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德国STRABAG 干式厌氧处置工艺
 
渣滓渗滤液处置技能近况及研讨停顿

[2022-11-04] [点击:75]

近十几年来,随着我国都会化速率的加速和住民生存消耗程度的不停进步,都会渣滓的增加十分敏捷,渣滓的排放量敏捷增长,每年新增渣滓约1亿吨,增加率高达10%左右。天下积年都会生存渣滓的堆存量到达60多亿吨,占地5万公顷,致使我国200多个都会堕入渣滓的困绕中。都会生存渣滓的少量增长和堆存已成为我国都会可继续开展的严厉应战。现在我国办理渣滓题目的办法次要有填埋、堆肥及点火处置三种处置办法,渣滓填埋因具有技能成熟、处置和办理用度低,运输利便等好处,在我国失掉了普遍使用。在渣滓填埋和堆放历程中,发生的少量废水,统称为渣滓渗滤液,未经处置的渣滓渗滤液流经地表或渗透地下水后,会对情况形成严峻的二次净化,因而,渣滓渗滤液宁静且有害化处置是不停是一个天下性的环保困难。

01 渣滓渗滤液泉源

渣滓渗滤液是由渣滓自己所含的游离水、天然降水和无机物剖析发生的水以及渗透填埋场中的地表水和地下水经过淋浴作用发生的少量废水所构成,渣滓渗滤液的水量、水质受渣滓构成、填埋工夫、填埋工艺、降雨浸透量等要素影响。尤其受降雨量影响较大,降雨量少时,渣滓渗滤液次要为渣滓自己所含游离水,大局部被蒸发,而降雨量大时,雨水流进渣滓堆体,发生少量渗滤液,渗滤液发生量与降雨量成反比。渣滓渗滤液具有净化物质身分庞大,无机净化物浓度高,水量变化大等特点,因而渗滤液处置起来较为难。

02 渣滓渗滤液的水质特性

(1)色度与嗅味

渗滤液通常有很高的色度,其颜色多呈玄色和深褐色,色度可达2000-4000倍(浓缩倍数),与此同时,渗滤液有很浓厚的渣滓堕落臭味。

(2)pH值

在渣滓场办事周期内,渗滤液pH值在6-7之间呈弱酸性,随着渣滓场办事年限的增加,填埋场也趋势波动,pH值可进步到7-8,呈弱碱性。

(3)无机物

渣滓渗滤液中的无机物可分为三大类,辨别为绝对分子质量低的脂肪酸类;腐殖质类、高分子的碳水化合物;绝对分子质量中等的灰黄霉酸类物质。

(4)氨氮

由于渣滓在堆体中的厌氧发酵和水解,招致渣滓渗滤液中的氨氮浓度高。渗滤液中的氨氮次要因此NH3-N的情势存在。中暮年填埋场渗滤液中紧张的水质特点之一是NH3-N很高。

(5)磷元素

渣滓渗滤液的含磷量通常较低,尤其是消融性的磷酸盐浓度更低。渗滤液中的消融性磷酸盐含量遭到Ca离子浓度和碱度的影响,招致渗滤液生物处置的缺磷严峻。

(6)重金属

生存渣滓中的微量重金属溶出率很低。由于渣滓自己对重金属有较强的吸附才能,故若将产业渣滓与生存渣滓混淆填埋,渗滤液中重金属离子的溶出量将会分明增长。渣滓渗滤液中含有的罕见重金属为Cu、Pb、Cr、Cd、Zn、As、Mn等。

(7)微生物

渣滓渗滤液中含有少量微生物,此中很多微生物对渗滤液的降解起偏重要作用,次要有亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、脱硫杆菌、脱氮硫杆菌、铁细菌、硫酸盐复原菌以及产甲烷菌8类细菌。别的,渗滤液中另有少量的病原菌和致病微生物。

(8)消融性固体

渣滓渗滤液中含有较高浓度的总消融性固体。这些消融性固体在渗滤液中的浓度通常随填埋场工夫的增长而变革,一样平常在填埋0.5~2.5年间到达岑岭,今后,随填埋工夫的增长,这些无机性盐类的浓度将渐渐降落,直至到达终极波动。

