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“生物增效脱氮+芬顿氧化+改良活性炭吸附”替代生活垃圾渗滤液膜处理的达标处理
“生物增效脱氮+芬顿氧化+改良活性炭吸附”替代生活垃圾渗滤液膜处理的达标处理新技术
湖南迪亚环境工程有限公司
                                                                                      
当前生活垃圾填埋场采取的卫生填埋方法产生的渗滤液主要是通过“生化+各种膜法”进行处理后出水达标排放,然而以膜处理为核心的处理技术具有以下缺陷:
 (1)中晚期运行成本高。中晚期渗滤液可生化性较差,一般的污水处理生化工艺难以有效地去除污染物,降低深度处理成本。膜处理是通过增加一定压力使水分子及其他能够通过膜孔隙的物质,从膜的微孔通过,使其与不能通过的污染物质进行分离。这个过程需要提供能量来增加一端的压力,这个能量一般是由电能转化而来,因此处理过程电耗较高,且随着膜的孔隙的变小,电耗增大。超滤(MF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)的三者的电耗逐级递增。运行主要成本是除了电费,还有膜处理单元维护费,包括阻垢剂等药剂和膜更换费等,运行年限越长这些费用越高。中晚期 MF、NF和RO处理同时运行,运营成本剧增。
(2)污染物不是真正的“去除”。众所周知,膜处理除了MBR法有微生物附着可进行生物降解,其他的工艺均是以对污染物与水进行物理分离为原理进行处理,这样的结果是污染物没有真正得到去除,产生的浓缩液直接回灌垃圾填埋区。当填埋区的生物降解效率低于污染物的释放效率,浓缩液继续回灌,渗滤液的浓度就会越来越高,如此往复,陷入恶性循环。以致于有的项目在使用膜处理的同时,还增加了Fenton法等化学方法来处理浓缩液,进一步增加了建设和运行费用。
(3)出水率不高,处理能力跟不上。南方地区年降雨量基本在1000mm以上,较北方很多使用膜处理的地区降雨量更大。很多靠近水库、湖泊、海洋的项目雨水量尤为充沛,使用膜处理具有较大隐患。渗滤液膜处理通过量一般为进水量的80%以下,随着渗滤液浓度的升高,膜通过率会不断降低,有时为了达到排放标准,膜通过率会降低到60%甚至以下。这样,实际处理的水量几乎只有设计处理能力的三分之二以下,由于雨水的季节分布不均,在一些降雨量较大的月份,调节池有满溢的风险。
虽然目前很多项目在渗滤液回灌等技术上弥补了一些膜处理工艺的不足,但总体来说,由于渗滤液处理现场管理能力良莠不齐,这些弥补措施很难在全国范围内进行推广。
(4)生化系统停留时间短,不足以降低中晚期垃圾渗滤液的负荷。一般以膜处理为核心的处理工艺的生化处理停留时间在7天以内,有的项目甚至低于10个小时,对高浓度的中晚期渗滤液废水处理来说,停留时间往往不足,以致于生物脱氮和降低COD的效果很差。由于膜处理本身建设费用高,为了节约总建设费,前段的生化处理单元设计多采用简单生化处理工艺,亦或直接省略。这样的后果是污染物的处理“重担”全部压在以膜过滤为为主的深度处理单元,导致膜的运行费用较高。
 2009年起,我公司与华南理工大学汪晓军教授合作推广以“强化生化+Fenton氧化”为核心处理手段的渗滤液处理技术,这种技术的本质在于解决了膜处理工艺的以上缺陷。事实证明,这种技术可以替代膜处理工艺。
工艺的具体思路如下:
第一步:通过优化生化处理运行工艺,在生化处理前段最大化的降低氨氮负荷。由于氨氮对普通微生物活性具有较大的抑制,但对于硝化细菌来说,渗滤液的这种环境抑制了绝大部分的“竞争者”,只要通过很好的调理,就会充分地发挥作用将氨氮转化为硝态氮和亚硝态氮。
第二步:延长停留时间,水解酸化,提高可生化性。厌氧段提供足够长的停留时间,可以延长水解酸化过程,提高可生化性。
第三步:补充碳源,兼氧脱氮。有了大量的硝态氮和亚硝态氮为反硝化菌提供了良好的生长环境,而由于反硝化菌的生长需要碳源,在运行过程中及时补充碳源,使脱氮过程能够更顺利地完成。
第四步:好氧再处理。在生化处理的后段增加综合好氧池,由于没有了氨氮的抑制、碳氮比的失调,好氧池可以更大限度得发挥降解能力,降低后续处理负荷。
第五步:芬顿氧化。可以高效地降解有机物,甚至直接将有机物氧化成二氧化碳和水,并通过絮凝沉淀分离悬浮或胶体污染物。
第六步:活性炭吸附。最大程度地降低渗滤液的色度和SS,使出水和膜处理一样澄清透明。
通过工艺的优化改善了生化处理的效果,是生化处理可以适应渗滤液的水质;经过生化、化学氧化处理,污染物在很大程度上得到了真正的“净化”,减轻了中晚期处理的负荷;减少了膜处理所谓的浓缩液,出水率较高,可以适应南方的水量情况;生物处理除氮、降低COD,可以降低总处理成本及深度处理压力。综上,这种处理技术可以很好地克服膜深度处理的缺陷。
实现以上步骤的核心技术为:
(1)生物增效技术。2007年“生物增效技术”被中国国家环保局认定为《国家鼓励发展的环境保护技术》。由于生物增效剂不需改变工艺,只需要根据不同的工艺选择不同的投加方式。2014年我公司与正大欧瑞信合作在湖南省推广该技术。而在此之前,我公司已经在运营的项目中作出了深入的研究,将硝化和反硝化菌种应用于本公司工艺的脱氮处理,该菌种可在硝化、反硝化池增强该种微生物的活性,达到氮的快速转化目的。
(2)芬顿处理技术。是化学氧化的一种,其氧化能力较强,能快速降解污染物,所需的场地和容器容积要求不高。我公司专业采用芬顿技术处理垃圾渗滤液多年,对芬顿处理技术非常专精。
(3)改良活性炭吸附技术。普通的活性炭为均匀微孔结构,而改良活性炭则是中孔发达,对渗滤液中的大分子有机物吸附能力较强,有很好的脱色、除有机物(腐殖酸类物质)效果。我公司长期推广使用改良活性炭,价格比普通活性炭略高。目前,改良活性炭可直接作为吸附剂用于吸附装置,也可采用土建池体建造“ACBF(活性炭生物滤池)”,通过吸附和生物反应的双重作用,净化深度处理的废水。
我公司处理工艺与常用膜处理工艺的对比:

