CN106219752B - 一种垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法，垃圾渗滤液依次泵入厌氧池、缺氧池和好氧池进行处理，在好氧池出水中投加功能化磁性铁氧体，然后进入沉淀池进行固液分离；沉淀池得到的上清液进入浸没式膜反应器进行二次固液分离；沉淀池得到的污泥进入磁鼓分离器进行分离得到含磁性铁氧体的浆液和回流污泥，其中，含磁性铁氧体的浆液回流进入好氧池出水处，回流污泥进入中间池；浸没式膜生物反应器透过液进入管道式高强度磁场处理器进行磁化杀菌后进入纳滤处理后达标排放；浸没式膜生物反应器浓缩混合液通过中间池与回流污泥混合，上清液经水泵加压后通过管道式中强度磁场处理器磁活化后回流进入缺氧池。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法，该工艺可以同步提高处理效率和改善膜污染，属于污水处理领域。
背景技术
渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾、本身的内含水。其具有BOD5和COD浓度高(BOD5在600-45 000mg/L，COD在2 000-80 000mg/L的范围内)、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营养元素比例失调等特点，若不加以处理直接排放，会导致生态恶化，造成严重的环境污染问题。国内外传统的垃圾渗滤液处理方法有：曝气稳定塘、厌氧生物滤池、上向流式厌氧污泥床、厌氧-氧化沟-兼性塘工艺、UASB-氧化沟-稳定塘、土壤灌溉法等。2008年我国发布实施了新修订的GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》，对垃圾渗滤液中BOD5、CODCr、氨氮、总氮、重金属等指标提出了更严格的排放标准。传统的生物处理工艺难以达到排放标准。
目前，厌氧/两段AO/管式超滤/NF(或RO)工艺已经成为垃圾渗滤液处理的主流方法。
生化+膜是垃圾渗滤液处理的常用技术，生物处理过程和膜分离过程两者缺一不可。垃圾渗滤液含有大量难生化、难降解的物质，而生物处理技术处理能力有限，单独靠生物技术进行垃圾渗滤液的处理是达不到排放标准的。但是生物处理过程可以显著降低污染负荷，减少膜处理的负担。垃圾渗滤液的膜处理过程通常为管式超滤膜和纳滤的组合。有时候也会是管式超滤膜+纳滤或管式超滤+纳滤+反渗透的组合。这样就形成了垃圾渗滤液处理的生化和多级膜过滤的组合工艺。这一工艺是当前垃圾渗滤液处理的主流工艺。
在传统的厌氧-缺氧-好氧-管式超滤膜-纳滤处理工艺中，管式超滤膜的投资和运行费用均占了很大比重。某垃圾渗滤液处理项目总投资1000万元，其中设备部分投资600万元，设备部分中膜生物反应器(管式超滤)就达到310万元，占总投资的31％。用电负荷约276KW，其中管式超滤膜进水泵、循环泵等耗电量达到100KW，占总用电量的36.2％。因此在保证处理效率的前提下优化膜生物反应器处理工艺是降低投资和运行费用的关键。
当前垃圾渗滤液由于进水污染物浓度高(1～5万COD)，常规廉价的中空纤维膜和平板膜难以应对高污染和高污泥浓度，因此普遍采用管式超滤膜。但是管式超滤膜需要高扬程水平提供较高的错流速率以控制膜污染，能耗太大。同时管式超滤膜价格也远远高于中空纤维膜和平板膜。管式超滤膜的价格为中空纤维膜的10～20倍，平板膜的5～10倍，造价十分高昂。国内垃圾渗滤液吨水处理成本一般为8～10万元/吨，为常规水处理的10倍以上。吨水运行费用通常为20～50元，甚至更高。投资和运行费用过高是垃圾渗滤液处理的突出问题。此外超滤膜由于膜孔径不均，难免会有有机物和微生物进入后续纳滤和反渗透系统。膜组件尤其是反渗透膜污染尤为严重，其运行周期短，操作成本高。膜污染和膜清洗一直是较难解决的问题。由于垃圾渗滤液污染物浓度太高，导致膜清洗频繁，常常停机清洗。膜损耗和折旧速度快。进一步推高了膜折旧的成本，同时也导致工人操作量大，管理维护麻烦。
此外，目前国内已有采用PTFE中空纤维膜处理垃圾渗滤液的相关报道，但是PTFE中空膜的价格为常规PVDF中空膜或PVC中空膜价格的3～5倍。PTFE膜具有优良的化学药剂耐受性能，pH范围1-14，通量恢复率高，可以反复清洗。但是本项目工艺在磁处理后，可以采用常规PVDF中空膜或PVC中空膜，在经济性和操作管理上显著优于现有技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法，利用磁分离和磁场作用改善垃圾渗滤液处理效果，降低膜污染程度，延长膜清洗周期，相比传统工艺，可以显著降低投资和运行费用。