03 渣滓渗滤液的处置技能

由于渣滓渗滤液的严峻危害性,因而必需对其举行无效对处置,使其达标排放,同时由于渣滓渗滤液对水质特点,其处置难度和处置本钱远超一样平常生存污水和产业废水,迄今为止还没有开展出美满的合适渣滓渗滤液处置的经济无效的工艺。

现今常用的渣滓渗滤液处置技能可分为生物处置技能和物理化学处置技能,此中生物处置技能由于处置本钱低,二次净化小,可作为渣滓渗滤液处置的中心工艺,但经此法处置后的渣滓渗滤液出水一样平常无法间接到达国度的相干排放尺度,必要举行后续的深度处置。现有的深度处置技能次要有膜处置技能和初级氧化技能(Advanced Oxidation Process,简称AOPs)

3.1 渣滓渗滤液的生物处置技能

生物法处置渗滤液是使用微生物降解渗滤液中的无机净化物污染废水的办法。渣滓渗滤液的生物处置是现在渣滓渗滤液的次要处置方法之一。依据生物处置历程中,其次要作用的微生物的呼吸范例,渗滤液的生物处置可分为好氧处置、厌氧处置、厌氧-好氧团结处置。

3.1.1 好氧生物处置

好氧生物处置好氧生物处置是使用微生物的好氧反响来降解渗滤液中的无机物,次要有活性污泥法、膜生物法等工艺。

活性污泥法是一种好氧生物处置技能,次要经过向污水通入氧气来强化污水中微生物的心理运动,使用微生物降解污水中的净化物质。现在用于渣滓渗滤液处置的活性污泥法的运转方法有传统活性污泥法、序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor,简称SBR)、膜生物法(Membrane Bioreactor,简称MBR)。

胡勤海等接纳吹脱-SBR-吸附混凝法对杭州市天子岭渣滓填埋场渗滤液举行了处置实验研讨。后果标明,该复合处置体系对渗滤液中高浓度对COD、氨氮及色度均有较好对处置结果,均匀去除率辨别达91%、81%、和95%,除氨氮外,其他目标均到达《生存渣滓填埋场净化控制尺度》(GB 16889-1997)中渗滤液二级排放标注限值。

由此可见活性污泥法可以对渣滓渗滤液有较好的处置结果,但活性污泥法处置渗滤液的出水结果受温度影响很大,在温度较低时对渗滤液的COD去除率较低,并且对中老龄渣滓场渗滤液中的净化物质去除结果不睬想,因此接纳活性污泥法处置渣滓渗滤液会遭到肯定的限定。

膜生物法污水处置技能是经过向污水中参加外表适于微生物生长的填料,颠末一段工夫后,在填料上就会附着一层由种种微生物组成的生物膜,污水流经填料时,填料上的微生物以污水中的无机物为养料,对其举行降解,从而到达污染污水的目标。膜生物法具有代表性的处置情势有生物滤池、生物转盘、生物打仗氧化等。

王庭等接纳UASB-AO-MBR工艺对低碳氮比渣滓渗滤液举行短程硝化反硝化脱氮的实行研讨。后果标明:在消融氧浓度为0.5~1.0mg/L条件下,好氧池微氧区可完成波动的短程硝化反响,亚硝态氮累积率可达 90%以上;当碳源(甲醇)投加量4gCOD/L时,UASB 反响器可完成波动高效的短程反硝化,出水COD低于500mg/L,氨氮低于5mg/L,总氮低于70mg/L,满意《污水排入城镇下水道水质尺度》(GB/T 31962-2015)的要求。

膜生物法处置渣滓渗滤液具有抗水量水质打击负荷、有利于水中必要较长停顿工夫才干去除的氨氮的去除好处;并且由于微生物生长在填料上,因此不必要污泥回流;同时由于生物链长,发生的剩余污泥量较少,有助于增加污水处置办法的底子建立资金。但维持生物膜运转必要较高但条件。

3.1.2 厌氧生物处置法

厌氧生物处置是在厌氧条件下,构成厌氧微生物所必要的养分条件和情况条件,经过厌氧菌和兼性菌代谢作用,对无机物举行生化降解历程。渣滓渗滤液对厌氧生物处置情势上次要有下流式厌氧过滤器(Anaerobic Up-flow Filter,简称AF)、下流式厌氧污泥床反响器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB)、厌氧复合床反响器(Up-flow Blanket Filter,简称UBF)、厌氧折流板反响器(Anaerobic Baffled Reactor简称ABR)等。

