污水处理技术工艺

城市生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩液处理方法

近年来,随着中国城市化进程的加快和居民生活水平的提高,中国城市生活垃圾产生量每年以9%~10%的速度增长[1]。垃圾填埋场是目前中国垃圾处理的主要方式。但是,垃圾填埋处理会产生大量高污染的垃圾渗滤液。目前,中国城市生活垃圾填埋处理设施产生的渗滤液约为64,000 t / d [2]。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。如果处理不当,会对水,土壤和大气造成严重污染。目前,垃圾渗滤液的常用处理方法主要有复合处理方法,补给方法,生物处理方法和物化处理方法。理化处理技术主要包括吸附法,汽提法,混凝沉淀法,化学沉淀法,高级氧化技术和膜分离技术[3,4]。膜分离技术是一种水处理方法,其使用分离器将溶剂与溶质和颗粒分离。近年来,使用新的膜分离技术处理垃圾渗滤液已广泛应用于欧洲和美国等发达国家和地区。目前,常用的膜分离技术主要包括微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF),反渗透(RO)等。反渗透是一种高于溶剂渗透压的外部压力,作为跨膜驱动力。使用膜选择性地封闭离子物质以实现混合物在溶液中的分离。纳滤也是一种压力驱动的膜分离技术[5]。反渗透和纳滤在操作过程中连续产生浓缩液体。膜过滤浓缩物为棕黑色,其体积占垃圾渗滤液量的13%~30%,具有以下特点[6,7,8,9] :( 1)有机污染物浓度特别大高,构图复杂; (2)无机盐组分含量高,生物降解性差; (3)水质和水量随时间变化很大; (4)重金属含量高。这些含有大量污染物的膜过滤浓缩物对地表水,地下水,土壤环境等构成严重威胁,不能直接排放到环境中。采用反渗透和纳滤技术的垃圾渗滤液也可以对合理的处理和处置进行处理。一个必须在项目中解决的问题。

1。膜过滤浓缩液的处理与处理

目前,滤出液滤膜废液的处理和处置方法有三种:一是转移处理,包括外部输送和补给;二是进一步还原,包括纳米过滤、高压反渗透、蒸发、膜蒸馏等;三是无害处理,包括凝结沉淀、电絮凝、高级氧化等技术及干燥、焚烧、固化/稳定等手段。

1.1 外运

当垃圾填埋场附近有一座焚化炉可用来处置危险废物时,可将膜浓缩物运到焚烧炉焚烧,[10]这无疑是最方便的处置手段。但是,当距离较长时,运输成本会大大增加,这种方法不经济。

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1.2 回灌

再循环是渗滤液膜过滤浓缩液最常用的处理方法。它是在渗滤液再循环的基础上发展起来的,其原理与渗滤液的再循环原理是一致的。垃圾填埋场作为一种充满垃圾的大型生物滤池,在垃圾渗滤膜对浓缩液进行再灌处理时,采用生物降解、吸附、过滤等方式对污染物进行稳定或降解。在德国,自1986年以来,浓缩液体回灌被广泛用作垃圾渗滤液反渗透处理的有机部分[11]。目前,采用纳滤/反渗透(RO)技术的填埋场大多采用填充法处理浓缩液体。A.H.Robinson[12]报告了1998年德国Wischhafen垃圾填埋场在没有生化预处理的渗滤液RO处理系统中对浓缩液体的再充处理效果。监测结果表明,浓缩液经再循环后再灌注。渗滤液COD、NH3-N在几个月内急剧增加,电导率急剧上升,直接影响反渗透系统的处理效率。

1.3纳滤和高压反渗透技术

纳滤技术可实现二价离子和高价离子的选择性去除,并可用于降低反渗透水的浓度。”李黎等。[5]报道了纳滤技术在成都垃圾渗滤液处理中的应用。填埋场渗滤液采用两级A/O外MBR+RO/NF工艺处理,减少了浓缩液处理(目前为回灌)规模,出水主要为氯化钠,可直接排入水体,无相关排放限值。然而,该报告没有提及废水中是否含有NO3-,并且废水中的总氮很可能不符合最新的排放标准。此外,纳滤还可以与高压反渗透(HPRO)结合,进一步降低浓水浓度。