为解决上述技术问，本发明采用的技术方案如下：
一种垃圾渗滤液多膜处理工艺，垃圾渗滤液依次泵入厌氧池、缺氧池和好氧池进行处理，在好氧池出水中投加功能化磁性铁氧体，然后进入沉淀池进行固液分离；
沉淀池得到的上清液进入浸没式膜反应器进行二次固液分离；
沉淀池得到的污泥进入磁鼓分离器进行分离得到含磁性铁氧体的浆液和回流污泥，其中，含磁性铁氧体的浆液回流进入好氧池出水处，回流污泥进入中间池；
浸没式膜生物反应器透过液进入管道式高强度磁场处理器进行磁化杀菌后进入纳滤处理处理后达标排放；
浸没式膜生物反应器浓缩混合液通过中间池与回流污泥混合，上清液经水泵加压后通过管道式中强度磁场处理器磁活化后回流进入缺氧池。
其中，所述的磁性铁氧体为巯基、氨基或羧基功能化的四氧化三铁。所述的磁性铁氧体可以从市场上直接购买或者按照如下方法制备得到：用水热法合成磁性的四氧化三铁，将磁性四氧化三铁用微乳包埋法进行功能化，将壳聚糖包裹在四氧化三铁外层后，用三聚磷酸钠交联，得壳聚糖磁性粒子；在所得的壳聚糖磁性粒子上的壳聚糖C-2氨基和C-6伯羟基上引入羧基、氨基或巯基功能基团以吸附重金属。
其中，所述的磁性铁氧体的首次投加量为0.05～0.5g/L，后期3月/次按90％的磁性铁氧体回收率补足损失即可。
其中，所述的管道式高强度磁场处理器或管道式中强度磁场处理器，其磁场为恒磁场，磁场的大小通过两磁体间的距离进行调节，磁场的方向与垃圾渗滤液的流动方向垂直。管道式高强度磁场处理器的磁场强度在100-300mT，其目的是在强磁场的作用下杀灭细菌，减少后续纳滤/反渗透膜产生微生物孳生的情况，减少膜杀菌剂、阻垢剂的投加。管道式中强度磁场处理器的磁场强度在20-150mT，其目的是利用弱磁场的作用，提高微生物的活性，进而促进生化反应池处理效率的提高。
其中，所述的浸没式膜生物反应器为浸没式中空纤维膜生物反应器或浸没式平板膜生物反应器。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：
(1)由于垃圾渗滤液有机物浓度高，黏性较大，常规沉淀工艺难以实现有效的固液分离。本发明采用投加磁性铁氧体的方法提高沉淀效率，可以较为有效的实现固液分离，出水悬浮物浓度很低。
(2)由于磁分离强化沉淀降低了出水的悬浮物浓度，因此膜生物反应器的进水水质明显改善，可以采用中空纤维膜或平板膜代替管式超滤膜，同时不影响处理效率。而且，由于MBR进水SS降低，因此MBR的膜通量也得以提高，膜污染减缓，相应的膜清洗药剂也得以节约。
(3)沉淀池污泥经过磁鼓进行磁粉与污泥的分离，分离后的活性污泥再通过管道式磁场发生器磁化处理，在磁场作用下可以有效提高微生物的活性，回流污泥进入前端缺氧池和好氧池，可以有效的提高生化处理效率。
(4)MBR出水经过管道式磁场处理器处理，采用强磁场作用，可以杀灭MBR出水中残留的微量微生物，减少后续纳滤/RO过程的微生物污染。同时强磁场也有降低COD的作用，对于缓解纳滤/RO的有机物膜污染十分有利。
(5)由于本项目采用新工艺，采用中空纤维膜或平板膜替代了管式超滤膜，在同样处理效果的条件下，整体设备的投资显著降低，仅为处理前的75％，运行费用仅为改造前的80％。
(6)本发明与传统的“生物处理+深度处理技术”组合处理垃圾渗滤液，具有协同效应。该组合工艺，不仅处理效率提升，缓解膜污染处理，占地面积小，可操作性强，还能够根据实际渗滤液处理水质的不同，进行调节，灵活性强。具体而言就是可根据实际水质所含有毒有害物的差异，选择合适的功能化磁氧体进行针对性的吸附，从而降低水体中毒害物污染物浓度，提高微生物的活性并提升污水处理效率。
附图说明
图1为实施例1的工艺流程图。
图2为对比例1的工艺流程图。
图3为对比例2的工艺流程图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
某250t/d垃圾渗滤液处理项目，总体工艺采用UBF厌氧/两级AO硝化反硝化/磁粉强化沉淀/中空纤维超滤膜/NF工艺。