(1)下流式厌氧过滤器

下流式厌氧过滤器是一种厌氧生物滤池,该反响用具有启动周期短、耐打击性好等特点。徐竺等对AF处置渣滓填埋场渗滤液举行了静态一连实验,后果标明:AF处置渣滓渗滤液的结果精良。在中温(35~40℃)消化时高浓度(3000~8000mg/L)进水的COD的去除率达95%左右,常温消化的COD去除率也可达90%左右;反响器的容积负荷可达5kgCOD·m-3d-1以上。

(2)下流式厌氧污泥床反响器

下流式厌氧污泥床反响器是一种厌氧污水生物处置安装。在该反响器中,污水以肯定流速从下部进入反响器,经过污泥层向下流动,在料液与污泥的打仗中举行生物降解,并发生甲烷等气体,然后经过三相分散器举行泥-水-气分散,从而完成去除污水中净化物的目标,下流式厌氧污泥床的负荷要比下流式厌氧滤器大得多。

(3)厌氧复合床反响器

厌氧复合床反响器是下流式厌氧污泥床反响器和下流式厌氧过滤器复合而成的下流式厌氧污泥床过滤器,复合床的上部为厌氧滤池。下部为下流式厌氧污泥床,这种设计可以集厌氧过滤器和厌氧污泥床反响器的好处于一体。

潘骏等在(38±2)℃条件下辨别接纳UASB和UBF厌氧反响器技能对生存渣滓渗滤液举行处置。后果标明:在厌氧运转历程中,无机负荷提拔至15kg COD( m3·d),HRT为5 d,UASB 厌氧反响器质料产气率为 25.4 ~ 29.6m3/t,COD去除率高于94%,容积产气率为 5.77~6.02m3/m3,CH4 含量70%以上,pH值为7.21~8.25;UBF厌氧反响器质料产气率为22.7~25.4m3/t,COD去除率高于90%,容积产气率为4.99~5.60 m3/m3,CH4含量66%左右,pH值为7.29~8.01,UASB厌氧反响器处置生存渣滓渗滤液结果优于UBF厌氧反响器。

(4)厌氧折流板反响器

厌氧折流板反响器是一个由多隔室构成的高效新型厌氧反响器。运转中的厌氧折流板反响器是一个全体为推流,而各隔室为全混淆的反响器,因此可取得波动的处置结果。研讨后果发明,ABR可无效地改进混淆废水的可生化性。

沈耀良等用ABR处置苏州七子山生存渣滓填埋场渗滤液和都会污水混淆液,后果标明,进水BOD5/COD为0.2~0.3时、出水BOD5/COD可进步至0.4~0.6;当容积负荷为4.71kg COD/(m3•d)时,可构成沉降功能精良、粒径为1~5mm的棒状颗粒污泥。

厌氧生物处置技能合适处置消融性无机物,并且在进步渗滤液可生化性方面体现出分明的上风,但经厌氧生物处置后的渗滤液出水COD和氨氮浓度仍比力高,消融氧很低,很难到达国度划定的排放尺度。因而现在而言,渗滤液的厌氧生物处置一样平常不作为独自利用的处置方法。

3.1.3 厌氧-好氧联合处置法

为了充实发扬渣滓渗滤液好氧处置和厌氧处置技能各自的上风,补偿这两种处置技能各自的不敷,高浓度渗滤液的生物处置一样平常都接纳厌氧-好氧两者联合处置工艺。理论证明,该工艺对渗滤液的处置结果远好于单纯的好氧工艺或厌氧工艺。

孙廷岳等在处置泉州某生存渣滓点火厂渗滤液时,接纳UASB+MBR+RO工艺,体系波动运转的数据表现,当进水COD、BOD5为21410±2838mg/L、10527±1262mg/L时,出水COD、BOD5为76.6±19mg/L、28.3±8.6mg/L;进水NH3-N与SS质量浓度辨别为1295±192mg/L和3336±210mg/L时,出水辨别为2.95±1.14mg/L和1.59±0.45mg/L,满意水质排放尺度。经过净化物降解历程剖析可知,UASB与MBR可去除97.7%的COD,MBR可去除89.5%的NH3-N与87.1%的TN。

