南京純水探討垃圾滲濾液處理技術
【www.hs523.com南京純水設備】垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水份、進入填埋場的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土層的飽和持水量，并經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度有機廢水。其成分復雜，污染物濃度高、色度大、毒性強，不僅含有大量的有機污染物，還含有各類重金屬污染物，如果處置不當，不但影響地表水的質量，還會危及的地下水的安全。南京純水設備而垃圾滲濾液的性質隨著填埋場的當地氣候、運行時間的不同而發(fā)生著變化，如何處理妥善一直是填埋場設計、運行和管理中非常棘手的問題。
近年來隨著人們的生活水平提高，城市垃圾總量逐年增加，迫使許多地方不得不興建更多新的垃圾填埋場和焚燒廠，隨之而來的垃圾滲濾液處理難題也日漸棘手，儼然已經成為一個急迫的環(huán)境問題。
目前，滲透液的處理方式主要包括回灌、濃縮以及無害化處理3種。其中，濃縮處理主要是以基于膜技術和蒸發(fā)技術為基礎的減量方法；無害化處理主要涵蓋混凝/電絮凝、吸附以及高級氧化等技術進行。
回灌
回灌是目前國內廣泛應用的滲濾液處理方法之一。是將滲濾液收集后，再返回到填埋場中，通過自然蒸發(fā)減少濾液，并經過垃圾層和埋土層發(fā)生生物、物理、化學等作用截留污染物的過程。
回灌能凈化滲濾液，減少滲濾液的水量，大大降低滲濾液處理費用。能加速填埋場內垃圾降解，提高填埋場產甲烷的速率和甲烷的產生量，增大填埋場的沉降速率和總沉降幅度，縮短填埋場的維護期。雖然滲濾液液回灌技術可促進可降解有機物的降解，但同時會導致出水COD、電導率以及NH4+、Cl-等的富集；隨著回灌工作的進行，各類污染物會接近或達到吸附總容量，從而引起出水的電導率高于回灌進水。這一現象將對后續(xù)的反滲透等滲濾液處理過程產生明顯的負面效應。更重要的是，回灌將可能造成地下水污染。因此，對于回灌技術目前主要采用控制頻率、控制總量的辦法適度回灌、部分回灌但不適用于大比例全回灌。
濃縮
常見的濃縮技術可分為膜技術和蒸發(fā)技術兩大類。
生物處理+膜處理工藝
(1)工藝流程：預處理→微生物處理→膜吸附過濾
(2)典型工藝：中溫厭氧系統(tǒng) +MBR+RO
(3)工藝內容：垃圾滲濾液通過調節(jié)池流入到中溫厭氧池，經大分子有機污染物降解后進入缺氧段 MBR 反映器中，與回流水混合進入好氧段 MBR 進行曝氣，去除滲濾液中的 TN，好氧池出水進入 MBR 分離器，將分離的污泥濃液回流至 MBR 缺氧段， MBR 出水進入反滲透系統(tǒng)，滲濾液經反滲透處理后實現達標排放。
全膜法過濾處理工藝
(1)工藝流程：預處理→兩級反滲透膜過濾
(2)典型工藝：兩級 DTRO 反滲透處理工藝
(3)工藝描述：垃圾填埋場滲濾液原液經由調節(jié)池進入到高壓泵后，通過循環(huán)高壓泵進入到一級 DTRO 反滲透膜過濾，出水后進入到二級 DTRO 反滲透系統(tǒng)，經兩級反滲透過濾后出水達標排放，循環(huán)進入到系統(tǒng)進行處理。南京實驗室純水設備一級濃液回灌垃圾填埋區(qū)進行集中處理，二級濃液回流到總進水口，系統(tǒng)總產水率在 60% 左右。
低耗蒸發(fā) + 離子交換處理工藝
(1)工藝流程：預過濾→蒸汽壓縮分離水→吸收氣體氨
(2)典型工藝：MVC 蒸發(fā) + 離子交換
(3)工藝內容：填埋場垃圾滲濾液經調節(jié)池過濾器在線反沖過濾，除去滲濾液中的 SS、纖維，提高去除效率，再經 MVC 壓縮蒸發(fā)原理，將滲濾液中的污染物與水分離，實現水質凈化效果。通過特種樹脂去除蒸餾水中的氨，達到水質的全面達標排放。在 MVC 蒸發(fā)過程中排出揮發(fā)性氣體氨，利用離子交換系統(tǒng)吸收滲濾液中剩余鹽酸氣體。
技術優(yōu)缺點
生物處理 + 膜深度處理工藝：
其工藝原理為生化反映和物理處理工藝，由于生化系統(tǒng)運行過程中受到的影響因素較多，需要各單元之間密切協(xié)調配合，該工藝自控程度較高，技術風險較低，但對“老齡化”滲濾液處理難度較大。因此，總體來看該工藝投資較低，主體設備多為國產，污染物總量能夠達到很好削減效果，管理較便捷。該工藝的不足之處在于出水率較低，增加了回灌的難度;生物處理效果不穩(wěn)定，生物菌種需要培養(yǎng)、馴化，增加了運行成本;對“老齡化”滲濾液的生化效果極差;運行不能長時間停運，需要連續(xù)運行。
雙級 DTRO 反滲透處理工藝：
該工藝具有操作簡便，能夠間歇式運行，自動程度高，易于維護管理;膜產品類型多。其不足之處在于對滲濾液原水水質較為敏感，出水率容易受到 SS、電導率以及溫度等因素的影響;兩級反滲透處理工藝中，前級預處理缺乏，容易導致反滲透膜堵塞，更換頻率高，增加處理成本;出水率低(正常狀態(tài)下為 55%-70%)，回灌難度大，增加運行成本。
