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垃圾渗滤液浓缩液处理现有技术分析

北极星环保网来源:天津科技 赵刘2017/11/14 10:58:30我要投稿

北极星环保网讯:垃圾渗滤液浓缩液的处理已经成为一个急迫的环境问题。目前,浓缩液的处理方式主要包括回灌、浓缩以及无害化处理3种。其中,浓缩处理主要包括基于膜技术和蒸发技术的减量方法;无害化处理主要涵盖混凝/电絮凝、吸附以及高级氧化等技术。总结了目前的渗滤液浓缩液处理技术发展现状,以期为后续的研究提供基础。

垃圾渗滤液处理

关键词:渗滤液浓缩液,回灌,浓缩,无害化处理

随着我国国民经济的飞速发展,垃圾渗滤液的处理已经成为一个巨大的环境问题。2015年,我国生活垃圾总量达到1.91×108,t;其中填埋与焚烧处理分别为1.15×108,t与6.17×107,t[1],两者分别可产生约6.90×107,t[2]与1.17×107,t渗滤液[3]。

在目前的技术条件下,渗滤液的处理将产生13%~30%的浓缩液。[4]而渗滤液浓缩液的高污染物浓度与低可生化性[5],使其成为对环境具有极强破坏力的潜在污染源。因此,必须认真对待渗滤液浓缩液的处理。到目前为止,浓液的处理方式主要包括回灌、浓缩以及无害化处理3种。其中,浓缩处理主要包括基于膜技术和蒸发技术的减量方法;无害化处理主要涵盖混凝/电絮凝、吸附以及高级氧化等技术。

1回灌

回灌是目前国内广泛应用的渗滤液浓缩液处理方法之一。[6]与渗滤液回灌类似,渗滤液浓缩液回灌技术可促进可降解有机物的降解[7],但同时会导致出水COD、电导率以及NH4+、Cl-等的富集[8];当回灌进行会接近或达到吸附容量时,出水的电导率将高于回灌进水。[9]这一现象将对后续的反渗透等渗滤液处理过程产生明显的负面效应。更重要的是,回灌将可能造成地下水污染。[10]因此,回灌不适用于浓缩液的处理。

2浓缩

基于操作原理,常见的浓缩技术可分为膜技术和蒸发技术两大类。

2.1膜技术

根据驱动力的不同,膜技术可分为压力驱动与电势驱动两种。其中压力驱动膜技术已经广泛应用于垃圾渗滤液的处理过程中;以北京市为例,截至万方数据2012年底全市18个渗滤液处理设施中有17座应用了膜分离技术。[11]膜技术在浓缩液处理中的应用主要涵盖两个方面,即有机物的分离以及无机盐浓液处理。

前者以超滤[12]为主,后者常见技术包括纳滤、反渗透以及电势驱动膜技术等。[13]造成这一分化的原因,主要是不同技术对无机盐离子的通透性不同。

但是,浓缩液中的高浓度腐殖酸(HumicAcid,HA)与黄腐酸(FulvicAcid,FA)[14]会导致不可逆的膜污染。[15]此外,浓缩液的高硬度[16]极易在膜滤过程中引起结垢[12]。尽管阻垢剂可以降低结垢风险,但阻垢剂的种类、剂量及其使用效果在很大程度上取决于浓缩液的组成及其理化特性[17],同时也会对后续的操作造成一定的影响。[13]在目前的技术水平下,仅频繁倒极电渗析(ElectrodialysisReversal,EDR)可有效规避结垢问题[18],但EDR不能解决有机物带来的膜污染问题。[13]

2.2蒸发

目前,已经在垃圾渗滤液浓液处理中应用的蒸发技术包括浸没燃烧蒸发[19]、热泵蒸发[20]、(多效)闪蒸[21]以及多效强制循环蒸发[22]等。此外,膜蒸馏技术在垃圾渗滤液浓缩液处理中也得到了一定的应用。[23]但在上述技术的运行温度下,浓缩液中富集的Cl-[14]会对设备带来严重腐蚀。[24]这一问题可通过负压蒸发技术予以解决。[25]在现有技术条件下,蒸发过程中部分有机物和氨的挥发[26]使得冷凝液需要进一步处理。

更重要的是,浓缩液中的高浓度腐殖质与无机离子将导致严重的结垢,降低换热效率与蒸发能效比。而对膜蒸馏技术而言,浓缩液中的有机物与盐分还会造成严重的膜污染。[27]此外,蒸发技术对能源(沼气或蒸汽源)需求较大,而多效蒸发以及热泵技术还存在投资大、维护贵的实际问题。[13]上述因素均制约了蒸发技术在渗滤液浓液处理上的应用。

3无害化处理

根据处理原理的不同,无害化处理技术可分为物理法和化学法两种。前者包括混凝、电絮凝以及吸附等;后者主要涵盖高级氧化技术。

3.1混凝、电絮凝与吸附

作为一种简单高效的处理技术,混凝可有效去除浓缩液中的可溶性有机物;其对TOC、COD和色度的去除效率分别可达81%,、82%,和97%,[28],同时还能提升出水的可生化性。但是,混凝的效果依赖于凝聚剂及操作条件。Rivas等人发现,pH值调控对渗滤液COD的最大去除效率为25%,,Fe3+则可达40%。

同时,混凝不能完全有效地去除浓液中的有机物。LONG等人的研究[28]表明,Fe3+以及PAM与PAC等凝聚剂对渗滤液中的HA和FA无效。与混凝类似,电絮凝能够有效去除水体中的有机物;Top等人[30]利用电絮凝处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液,其COD、色度以及总磷的去除率分别为45%,、60%,和91.8%,。

相较于混凝,电絮凝泥量小、停留时间短、操作便捷且无需化学试剂。[30]但是,电絮凝对污染物的去除同样不够彻底。在Mahvi等人的研究[31]中,电絮凝对自然水体中HA的去除效率仅为68.8%,。此外,渗滤液浓液中富集的Cl-和HA与FA在电絮凝的过程中可能会生成各种有毒卤代烃。

延伸阅读:

关于垃圾渗滤液处理技术研究进展探讨

垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液的处理和回收利用

机械蒸发技术在处理垃圾渗滤液中的应用和发展

生活垃圾填埋场渗沥液处理技术及资源化利用

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