高艳娇等接纳厌氧复合床/生物打仗氧化反响器(UBF/BCOR)处置渣滓渗滤液。实验后果标明:经60d微生物培育,UBF/BCOR顺遂完成启动;经过负荷实验,确定UBF/BCOR的COD 容积负荷最大为9.54kg/(m3·d);UBF/BCOR波动运转前期,COD总去除率均匀为87.8%,BOD5总去除率均匀为93.5%,NH3-N总去除率均匀为72.4%去除结果较好。

3.2 渣滓渗滤液的物理化学处置技能

渣滓渗滤液的物理化学处置技能是指使用物理化学原理设计的渣滓渗滤液处置工艺,经过工艺的运转去除渣滓渗滤液中的净化物质,从而到达污染渣滓渗滤液的渗滤液处置技能。渣滓渗滤液的物理化学处置办法次要有混凝-化学沉淀、吸附、膜处置等。

3.2.1 混凝-化学沉淀处置技能

渣滓渗滤液的混凝处置是经过外加混凝剂使渗滤液中不克不及间接经过重力去除的巨大物质和混凝剂一同聚结成较大的颗粒,这些颗粒可以在重力的作用下敏捷沉降,分散出渗滤液,从而增加渗滤液中的净化物质。混凝沉淀的机理次要包罗紧缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕沉淀。化学沉淀法是向渗滤液中参加某种化学药剂,使渗滤液中的净化物质和化学药剂产生反响天生沉淀物,从而去除渗滤液中净化物质的处置办法。

3.2.2 吸附处置技能

在相界面上,物质的浓度主动产生累积或浓集的征象称为吸附。使用固体物质外表对水中净化物质的吸附作用去除水中净化物质的办法是水处置技能中一种常用的办法。具有吸附才能的多孔性固体物质称为吸附剂,水处置中常用的吸附剂有活性炭、沸石、柴炭等。比年来,接纳吸附办法处置渣滓渗滤液的研讨日益增多,尤其是活性炭吸附法在渣滓渗滤液处置中失掉了普遍使用,

沈耀良等接纳PAC作混凝剂、焦炭作吸附剂处置杭州天子岭渣滓填埋场渗滤液,研讨标明,接纳PAC做混凝剂、焦炭做吸附剂可无效去除渗滤液中COD和各局部重金属离子。PAC和焦炭投入量辨别为400mg/L和8~10g/L时,COD去除率达58.9%,重金属离子等去除率达60%左右,此中对Cu的去除率近100%;混凝和吸附对各净化物的去除具有互补性,因而工艺具有精良的运转机动性和波动性。

3.2.3 膜处置技能

膜处置技能是水处置技能中的一种常用技能,该技能次要是使污水在肯定的压力下游过隔阂,在此历程中,由于水分子量较小,可以经过隔阂,而水中的净化物质分子量大于隔阂孔径,被隔阂所扣留,从而分散出水中的净化物质,到达污染污水的目标。依据膜的孔径巨细可以分为:微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反浸透膜等。

(1)微滤膜

微滤(Microfiltration,简称MF)是一种精细过滤技能,使用孔径为0.1~1.5μm的滤膜对水举行过滤。微滤是一种高压膜滤,进水压力一样平常小于0.2MPa,过滤精度介于惯例过滤和超滤之间,可分散水中直径为0.03~15μm的组分,能去除水中的颗粒物、浊度、细菌、病毒、藻类等。

(2)超滤膜

超滤(Ultrafiltration,简称UF)因此压力为推进力,使用孔径为 0.01~0.lμm的滤膜对水举行过滤的办法。操纵压力在0.5MPa以下,过滤精度介于纳滤和超滤之间,可分散水中直径为0.005~10μm、分子量大于500的大分子化合物和胶体,能无效去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒和局部无机物。

(3)纳滤膜

纳滤(Nanofiltration,简称 NF)过滤精度介于反浸透和超滤之间,晚期又称松懈反浸透(Loose RO),操纵压力为3MPa以下。纳滤膜晚期又称硬化膜,对钙、镁离子具有很高的去除率,能无效去除水中分子量在200以上、分子巨细约1nm的可溶性组分。

(4)反浸透膜

反浸透(Reverse Osmosis,简称RO)是现在最微细的过滤技能。反浸透膜可拦截一切消融的无机分子以及任何绝对分子质量大于100的无机物,而水分子可经过薄膜成为纯水。其对水中二价离子的脱除率最高可达99.5%,对一价离子的脱除率也在95%以上。

