先进、稳定、高效的工艺技术至关重要。

垃圾渗滤液

工艺选择的原则

应该选择能够实现污染物减量化、无害化、资源化的工艺,真正的彻底的减小、消除污染物对环境的危害。

处理工艺不但能够有效的降解有机污染物,同时还能够处理那些不能为生物所降解的污染物,避免其对环境的再次污染。

垃圾渗滤液中无论是有机物COD、BOD5,还是NH3—N、色度等,浓度都很高,因此要尽可能地选择高效处理组合工艺,缩短工艺流程、降低工程投资,节省电耗及运行费用,降低运行成本,并且保证处理效果能达到排放要求。

根据垃圾渗滤液水质、水量变化较大的特点,选取的工艺必须具有较强的适应性和操作上的灵活性,并且能够容易进行处理参数的调整,以应对水质、水量变化的冲击。

渗滤液处理

工艺流程

针对垃圾渗滤液的特点,并结合垃圾处理场的地理位置,经各种处理工艺的技术、经济比较最终确定工艺如下:

工艺流程说明

垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液经专用的收集管道汇入调节池,渗滤液经过调节池反应后进入混凝沉淀池。从混凝沉淀中污泥经过管道送至污泥池,出水自流至均衡池,由泵提升进入厌氧反应器中发生反应,然后流入一级A/O。通过一级A/O降解90%以上有机物以及氨氮,然后进入二级A/O处理单元。二级A/O处理单元的降解其余的有机物以及氨氮。TMBR系统外置于A/O池,实现泥水分离,保证TMBR出水的稳定性。TMBR的产水通过设置在纳滤进水箱后的提升泵增压进入NF系统。NF系统对于二价离子有着很好的截流作用,工程实例表明NF膜对于二价离子的截流可以达到80%以上,同时对于NH3-N的截流效率也有15%左右,保证了系统处理的稳定性,同时也为RO膜组件的长期正常使用奠定了基础。经过NF系统处理后,RO系统的使用寿命可以达到3年以上。

A/O池产生的剩余污泥进入污泥他,经浓缩、脱水处理后的污泥会经过飞灰固化、入炉焚烧、外运。

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