高压反渗透过程通常指作业压力大于10mpa的反渗透过程[13]和……基于盘管反渗透(dtro)的高压反渗透过程,为提高回收率而开发的采用10~20mpa操作,反向渗透处理废液沥滤液的回收率可从80提高到90以上。处理后的精矿可消除蒸发浓缩步骤,直接干燥或燃烧[10],在水浸过程中,常与纳米滤液过程结合。在2~5mpa工作压力的条件下,nf将ro的浓缩物分离成两部分,一部分主要含有二价无机物(如Caso4)和有机物,另一部分主要含有氯化物。水,然后用hpro处理,这可以大大减少膜缩放的发生[14]和...这个组合过程被称为rro-nf/结晶-hpro复合膜过程。因此,纳米过滤可以在高浓度的有机物质和caso 4"超饱和"[13,14]中连续运行,并且……水法可以达到很高的回收率。自20世纪90年代以来,德国就利用一些研究和应用来处理垃圾渗滤液。然而,我国对这种方法的研究和报道还比较少。

1.4 蒸发

蒸发是指在一定的温度和压力下,将混合溶液中相对易挥发的组分分离出来的过程。蒸发过程可以使待处理溶液的体积集中到原溶液体积的10%[15]以下2%≤。目前广泛采用的方法有浸没蒸发法、负压蒸发法和机械压缩蒸发法[16]。

浸没蒸发是利用垃圾填埋气体燃烧产生的高温气体,直接与垃圾填埋场渗滤液接触,使渗滤液中的水迅速蒸发。属于常压蒸发过程[8]。岳东北等。[17]报道了北京某垃圾填埋场采用二级浸没燃烧蒸发法处理渗滤液反渗透浓缩水的工程实例。出水水质达到GB 16889/2008二级标准。但是,由于渗滤液膜过滤浓缩液中通常含有高浓度的氯离子,在70℃以上的温度下,氯离子对金属材料有很强的腐蚀作用。这使得设备腐蚀成为高温蒸发处理垃圾渗滤液或浓缩物的主要限制因素[18]。

为解决大气压和高温蒸发引起的设备腐蚀问题,20世纪90年代,荷兰,法国等欧洲国家开始研究负压蒸发法。在负压条件下,负压蒸发充分利用了水的沸点。使用负压蒸馏可有效避免金属设备上氯化物设备的腐蚀。目前,尚无关于渗滤液膜过滤精矿处理的报道。

机械压缩蒸发技术是指用机械方法压缩蒸汽,然后提高蒸汽温度的技术。该技术充分实现了能源利用,属于低能耗蒸发工艺。广州某垃圾渗滤液反渗透浓缩液经机械压缩蒸馏后,水质明显改善,最终达到排放标准[19]。在实际生产运行工程中,低能耗蒸发过程引起的酸腐蚀和盐腐蚀十分严重。蒸发装置的主要材料必须是昂贵的耐腐蚀材料,这导致设备成本昂贵,后期维护成本昂贵[7],并提高了运行成本。

1.5 膜蒸馏

膜蒸馏是一种膜分离过程,以疏水性微孔膜两侧的蒸汽压力差为驱动力,使热侧的蒸汽分子在穿过膜孔后凝结并集中在冷侧,从而实现溶液的分离、浓缩或纯化。20,21]和……膜蒸馏技术是膜处理技术和蒸馏技术工艺的结合,有许多优点[22,23]:它可以在正常压力下进行,设备简单,操作方便;操作温度比传统的蒸馏工艺低,设备小、灵活。目前,膜蒸馏技术已广泛应用于海水、苦盐水淡化,高盐废水处理和其它许多领域[21]和……膜蒸馏也被认为是进一步回收和减少反渗透精矿[24]和……"李玖明"等的有效方法。用于垃圾渗滤液后渗滤液处理的实验研究。所生产水的实验水质符合《家庭堆填区污染控制标准》(gb 16889-2008)所规定的排放标准。膜蒸馏处于快速发展和成熟的阶段,但作为一项早期的新技术,膜蒸馏在处理膜过滤和填埋渗滤液浓度方面的大规模应用仍需学者进一步研究。