以后使用于渣滓渗滤液处置的膜次要为反浸透膜和超滤膜,这是由于反浸透分散技能相比其他污水处置技能具有这几处好处:反浸透技能的自动力是分散历程中施加的压力,不必要颠末能量的麋集互换,增加了处置历程中的动力斲丧;反浸透技能的使用历程中不必要利用过多的吸附剂以及沉淀剂,低落了废水回用本钱;反浸透技能的分散历程操纵绝对复杂,不必要永劫间的工程设计就可以完成,延长了处置周期;反浸透技能对废水的污染服从较高,具有精良的运转情况。

膜处置技能具有顺应渣滓渗滤液水质水质变化大的特点,并且操纵及维护利便,占空中积小,易于完成主动化控制。渣滓渗滤液经膜处置后,出水可以到达国度响应的排放尺度,不会对情况形成任何危害。但,一样平常状况下,渣滓渗滤液在举行膜处置之前要先预处置,去除渗滤液的浊度和悬浮固体,以避免膜梗塞。常用的预处置办法有:絮凝过滤、多介质过滤、活性炭吸附、精细过滤器(保安过滤)、氧化处置、杀菌消毒硬化、阻垢剂加药等。

如今比力成熟的膜处置工艺有MBR+NF、MBR+单级DTRO、两级DTRO,根本可以继续地包管达标排放。此中MBR+NF工艺更依赖于前级膜生物反响器生化处置的结果,即当生化处置结果欠好时,NF不克不及完全包管出水达标(COD、氨氮)。相比力而言 MBR+单级DTRO能继续包管出水达标,即便在生化结果呈现偏向时,碟管式反浸透(Disc Tube Reverse Osmosis,简称 DTRO)也能做到较强的后续保证。

而用膜法处置污水,一定存在稀释液的题目。而工程中寻求更高的净水产出率(稀释比更高),则使发生的稀释液更难处置。碟管式反浸透技能由于可间接使用于渣滓渗滤液,举行两级处置后,排放即可继续到达尺度要求。固然办理了生化法工程修筑物多周期长的缺陷,但由于其比其他反浸透膜安装有更高的稀释比,从而使其稀释液题目更为突出。为使膜法处置在渣滓渗滤液处置中更为无效和公道,有须要对后续稀释液的处置睁开工程化研讨。

04 总结

以后我国的渣滓渗滤液处置以生物处置技能为主,这类处置技能的次要特点是:技能成熟、工艺绝对复杂,但对处置的污水水质要求较高。分外关于渣滓渗滤液这种高浓度、身分庞大的废水来说,仅靠生物技能无法将其处置达标排放,必要联合其他工艺配合处置,在实践运转历程中存在着诸多亟待办理的题目。

好氧处置工艺中的活性污泥法具有投资大、运转办理用度高、处置结果受温度影响较大的缺陷;膜生物反响体系需氧量大、能耗高,难生物降解物质的积聚容易形成微生物的迫害和膜净化,而且膜组件代价现在比力昂贵,处置用度昂贵。

厌氧处置工艺合适高浓度无机废水,但缺陷是停顿工夫长,净化物的去除率绝对较低,对温度的变革比力敏感。平凡厌氧消化池体积较大,必要有充足的搅拌,以是能耗较高;升流式厌氧污泥床工艺最大的缺陷在于其对有毒物质较为敏感,从而影响处置功能;厌氧生物滤池则是布水不匀称、填料昂贵且易堵。

厌氧-好氧组合工艺在处置晚期渗滤液方面上风较为分明,但在早期渗滤液处置上,存在COD去除率不高、脱氮流程庞大、TN去除率高等不敷。别的另有投资大、运转办理用度高的缺陷。

为了补偿生物组合工艺的不敷,国际外学者提出了更多新型生物组合工艺,它们既保存了传统生物组合工艺的好处又耦合了短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型脱氮技能,在处置中早期渗滤液上具有很大的潜力。但是现在这些组合工艺大少数处于实行室研讨阶段,这些生物组合工艺可否顺遂使用于实践工程,还需在进步处置结果、取得最佳运转条件、控制运转本钱、高效办理等方面举行深化研讨。

 

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