由图1所示，垃圾渗滤液依次泵入厌氧池、缺氧池和好氧池进行处理，在好氧池出水中投加功能化磁性铁氧体，然后进入沉淀池进行固液分离；沉淀池得到的上清液进入浸没式中空纤维膜膜生物反应器进行二次固液分离；沉淀池得到的污泥进入磁鼓分离器进行分离得到含磁性铁氧体的浆液和回流污泥，其中，含磁性铁氧体的浆液回流进入好氧池出水处，回流污泥进入中间池；浸没式中空纤维膜膜生物反应器透过液进入管道式高强度磁场处理器进行磁化杀菌后进入纳滤系统处理处理后达标排放；浸没式膜生物反应器浓缩混合液通过中间池与回流污泥混合，上清液经水泵加压后通过管道式中强度磁场处理器磁活化后回流进入缺氧池。
其中，所述的磁性铁氧体为巯基、氨基或羧基功能化的四氧化三铁。所述的磁性铁氧体的首次投加量为0.05～0.5g/L，后期3月/次按90％的磁性铁氧体回收率补足损失即可。
其中，所述的管道式高强度磁场处理器或管道式中强度磁场处理器，其磁场为恒磁场，磁场的大小通过两磁体间的距离进行调节，磁场的方向与垃圾渗滤液的流动方向垂直。管道式高强度磁场处理器的磁场强度在100-300mT，其目的是在强磁场的作用下杀灭细菌，减少后续纳滤膜产生微生物孳生的情况，减少膜杀菌剂、阻垢剂的投加。管道式中强度磁场处理器的磁场强度在20-150mT，其目的是利用弱磁场的作用，提高微生物的活性，进而促进生化反应池处理效率的提高。
处理垃圾渗滤液达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2标准，项目总投资750万元，运行费用12.5元/吨。其中中空纤维膜寿命为6年，纳滤膜寿命为6年，其中中空纤维膜清洗周期为15个月/次，纳滤膜清洗周期为12个月/次。
对比例1：
某250吨/日垃圾渗滤液处理项目，采用UBF厌氧/两级AO硝化反硝化/管式超滤膜/NF工艺，由图2所示，处理垃圾渗滤液达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2标准，项目总投资1000万元，运行费用20元/吨。其中管式超滤膜和纳滤膜寿命为2.5年，膜清洗周期为1个月/次。
对比例2：
某250吨/日垃圾渗滤液处理项目，采用UBF厌氧/两级AO硝化反硝化/PTFE中空纤维膜MBR/NF工艺，即与实施例1相比少了磁粉强化沉淀的过程，也没有磁场处理器(具体流程见图3)。处理垃圾渗滤液达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2标准，项目总投资900万元，运行费用15元/吨。其中PTFE中空膜寿命为4年，纳滤膜寿命为2.5年，膜清洗周期为1个月/次。
Claims (2)
1.一种垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法，垃圾渗滤液依次泵入厌氧池、缺氧池、好氧池、浸没式膜生物反应器和纳滤膜进行处理,其特征在于，在好氧池后增加沉淀池、沉淀池后增加磁鼓分离器、中间水池和管道式中强度磁场处理器；在浸没式膜生物反应器出水后增加管道式高强度磁场处理器；
在好氧池出水中投加功能化磁性铁氧体，然后进入沉淀池进行固液分离；
沉淀池得到的上清液进入浸没式膜反应器进行二次固液分离；
沉淀池得到的污泥进入磁鼓分离器进行分离得到含磁性铁氧体的浆液和回流污泥，其中，含磁性铁氧体的浆液回流进入好氧池出水处，回流污泥进入中间池；
浸没式膜生物反应器透过液进入管道式高强度磁场处理器进行磁化杀菌后进入纳滤处理后达标排放；
浸没式膜生物反应器浓缩混合液通过中间池与回流污泥混合，上清液经水泵加压后通过管道式中强度磁场处理器磁活化后回流进入缺氧池；
所述的浸没式膜生物反应器为浸没式中空纤维膜生物反应器或浸没式平板膜生物反应器；
所述的磁性铁氧体的首次投加量为0.05~0.5g/L，后期3月/次按90%的磁性铁氧体回收率补足损失即可；
所述的管道式高强度磁场处理器或管道式中强度磁场处理器，其磁场为恒磁场，磁场的大小通过两磁体间的距离进行调节，磁场的方向与垃圾渗滤液的流动方向垂直；
管道式高强度磁场处理器的磁场强度在100-300mT；
管道式中强度磁场处理器的磁场强度在20-150mT；
所述的磁性铁氧体为巯基、氨基或羧基功能化的四氧化三铁。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理过程中的膜污染控制方法，其特征在于，所述的磁性铁氧体由如下方法制备得到：用水热法合成磁性的四氧化三铁，将磁性四氧化三铁用微乳包埋法进行功能化，将壳聚糖包裹在四氧化三铁外层后，用三聚磷酸钠交联，得壳聚糖磁性粒子；在所得的壳聚糖磁性粒子上的壳聚糖C-2氨基和 C-6伯羟基上引入羧基、 氨基或巯基功能基团以吸附重金属。
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