垃圾焚烧厂垃圾渗滤液的深度处理

【中国环保在线 技术前沿】随着城市规模的扩大和人口的增多，生活垃圾的产生量也迅速地增长。根据《城市生活垃圾管理办法》的要求，城市生活垃圾的治理实行减量化、资源化和无害化的原则，采用填埋、堆肥、焚烧等方法对生活垃圾进行处理。但是无论采用何种方法，均会产生垃圾渗滤液，若不加处理而直接排入环境当中，会造成严重的环境污染。本文以某垃圾焚烧发电厂产生的垃圾渗滤液为例，分析了垃圾渗滤液的深度处理工艺与技术。
1 垃圾焚烧厂渗滤液特点分析
1.1 渗滤液的水量特点
垃圾渗滤液主要来源于储运过程中渗入雨水和地表水、垃圾发酵分解产生的水分和垃圾本身所含的水分，一般认为渗滤液产量是垃圾处理量的10%～20%。渗滤液的产生量随季节变化明显，在冬季一般为生活垃圾量的8%～10%；夏季一般为生活垃圾量的12%～15%左右，暴雨时高达生活垃圾量的20%～25%。
焚烧工艺的不同对渗滤液的产生量也存在一定的影响，使用循环流化床工艺的，垃圾经过预处理后就直接进入锅炉焚烧，无需对垃圾进行堆酵和储存，因此产生的垃圾渗滤液会相对较少[1]。使用炉排炉工艺的，由于新鲜垃圾焚烧热值较低，需要对生活垃圾进行2～4d的堆酵后再进行焚烧处理。经研究发现，堆酵48h析出的垃圾渗滤液量为生活垃圾中堆酵可析出的渗滤液量的99%。
1.2 渗滤液的水质特点
通过对垃圾焚烧厂渗滤液水质特性的分析可以看出，焚烧厂渗滤液主要有以下特点：
(1)垃圾渗滤液中不仅含有有机物，还含有油、氨氮、重金属等污染物，水质水分复杂，浓度变化大。
(2)焚烧厂垃圾渗滤液大多是当天产生的，未经厌氧发酵、水解、酸化过程，内含多种难降解有机物，具有COD、BOD5浓度极高、毒性大、难处理等特点。
(3)垃圾渗滤液中的微生物营养元素比例失调，在系统调试启动的时候，需要加入一定量磷酸二氢钾，以补充磷营养元素。
(4)垃圾焚烧厂渗滤液的氨氮值在1.2g/L以上。
2 项目概况
要求達标产水量不低于308m3/d，即深度处理系统的总回收率不低于70%，出水水质出水水质执行《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T19923-2005)中敞开式循环冷却水水质标准，浓水采用回喷焚烧处理，不考虑浓水单独处理方案。
项目设计采用“机械过滤+调节池+混合反应沉淀池+厌氧系统+A/O系统+膜生物反应器(TMBR)+纳滤系统(NF)+反渗透系统(RO)”工艺，以满足垃圾渗滤液水量变化大、较强的抗冲击负荷能力、高负荷处理能力、高氨氮处理能力、重金属离子和盐分含量高的问题。
3 膜工艺设计
3.1 膜生化反应器
大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(渗滤液中的可降解有机物等)充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时使有机污染物降解。膜组件对渗滤液和污泥的混合液进行固液分离。污泥被浓缩后返回生物反应器，从而避免了微生物的流失。膜组件相当于传统工艺的二沉池，但是克服了传统二沉池的很多缺点[3]。
膜生物反应器(MBR)主要由膜组件和生物反应器两部分组成，根据组合方式可分为外置式和内置式(浸没式)。对于垃圾渗滤液处理而言，内置式膜生化反应器的使用将会产生较多问题，因此，本项目设计采用外置式膜生化反应器。
管式超滤膜进水泵将好氧池内渗滤液泵至管式超滤膜系统进行固液分离和浓缩，浓缩液回流到厌氧池，多余部分流至污泥储存池。管式超滤膜系统设有2个环路，每个环路设有4根德国特里高公司生产的直径为8mm、内表面为PVDF的管式超滤膜，每个环路有单独的循环泵，沿膜管内壁提供一个需要的流速，从而形成紊流，产生较大的过滤通量，避免膜管堵塞。经管式超滤膜处理后的水，经检测合格后进入纳滤系统[4]。
3.2 纳滤系统
外置式膜生物反应器生物总反硝化率超过99%，出水的氨氮、总氮等已经达到排放标准。但是难生化降解的有机物形成的COD和色度仍然超标。由于管式超滤膜出水不含悬浮物和可生物降解的有机物，设计采用纳滤膜对管式超滤膜出水进行深度处理，以去除难生化降解的有机物、色度。
纳滤膜是介于反渗透和超滤之间的一种新型的压力驱动型膜分离技术。它具有两个特性：水中的分子量为数百的有机小分子成分具有分离性能；对于不同价态的阴离子存在道南效应。纳滤膜对一价离子不作截留，因此纳滤膜可以在把不可降解的大分子有机物截留在浓缩液中随浓水排出。
纳滤膜的实际操作压力在7bar左右，能耗较低，因此纳滤膜的运行能耗较低。本项目纳滤系统设有两条环路，环路内设有一支耐压膜壳，耐压膜壳内设有4支美国GE公司生产的卷式纳滤膜元件，清液产率可达到85%以上。
3.3 反渗透系统
反渗透系统是本流程中主要的脱盐装置，它具有极高脱盐能力，能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100 的有机物，但允许水分子透过，反渗透复合膜脱盐率一般大于98%。采用反渗透膜能有效截留垃圾渗滤液中溶解态的有机和无机污染物、盐分，使出水满足要求。
反渗透膜在垃圾渗滤液处理的应用中，根据形式可分为有碟管式反渗透膜和卷式反渗透膜。由于碟管式反渗透膜运行压力高达70～120bar、单支膜过滤面积较小，导致投资成本和运行能耗较高，占地面积较大，因此设计采用卷式反渗透膜作为纳滤膜的后处理，完全可以满足系统运行要求。本项目反渗透系统设有一条环路，环路内设有三支耐压膜壳，耐压膜壳内设有12支美国陶氏公司生产的卷式反渗透膜元件，清液产率可达到80%以上。
4 结论
垃圾渗滤液经处理后满足冷却循环水补充水水质要求，用于补充冷却循环水、绿化、渣池、配置石灰乳等途径，既解决了排水问题，又节约了水资源的消耗，同时削减了污染物的排放量。