1.6混凝沉淀和电絮凝

混凝沉淀是水和污水处理中常见的技术。它通过电性中和、压缩双电层、吸附桥、网状网等手段去除胶体和微悬浮态的有机和无机污染物。它能以胶体和微悬浮的形式去除废水中的有机和无机污染物.张跃春等。 [26]采用混凝沉淀法处理四川垃圾填埋场渗滤液膜过滤浓缩物,测定混凝剂类型,用量和混凝剂比例对处理效果的影响。 。实验结果表明,在最佳反应条件下,FeSO4与PAM的组合处理效果最佳,废水COD去除率可达74%,UV254去除率可达52%。

电絮凝法利用电化学方法,在产生絮凝剂的同时,在阳极上沉淀o2微泡,在阴极上沉淀h2微泡,通过絮凝法、空气浮选法和电解氧化还原法实现有效去除污染物。[27]和……与传统的凝结沉淀工艺相比,电絮凝法具有效率高、泥浆量少、固体和液体容易分离的优点,并逐渐成为研究的热点[28]……国内外许多学者在此基础上应用电絮凝法对垃圾渗滤液进行预处理或深层处理[29,30],还尝试将其应用于渗滤膜的过滤浓度溶液处理。s.top等人以铝电极为阳极,采用电絮凝法处理土耳其垃圾填埋场渗滤液的纳滤浓度。最终处理结果表明,随着电流密度和反应时间的增加,鳕鱼、铬和总磷的去除率也随之增加。

可以看出,混凝沉淀法和电絮凝法对膜过滤浓缩物有一定的净化效果,但净化效果不够完善。混凝沉淀和电絮凝可作为垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的预处理工艺,与其他工艺相结合,实现对填埋场渗滤液膜过滤浓缩液的合理处理。

1.7高级氧化技术

高级氧化技术是一种通过化学氧化剂和光,声,电和磁等物理和化学过程降解水中有机物的方法,产生大量高活性和高氧化性的OH。根据氧化剂和催化剂的选择,高级氧化技术大致可分为以下[32] :( 1)Fenton法和Fenton法; (2)光化学氧化法和光催化氧化法; (3)臭氧氧化法; (4)湿式氧化法和湿式催化氧化法; (5)电化学氧化法; (6)超临界水氧化法和超临界水催化氧化法。先进的氧化技术适用于高浓度难生物降解废水的处理,在垃圾渗滤液膜过滤精矿的处理中引起了人们的关注和应用。

王凯等。[33]采用芬顿-絮凝联合工艺处理青岛某垃圾填埋场渗滤液纳滤膜浓缩物。实验结果表明,处理后废水的COD、BOD和色度去除率分别为82.4%、63.7%和87.5%。电子-芬顿法是芬顿法的一种变形形式。原理是传入的o2首先通过将阴极还原为h2o2生成,然后在溶液中与fe2+发生芬顿反应[34]和……Yujue Wang等人[35]采用电-Fenton法处理北京市某垃圾填埋场的渗滤液膜过滤浓缩液。在最佳实验条件下,反应6h后,TOC和TN的去除率分别达到82%和51%。

郑可[36,37]分别研究了臭氧氧化法和H2O2/O3体系处理渗滤液反渗透精矿的工艺。COD、色度、腐殖酸的去除率分别达到67.6%、98%、86.1%。BOD 5/COD的可生化性从0.008提高到0.26。李肇星等人。[38]采用电过臭氧(H2O2/O3)工艺处理渗滤液反渗透浓缩水,并与传统的臭氧氧化法、过臭氧氧化法和电Fenton法进行了比较。实验结果表明,在优化的实验条件下,TOC在6h时的去除率可达92%,优于其它三种方法。

