CN1296925A - 垃圾填埋场渗滤液处理工艺 - Google Patents

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垃圾填埋场渗滤液处理工艺由渗滤液内层回灌系统、浸没式膜生物工艺、反渗透、生物硝化和表层回灌构成,适宜于垃圾填埋场各阶段渗滤液的达标处理。其投资省,运行费用低,占地少,设备更加简单,运行灵活。

Description

垃圾填埋场渗滤液处理工艺
垃圾填埋场渗滤液处理工艺，涉及城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术。
现有的垃圾填埋场的处理技术主要分为两大类，(1)对新建垃圾填埋场的渗滤液，由于此时化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)浓度都很高，可生物降解性能好，一般采用生物工艺，具体方法有厌氧生物法、好氧生物法、硝化-反硝化生物法等。(2)对旧垃圾填埋场的渗滤液，由于BOD/COD比值很低(小于0.1)，一般采用物理化学方法，具体方法有混凝沉淀、吹脱中和、离子交换、吸附、催化氧化、蒸发、湿式氧化、反渗透等。由于垃圾填埋场渗滤液的水质随时间发生很大变化，加上还含有高浓度氨氮(NH3-N)、盐份和其它有毒有害物质，会抑制生物活性，同时重金属离子也超标，使得渗滤液的治理达标一直是一个难题。目前，国内对此废水治理的技术水平很低，所有主要污染物指标(COD、NH3-N、重金属等)都严重超标。国外能达标处理并具有实用性和先进性的处理工艺为以反渗透为最终处理设备的生物-物化处理工艺。在生物处理中，主要采用活性污泥法、上向流厌氧污泥床、活性污泥-反硝化硝化工艺。物化处理技术最经济的方法还是反渗透，为了保证COD、NH3-N完全达标，有时，物化技术采用二级反渗透。其中典型的处理工艺如图1所示，该技术在三级生物处理后进行沉淀并过滤，过滤出水进入反渗透处理，最终出水水质较好，尤其是当反渗透采用二级反渗透时，所有污染指标均可达到排放要求。但该工艺在实际操作过程中存在以下不足。(1)生物处理采用常规生物处理，有机负荷很低，造成设备体积庞大，占地面积大，投资增加。(2)在生物反硝化-硝化处理过程中，渗滤液中含有的高浓度氨氮、盐份和毒性物质会对生物硝化作用产生严重抑制作用，同时，为保持一定的碱度，需要投加大量的碱，不仅增加了运行费用，而且给后续反渗透膜的运行带来危害，特别是投加石灰溶液时，膜表面结垢的可能性大大增加。(3)反渗透的进水为生物处理后的过滤水，水中尚存有大量的胶体、高分子有机物，对反渗透膜的运行造成极大危害，增加了膜面污染，减少了膜水通量，因此不仅增加了膜设备的投资和运行费用，而且清洗强度增大，膜的使用寿命缩短。(4)尽管反渗透膜对有机污染物具有极佳的截留率，但其对氨氮的截留性能不稳定，高的达90％，低的仅为40％，造成单级反渗透膜出水氨氮浓度超标，为稳定达标而必须采用二级反渗透，使得运行费用和投资均明显上升。(5)受国外环境法规的限制，反渗透的浓缩液国外发达国家目前不允许回灌，只能采用蒸发的方法处理，由此而极大地增加了运行费用，同时，为减少蒸发量，势必要增大反渗透的浓缩倍数，而这又会引起膜透过液水质下降，膜面污染加重。
为了克服上述缺点，本发明提供一种采用浸没式膜生物反应设备、单级反渗透、高效生物硝化设备和回灌方法构成的渗滤液处理工艺，本工艺可加速垃圾填埋的稳定化速率，且投资省、运行费用低。
本发明是这样构成的：首先，将在垃圾填埋场内排出的渗滤液经过收集系统排入集水井，采用可移动型回灌设备，以内层回灌的方式将其回灌到已经进行了最终覆土的垃圾填埋区域内，充分利用该区域垃圾中含有的大量厌氧酸化菌和产甲烷菌对内层回灌渗滤液进行厌氧生物降解。然后，把内层回灌填埋区域排出的渗滤液收集起来排入调节池，以调节平衡渗滤液的水质水量，接着由水泵提升到后续的浸没式膜生物设备(膜组件浸没在生物曝气池内)中进行好氧生物降解和膜过滤，依靠浸没式膜生物反应设备中高浓度的好氧微生物对可生物降解的有机物、氨氮进行高效去除，同时，通过浸没式膜组件进行固液分离，将污泥颗粒、游离细菌、胶体物质、高分子有机物完全阻隔在生物池内，确保后续反渗透的良好运行。