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我国垃圾渗滤液膜浓缩液处理现状与污染控制建议

北极星环保网来源:环境工程技术学报 艾恒雨2017/12/29 9:31:05我要投稿

北极星环保网讯:垃圾渗滤液膜浓缩液是膜工艺处理垃圾渗滤液的副产物,与垃圾渗滤液相比,其有机污染物、无机盐和金属离子浓度更高,且生化性较差,若处置不当会造成更严重的二次污染。通过对国内外膜浓缩液典型处理工艺的分析,探讨回灌、高级氧化、蒸发、“预处理+高级氧化+深度处理”等不同工艺的处理效果、存在问题以及工程应用现状。

渗滤液处理技术

实际调研结果表明:我国膜浓缩液的安全处理尚处于起步阶段,高级氧化、浸没燃烧蒸发(SCE)和机械式蒸汽再压缩(MVC/MVR)等工程应用技术也仅为小试或中试规模。为有效保障我国膜浓缩液安全处置,建议从源头减少膜浓缩液产量,改进并完善已有膜浓缩液处理技术,开发膜浓缩液资源化利用技术,妥善处理膜浓缩液二次污染物。

近年来,我国垃圾渗滤液污染事件呈高发势态。据统计,2010年我国西安、安徽、福建、广西、深圳等地发生渗滤液污染事件10余起,严重污染了地表水、地下水、土壤和农田,危害人体健康。2016年2月23日,昆明市盘龙区法院开庭审理了非法倾倒568.34t生活垃圾渗滤液案件,该案成为中国首例垃圾渗滤液污染环境刑事案。垃圾渗滤液的环境安全处理处置与有效管理,已成为环境保护领域和管理部门的重要课题。

为加强渗滤液环境风险防范,逐步提升渗滤液处理技术水平,2008年我国修订实施了GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》,对垃圾渗滤液的排放限值提出了更为严格的要求。传统意义上以生化处理为主的工艺已无法满足排放标准要求,以膜技术〔反渗透(RO)工艺为主〕为核心的“生化处理+膜法深度处理”组合工艺逐步成为渗滤液处理的主流工艺。

据统计,2008年7月1日后建成运行的渗滤液处理设施有509座,总处理量为38836t/d。其中,含RO工艺渗滤液处理设施的有242座,处理量为21842t/d,占总处理量的56.2%。509座渗滤液处理设施中有259座执行GB16889—2008标准,其中,含RO工艺设施的有209座,处理量为19920t/d,占总处理量的51.3%。

膜处理工艺属于物质分离的纯物理过程,处理过程产生约20%~30%的膜浓缩液(以下简称“浓缩液”)。相比原渗滤液,浓缩液中无机盐和污染物浓度更高,若不能妥善处理而直接排放到环境中会造成严重的二次污染。笔者对国内外浓缩液的几种主要处理工艺进行深入分析与探讨,并提出我国浓缩液的污染控制措施。

浓缩液的产生与特性

目前,国内外常用的膜分离工艺主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透等。纳滤和反渗透工艺是以压力差为推动力,利用膜的选择透过性截留物质,从溶液中分离出溶剂的液体分离操作技术。反渗透和纳滤工艺在垃圾渗滤液处理上都有应用,因此会产生浓缩液。目前,我国采用膜工艺处理的渗滤液约为50000t/d,占渗滤液处理总量的65.7%,若浓缩液按25%产率计算,我国每年产生浓缩液约456万t。

与渗滤液和生活污水相比较,浓缩液具有以下特点:

(1)成分复杂,有机污染物浓度高,COD通常为1000~5000mg/L,最高可达15000mg/L。

(2)无机盐组分高,电导率高达20000~50000μS/cm,除了常规Na+、K+外,还含有Pb、Cu等重金属离子。

(3)氯离子浓缩的腐蚀问题。

(4)可生化性较差,BOD/COD一般小于0.1,多为难生物降解的物质。

(5)浓缩液的色度和硬度都很高,色度一般为500~1500倍,呈棕黑色,硬度通常为1000~2500mg/L。

垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺

膜技术处理渗滤液不仅要考虑技术、经济等问题,更要考虑环境管理和二次污染物(如浓缩液)的安全处置问题。目前,关于浓缩液的处理方法并不多,且相关文献资料也非常有限。典型的浓缩液处理方法主要有回灌工艺、蒸发工艺和高级氧化技术;在此基础上发展而来的组合工艺主要是“预处理+高级氧化+深度处理”。

2.1回灌工艺

回灌工艺是国内外最普遍的浓缩液处理工艺,是依照渗滤液回灌发展而来的,与渗滤液回灌的原理相同。回灌工艺是把垃圾填埋场当作一个用垃圾作为填料的生物反应器,回灌液自上而下地流经垃圾填埋层时,通过垃圾中微生物的分解,达到降解回灌液中有机污染物的目的。

德国自1986年开始采用回灌工艺处理浓缩液,迄今仍有部分填埋场在使用。我国的浓缩液回灌始于21世纪初,宋延冬等以宜昌、宁国、蒙城垃圾填埋场为例,研究了碟管式反渗透(DTRO)浓缩液回灌工艺,建议浓缩液回灌方式应根据垃圾填埋场的地理特征和业主的具体要求来确定。

山谷型填埋场宜采用石笼回灌法,施工简单,成本较低;平原型填埋场宜采用两层生物滤化床方式,而采用石笼回灌法易出现短流现象。DTRO浓缩液回灌对渗滤液电导率无明显影响,不会影响后续反渗透系统的正常运行。张其其通过模拟试验研究了垃圾填埋场浓缩液直接回灌和经过Fenton预处理后循环回灌对填埋垃圾稳定化的影响,结果表明,浓缩液的循环回灌可有效减少填埋场中污染物的排放量。

但一些研究者对采用浓缩液回灌工艺的填埋场进行了监测,发现浓缩液回灌存在许多弊端。Calabro等对意大利蒙苏马诺泰尔梅市的垃圾填埋场浓缩液回灌系统进行监测,结果表明,最初30个月虽然渗滤液的产量没有显著增加,但COD、镍、锌等污染物浓度却有所增加。Talalaj等对波兰东北部的某城市垃圾填埋场进行了监测,并分析了该填埋场第1年反渗透利用以及浓缩液回灌的相关数据,结果表明,浓缩液回灌不仅会导致电导率、COD、NH3-N浓度上升,还会使硫酸盐的浓度增加。

由此可知,虽然回灌工艺在一定程度上能够降解部分污染物,但是随着时间的推移,其弊端越来越明显,浓缩液中盐分和难降解的污染物逐渐积累,从而导致反渗透系统中的渗透压增高,膜结垢严重,使膜回收率下降,严重时会造成浓缩液处理系统瘫痪。

延伸阅读:

垃圾渗滤液|渗沥液处理技术的探讨

膜技术处理垃圾渗滤液特性分析

垃圾渗滤液反渗透浓水深度处理中试研究

膜蒸馏技术处理RO浓水的研究现状与进展

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