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垃圾焚烧厂渗滤液无害化处理系统

2020-02-15 10:45:40 基层建设 雷蕾

采用固液分离机+调节池+盘管式外循环高效厌氧系统+MBR膜生物反应系统(两级A/O生物脱氮+外置式管式膜)+深度膜处理系统(纳滤+反渗透)工艺处理垃圾渗滤液,处理后出水达到GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中所规定水污染物的排放限值。

1、渗滤液主要来源

a)生活垃圾倒入垃圾仓内经堆压、发酵,渗滤液逐渐积聚至垃圾储坑底部;

b)垃圾卸料平台冲洗污水及车间地面冲洗水;

c)垃圾运输车冲洗污水。

2、渗滤液产生量的确定

垃圾渗滤液产生量主要受进厂垃圾的成分、水份和贮存天数的影响,其中厨余和果皮类垃圾含量是影响渗滤液质和量的主要因素。由于地域差异,国内各地垃圾的成分和含水率差别较大,一般垃圾含水率在20%~50%左右,过水垃圾甚至达到70%以上。

3、设计进出水水质

焚烧厂渗滤液的主要来源于垃圾储料,其主要特点是有机污染物CODcr、BOD5指标较高,氨氮较高等。处理后的出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)表二标准,垃圾焚烧厂产生的渗滤液主要污染物指标,见下表。

设计进出水水质 单位:mg/L(pH除外)

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4、垃圾渗滤液处理工艺综述

垃圾渗滤液的单独处理方法包括生物法、物理法、化学法以及组合处理方法。

(1)生物法

生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合:

1)厌氧生物处理

厌氧生物处理最主要的是优点能耗少,操作简单,产生的剩余污泥量少,投资及运行费用低,且厌氧产生的沼气具有一定的回收利用价值。但厌氧处理出水中的COD浓度较高,且厌氧对氨氮无任何处理效果,不宜直接排放到河流或湖泊中,一般需要进行后续的好氧处理。

2)好氧生物处理

好氧工艺需要通过生物降解去除渗滤液中的有机污染物(COD)和氨氮,因此,一般采用较多的是生物脱氮能力较强的反硝化前置A/O,其主要原理为:

反硝化反应器设置在流程的前端,去除BOD、进行硝化反应的综合好氧反应器则设置在流程的后端;进行反硝化反应时,可以利用原废水中的有机物直接作为有机碳源,将从好氧反应器回流回来的含有硝酸盐的混合液中的硝酸盐,反硝化成为氮气;在反硝化反应器中,反硝化反应产生的碱度可以随出水进入好氧硝化反应器,补偿硝化反应过程中所需消耗碱度的一半左右;好氧的硝化反应器设置在流程的后端,也可以使反硝化过程中常常残留的有机物得以进一步去除。

因此,由于垃圾焚烧厂渗滤液有机污染物浓度高、且可生化性较好,适合采用厌氧-好氧组合工艺。

(2)物理法-膜技术

近年来,膜技术应用于垃圾渗滤液处理,取得了迅速的发展。包括超滤、纳滤和反渗透等,采用膜技术其优点是出水水质较好,可以达到较高的排放要求。

其中纳滤、反渗透大部分用于深度处理或水回用。

超滤(UF)筛分孔径为1nm-70μm,不截留渗滤液中所含盐份,用来将微生物菌体、沉淀物从污水中分离出来,设计将超滤与好氧生化相结合即采用超滤取代传统的二沉池,该结合即为膜生化反应器(MBR)。

延伸阅读:

浅析垃圾焚烧发电渗滤液处理工艺

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(3)生物、物理结合法-MBR技术

MBR膜生化反应器技术采用超滤取代传统的二沉池,通过超滤膜的截留作用将微生物完全截留在生化系统中,实现水力停留时间和污泥龄的完全分离,使生化反应器内的污泥浓度从3~5g/L提高到10~30g/L,从而提高了反应器的容积负荷,使反应器容积减小,使污泥泥龄得到大幅延长,高浓度的微生物数量增加,这样使得废水中的氨氮能够完全硝化,提高了对有机污染物的去除。

(4)MBR工艺比选

1)外置式MBR

外置式MBR,即管式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立,通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排;其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。目前在焚烧厂垃圾渗滤液处理中采用的外置式膜生化反应器,超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。循环泵为混合液(污泥)提供一定的流速(3.5-5m/s),使混合液在管式膜中形成紊流状态,避免污泥在膜表面沉积。

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图 外置式超滤膜的过滤方式

2)内置式MBR

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图 内置式超滤膜的过滤方式

3)外置式和内置式膜生化反应器对比表

表 外置式和内置式膜生化反应器对比

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综合上述对比,设计采用外置式膜生化反应器。

(5)膜深度处理工艺

1)纳滤(NF)工艺原理

渗滤液处理系统采用的纳滤(NF)为卷式膜,其分离孔径在一般在1nm到10nm左右,一般的纳滤(NF)设计操作压力为5-25bar左右,实际运行的操作压力不超过10bar。

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图 卷式膜结构示意图

纳滤(NF)系统采用浓水内回流方式,主要目的是增大错流流速,同时用循环水稀释膜中的浓缩液,避免有机物和无机物在膜表面富集,这一设计方式可以有效防止膜污染,将常规的75%回收率提高到85%。

2)反渗透系统

经过纳滤膜处理后的出水部分进入反渗透系统,回收率为75%。

反渗透膜孔径一般在0.1nm~1nm,经由反渗透膜的截留,水中几乎所有离子得以去除,只有清水透过。截留污染物的清液可达标排放。

本系统选择螺旋卷式结构的反渗透膜,可有效的去除水中残余的COD和NH3等,也能脱除水中的各种有机物、微粒,且无污染,使出水水质更好。

(6)浓缩液处理工艺

浓缩液来自纳滤和反渗透系统产生的膜浓缩液,采用高压反渗透工艺对浓缩液进行减量化处理,可将浓缩液减量50%以上,最终可通过冷却炉渣,飞灰固化,随垃圾进入焚烧炉等方式厂内消纳。

综上所述,设计采用固液分离机+调节池+盘管式外循环高效厌氧系统+MBR膜生物反应系统(两级A/O生物脱氮+外置式管式膜)+深度膜处理系统(纳滤+反渗透)为核心的处理工艺。

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