经过浸没式膜生物设备处理的渗滤液中还残留难生物降解的有机物质和重金属、氨氮，造成COD浓度等污染指标仍然超过排放标准的要求，为此，对渗滤液进一步采用反渗透装置进行处理。利用反渗透膜对溶解性有机物和重金属的优异截留率，使进入反渗透装置的渗滤液分为两部分，一部分是膜分离后的膜透过液，所含COD和重金属浓度已经达标，但此时氨氮浓度仍有可能超标，其水量占进水量的80-90％，另一部分是膜分离后的浓缩液，其氨氮浓度很高，并含有一定量的COD和重金属。为了确保最终出水所有污染指标达到国家综合排放一级标准，反渗透的膜透过液采用生物硝化设备进行最终处理，此时，渗透液中影响硝化菌活性的有机物和有毒有害物质已经微乎其微，使得硝化作用可以高效进行。反渗透的浓缩液含有高浓度的氨氮和一定量的重金属离子及难生物降解有机物，对其进行有效处置是避免整个工艺系统造成二次污染的重要内容，本发明利用土地处理和可移动型表层回灌依靠土地的吸附、吸收、自然蒸发解决浓缩液处理的问题(如果最终覆土表面的植被用来喂牲畜则需要加碱将浓缩液中金属离子先沉淀分离出来)，浓缩液中含有的高浓度氨氮可以作为氮肥供表层植被利用，难降解有机物质则被表层土壤所吸附，由于浓缩液体积仅为原来渗滤液量的1/4-1/5，根据标准卫生填埋场渗滤液产生量2.5-10.0m3/ha·d计算，每天回灌量在10000m2表面上最多为2m3，即每单位平方米的蒸发量仅为50-200毫升(0.2mm)就能满足水的完全蒸发要求，而一般地区的自然蒸发量远可以满足该要求。经过一定时间的运行，内层回灌受到(1)微生物大量生长繁殖，生物污泥造成回灌通道阻塞；(2)垃圾稳定化进程加速，造成垃圾更加密实；渗滤液外排的阻力上升，出水量减少，同时，表层回灌引起的土壤吸附也达到一定的饱和度，此时，更新回灌区域，移动回灌设备，重新开始新一轮的回灌处理。
本发明的特点在于，将浸没式膜生物工艺、反渗透、高效生物硝化、回灌有机结合，优势互补。具体表现为(1)利用完成最终覆土的垃圾区域进行渗滤液内部回灌厌氧生物处理，既充分利用了垃圾中原有的大量微生物，又加快了填埋场自身的稳定化速率，同时，避免了末端处理中厌氧生物处理设施的投资和运行费用。(2)在现有垃圾渗滤液的处理中，好氧生物处理的水力停留时间很长(1-10天)，曝气量又很大，本发明则采用浸没式膜生物工艺，不仅生物池的体积仅为常规工艺的1/4，占地减少，而且利用曝气对浸没式膜组件进行自清洗，保证膜组件有长期稳定的产水量，同时，膜分离的出水水质优于常规过滤出水，完全可以保证反渗透膜的正常运行要求。(3)在现有技术中，生物硝化都是放置在反渗透前，由于有毒有害物质等的影响，硝化菌的活性较差，硝化池体积庞大，同时硝化过程中投加的大量碱度也影响后续反渗透膜的运行性能，膜面更加容易产生硬垢，极大影响了膜分离浓缩倍数的提高，使得最终的蒸发量增大。本发明将生物硝化放置在反渗透后，不仅避免了上述缺点，而且，由于反渗透对氨氮的截留，生物硝化设备不但硝化菌活性得到保证，进水氨氮负荷也极大降低，减少了投资和运行费用，确保了最终氨氮浓度的达标。(4)在表层回灌中，充分利用土地生物降解、吸附、表层植被吸收和自然蒸发的优势，以最低的投资和运行费用对反渗透浓缩液进行处理处置，避免了二次污染。
采用本发明，对于垃圾填埋场各个阶段的渗滤液均能处理达标排放，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
附图是涉及本发明有关的工艺流程图，其中：
图1是现有渗滤液处理技术的工艺流程图；
图2是本发明渗滤液处理技术工艺流程图。