 

工艺
 
项目       
两级AO+FENTON+ACBF
UASB+MBR+纳滤+反渗透
两级高压反渗透
规模
均以100t/d计算
主要设备
预处理、生化池、Fenton氧化装置、ACBF池、污泥处理系统
生化池、MBR外置膜组件、纳滤系统、反渗透系统、污泥处理系统、浓水处理系(直接回灌的不包括)
预处理系统、二级RO处理系统、浓水处理系统(直接回灌的不包括)
投资成本
6-6.5万元/吨
8-12万元/吨
6-10万元/吨
运行费用(早期)
7-15元/t
早期生化效果好时,可不启动反渗透系统,运行成本在10-20元/t(如果加上浓水处理,,再追加30元/t)
10-30元/t(如果加上浓水处理,再追加30元/t)
运行费用(晚期)
20-30元/t
30-55元/t(如果加上浓水处理,再追加50元/t)
30-50元/t(如果加上浓水处理,再追加50元/t)
运行稳定性
稳定(生化系统流程长、化学处理加药控制简单、故障率低、故障易于解决)
晚期不稳定(浓缩液中盐分在渗滤液中富集会导致膜的使用寿命越来越低,后期生化系统由于较为简单,抗冲击能力低)
不稳定(两级高压反渗透在南方地区运行故障率最高,到晚期很难保证稳定的出水量)
操作难度
生化操作维护难度较高(控制因素较多);化学处理系统操作难度不高(控制因素为加药量、pH值)
早期操作难度较小;晚期操作难度较大(渗滤液污染物富集、生化系统保养难)
早期操作难度一般(控制进水SS、透过压力、pH值等);晚期操作难度较大(渗滤液污染物富集、更换膜的频率高)
处理效果
《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)中一般地区表二排放标准。
《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)中一般地区表二排放标准。
《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889—97)一级排放标准。(氨氮需要在强酸下才可以通过反渗透较好去除,对于08标准,氨氮存在超标可能)
中晚期产水率
<90%
<70%
<80 %
 
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