高级氧化法可以更有效地去除渗滤液膜过滤浓缩物中的有机物,但通常单一的高级氧化方法不能稳定地处理垃圾渗滤液膜过滤浓缩物达到标准排放范围。研究和开发一种更方便,高效,低成本的先进氧化方法,是进一步研究垃圾渗滤液膜过滤精矿深度氧化处理的重点。

1.8 焚烧

焚烧作为一种重要的减量化、无害化处理手段,广泛应用于高浓度有机废液、放射性废液等危险废液的处理。也可作为渗滤液膜过滤浓缩液处理的有效手段。最常用的废液焚烧炉有液体喷射式焚烧炉、流化床焚烧炉和回转窑焚烧炉。焚烧法具有占地少、处理速度快、污染物去除彻底、盐能回收等优点,但焚烧法初投资大、焚烧过程控制复杂、运行水平高,限制了焚烧速度的提高。中国的thod[40]。此外,在焚烧过程中还存在一些亟待解决的问题,如有害物质排放、结焦结渣、炉子腐蚀等。由于焚烧法投资大、成本高,不可能单独建设浓缩液处理的焚烧设施。但是,当垃圾填埋场附近有垃圾焚烧厂,且有配套的液体焚烧设施时,浓缩液体通常可以焚烧处理。

1.9固化/稳定技术

固化/稳定化技术处理废液,是利用一定的化学添加剂(固化剂)使废液不稳定脱水,最终成为不可逆的正常固体[42]。目前,固化/稳定化技术已经成为危险废物处置的重要手段[43],而且在放射性废液、含重金属废液和其他危险废液的处置中也有大量的研究和应用[44,45]。S.Y.Hunce等人[46]研究了用该方法处理垃圾渗滤液的反渗透浓缩液。结果表明,水泥与不同集料的结合,取得了较好的处理效果。浸出液中TOC、氨氮和重金属得到有效去除,浸出液水质达到欧盟有关排放标准。养护产品(混凝土类似物)将来可能作为建材产品使用,具体性能有待进一步研究,相关行业规范需要尽快制定。

2 结论

近年来,随着垃圾渗滤液产量的增加,垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的处理已成为威胁环境安全的一个重要问题。虽然处理垃圾渗滤液的方法很多,但目前,废渗滤浓缩液的处理方法主要是以回灌为主,长期再充可能导致渗滤液出水含盐量的增加。影响垃圾处理过程的稳定性,也可能对垃圾填埋生物系统产生负面影响;此外,大量的液体补给会提高垃圾堆的水位,影响垃圾堆场的稳定性,并导致隐患的安全。焚烧处理可以实现废水的直接固化,但一般情况下只有在垃圾焚烧厂与含液体焚烧厂相邻的情况下,当需要长距离运输时,运行成本就会增加;由于焚烧投资高、焚烧成本高,单独建造浓缩液体处置焚化设施是不可能的。纳滤和高压反渗透(HRO)工艺可以进一步降低城市生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩物,但反应条件较高,存在能耗高、设备腐蚀严重等问题。混凝沉淀工艺和电絮凝工艺、高级氧化工艺对膜过滤浓缩液有一定的净化效果,但单一处理效果难以达到排放标准,可作为垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的预处理工艺,固化/稳定技术的应用有待进一步研究。无论是浓缩减量处理还是无害化处理,都很难依靠单一技术实现稳定、高效的处理和排放,达到渗滤膜过滤浓缩物的标准。未来可能需要几种不同的方法组合,才能对垃圾渗滤液膜过滤浓缩液进行适当的处理。膜蒸馏工艺作为一种新型的高效膜分离工艺,具有设备简单、操作方便、操作温度低于传统蒸馏工艺、设备体积小、操作灵活等特点,在处理高盐废水方面有其独特的优势。为降低渗滤液膜过滤浓度提供了一种可行的途径。虽然该技术在垃圾渗滤液处理领域的研究还相对较少,但作为一项发展迅速且在商业应用前夕的技术,有着非常广阔的应用前景。

城市生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩液处理方法

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