结合对渗滤液处理量360吨/天作进一步描述，由垃圾填埋场收集的渗滤液通过移动式回灌设备进行内层回灌，渗滤液回灌到已完成最终覆土的垃圾填埋场内部，由于填埋场内含有大量的厌氧细菌，其出水COD浓度可以得到明显降低，其去除率在BOD/COD比值高时可以达到70％左右，在BOD/COD比值低时较低，约为20％，经过内层回灌后，COD、NH3-N浓度分别为1500-15000mg/L和700-1800mg/L。该废水随后进入浸没式膜生物设备进行处理，依靠该设备中好氧微生物对有机物的降解、好氧硝化菌对氨氮的转化，对进水中的COD、NH3-N进行高效去除，浸没式膜生物设备的出水COD、NH3-N浓度可以降低为200-450mg/L和300-800mg/L，同时出水中SS浓度为0。该废水随后采用反渗透进行分离，由于反渗透膜对污染物质具有优异的截留能力，膜透过液中COD、NH3-N浓度分别降低为20-90mg/L和30-80mg/L，同时，因为反渗透膜对重金属离子的截留率达到98％，膜透过液中重金属离子可以达到国家综合排放标准。反渗透的膜透过液进一步采用生物硝化设备进行处理，使得出水中NH3-N浓度稳定小于15mg/L，也达到国家排放标准。而反渗透的浓缩液中COD、NH3-N浓度分别达到1000-2000mg/L和1500-4000mg/L，水量为36-72吨/天，以年度平均日净蒸发量为1mm计，则仅需72000m2(360×200m)完成最终覆土的垃圾填埋场就可以满足要求。以下是本发明工艺与国外典型处理工艺流程、国内典型处理工艺流程的投资和运行费用的比较，
1．工艺一流程为国外典型的流程，具体为：渗滤液→调节池→活性污泥曝气池→沉淀池→反硝化生物池→硝化生物池→沉淀池→过滤机→反渗透；浓缩液→蒸发浓缩→最终填埋处置。
2．工艺二流程为目前国内采用的典型流程：渗滤液→调节池→厌氧生物池→缺氧生物池→好氧生物池→沉淀池→芦苇湿地处理。
3．工艺三流程为发明方案：内层回灌渗滤液→调节池→浸没式膜生物工艺→反渗透→生物硝化→二沉池；反渗透浓缩液→表层回灌。垃圾填埋场渗滤液处理方案的经济对比
    单位     工艺一     工艺二     工艺三 国家综合排放-级标准
    渗滤液设计水量     M3/day     360     360     360
渗滤液设计进水水质  CODCr     Mg/L     1500-15000     1500--15000     1500-15000     -
 BOD5/CODCr      -     0.1-0.5     0.1-0.5     0.1-0.5     -
 NH3-N     Mg/L     700-1800     700-1800     700-1800     -
 Zn     ppm     ＞2.0     ＞2.0     ＞2.0     -
 Cu     ppm     ＞0.5     ＞0.5     ＞0.5     -
 Pb     ppm     ＞1.0     ＞1.0     ＞1.0     -
设计出水水质  CODCr     Mg/L     ＜100     400--800     ＜100     100
 NH3-N     Mg/L     ＜15     300-400     ＜15     15
 Zn     ppm     ＜2.0     ＞2.0     ＜2.0     2.0
 Cu     ppm     ＜0.5     ＞0.5     ＜0.5     0.5
 Pb     ppm     ＜1.0     ＞1.0     ＜1.0     1.0
    土建总投资     万元     354.24     112.38     71.55      -
    总投资     万元     885.76     538.10     547.69      -
    运行费用     元/m3     25.00     10.49     16.99      -

Claims (2)

1．垃圾填埋场渗滤液处理工艺，其特征在于：渗滤液采用移动型回灌设备，通过内层回灌，经调节池、浸没式膜生物设备、反渗透、生物硝化设备、表层回灌进行处理。
2．根据权利书要求，所述的垃圾填埋场渗滤液处理工艺，其特征在于：反渗透前采用浸没式膜生物设备处理，反渗透后采用生物硝化设备处理。
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