MVC 蒸發(fā) +DI 離子交換處理工藝
該工藝的優(yōu)勢在于受滲濾液的原始水質影響較小，出水率高，通常以可以達到 90%，能夠做到間歇式運行，自控程度較高、維護簡單;濃液量較少。南京純水設備不足之處是蒸發(fā)工藝實際應用較為復雜，電耗等能耗較高，維護成本較大;設備材質要求較高，尤其是要具有較強的耐強酸、強堿腐蝕性;運行設備噪聲較大;后期蒸發(fā)罐清洗頻次較大，藥劑成本高。
新技術介紹：正滲透膜法垃圾滲透液處理
正滲透（FO）技術及設備近年來持續(xù)高溫，成為各研究院所的熱門話題。
工藝特點：
無需生化處理，流程短、自動化程度高、運行穩(wěn)定、出水效果好、部分廢物實現資源化‘
工藝流程包括：
預處理系統(tǒng)→FO+HCRO系統(tǒng)→MVR系統(tǒng)以及氨氮吸收系統(tǒng)。
無害化處理
根據處理原理的不同，無害化處理技術可分為物理法和化學法兩種。前者包括混凝、電絮凝以及吸附等；后者主要涵蓋高級氧化技術。
混凝、電絮凝與吸附
作為一種簡單高效的處理技術，混凝可有效去除滲濾液中的可溶性有機物，還能提升出水的可生化性，但不能完全有效地去除有機物。而混凝的效果依賴于凝聚劑及操作條件。研究人員發(fā)現，pH值調控對滲濾液COD的最大去除效率為25%,，Fe3+則可達40%。
與混凝類似，利用電絮凝處理垃圾滲濾液能夠有效去除水體中的有機物，相較于混凝，電絮凝反應效率高、去除率高、產生的泥量小、停留時間短、操作便捷且無需化學試劑。但是，電絮凝對污染物的去除同樣不夠徹底。此外，滲濾液濃液中富集的Cl-和HA與FA在電絮凝的過程中可能會生成各種有毒鹵代烴。
與膜技術、混凝以及電絮凝類似，吸附過程僅僅將污染物從水體中轉移。目前，吸附主要應用于滲濾液處理過程中；常見的吸附劑包括飛灰、膨潤土、硅藻土、樹脂、沸石以及活性炭等，但受制于吸附材料的選擇性，吸附過程僅能有限去除部分污染物。
高級氧化(AOPs)
是通過物理與化學過程產生大量強氧化性自由基，最終氧化降解水體有機污染物以及特定無機污染物的技術。除˙OH外，AOPs還可生成硫酸根自由基、磷酸根自由基、碳酸根自由基以及氯自由基。值得注意的是，水體中的氨氮需利用硫酸根自由基而非˙OH自由基處理。南京實驗室純水設備依據反應溫度的不同，AOPs可分為常溫AOP和高溫AOP兩類，前者包括臭氧氧化、芬頓氧化、光化學氧化、電化學氧化和超聲氧化等；后者包括濕式氧化(WAO)以及超臨界水氧化(SCWO)。
常溫AOP
目前，國內的滲濾液濃液處理以常溫AOP為主。但單一常溫AOP技術的處理效果較為有限；一般為芬頓及芬頓衍生的氧化、臭氧氧化、UV-TiO2以及超聲幾種技術。芬頓及其衍生的氧化技術會產生大量含鐵污泥需要支付高昂的處理費用進行再處理。
為了提升凈化效率降低固廢量，可考慮光化學氧化、電化學氧化以及超聲氧化等技術與臭氧/芬頓氧化耦合使用。研究表面UV-TiO2與臭氧氧化的有效結合使得水體DOC的去除效率提升至52.2%。光-芬頓氧化可將耗鐵量和產泥量分別降低至原有的1/32和1/25。常溫AOP不能將有機物完全氧化，但可有效提高水體可生化性。因此，滲濾液經常溫AOP處理后可進入生化反應器進行處理。
高溫AOP
高溫AOP是在高溫高壓條件下，利用氧化劑氧化水中有機污染物的過程；其中，濕式空氣氧化法的反應溫度與壓力分別為180～315,℃、2～15,MPa，而超臨界水氧化則分別為＞374.3,℃及＞22.1,MPa。濕式空氣氧化法可有效降解有機物，但不能將之完全降解礦化。以FA和HA為例，三氯苯酚共存的NaNO2催化的濕式空氣氧化法可將其有效降解，但不能將之完全氧化。同時，濕式空氣氧化法對氮的去除效果高度依賴于催化劑的存在；如Pt基催化劑可選擇性的將氨氮而非硝氮轉化為N2，Ru基催化劑正好相反。此外，濕式空氣氧化法的高溫條件會導致腐蝕，而滲濾液中大量存在的Cl-則會加劇這一情況。相較之下，超臨界水氧化可將有機物徹底氧化生成CO2和H2O并有效降低中間產物產量；以FA為例，超臨界水氧化可將去除效率從濕式空氣氧化法的69.2%,提升至98.0%,。南京純水設備同時，超臨界水氧化還可將有機物中的Cl、S、P等分別氧化為HCl、H2SO4和H3PO4，而有機氮則被氧化為氮氣和少量一氧化二氮。研究表明，超臨界水氧化對填埋場滲濾液膜濾濃液中COD和氨氮的去除效率分別高達99.23%,和98.64%,。
此外，超臨界操作條件對無機鹽離子的低溶解性在一定程度上降低了超臨界水氧化反應體系的電化學腐蝕，但也導致了嚴重的反應器腐蝕與結垢；同時，腐蝕效應隨著超臨界水氧化反應體系溫度、密度以及侵蝕性離子濃度的增加而惡化。
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