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發(fā)布時(shí)間:2023年05月25日 14:55 作者:中國(guó)給水排水 點(diǎn)擊數(shù):次
來(lái)源:中國(guó)給水排水
摘要:本文從膜法工藝在垃圾滲濾液處理過(guò)程中的主要功能出發(fā),結(jié)合本人在垃圾滲濾液項(xiàng)目中遇到的兩個(gè)反滲透項(xiàng)目典型故障案例的實(shí)際情況進(jìn)行了介紹,提出了垃圾滲濾液項(xiàng)目目前遇到的主要問(wèn)題,并針對(duì)問(wèn)題提出了改善方法。
01 垃圾滲濾液危害與膜法垃圾滲濾液處理特點(diǎn)
垃圾滲濾液具有高濃度有毒有害物質(zhì),成分復(fù)雜,有機(jī)物含量高,水質(zhì)和水量波動(dòng)大,處理困難等特點(diǎn),其對(duì)環(huán)境危害很大。目前主要處理垃圾滲濾液的方法有:并入城市污水廠處理、垃圾填埋場(chǎng)循環(huán)處理、到垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒,廢渣再處理等。膜法工藝由于其設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,出水水質(zhì)較好等特點(diǎn),在垃圾滲濾液處理過(guò)程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
02 常見(jiàn)膜法處理工藝簡(jiǎn)介
目前常見(jiàn)的膜法垃圾滲濾液處理工藝主要為:生化法(A/O或A2/O)+MBR/管式超濾+納濾+反滲透(+DTRO)。在常見(jiàn)的膜法垃圾滲濾液處理工藝中,各工藝的主要功能如下:
①非膜法工藝(如傳統(tǒng)的生化法或一些厭氧/好氧反應(yīng)器等)通常做為膜法工藝的預(yù)處理工藝;
②MBR:MBR工藝是整個(gè)垃圾滲濾液處理系統(tǒng)的核心,是脫除垃圾滲濾液中有機(jī)物的主體之一。目前常見(jiàn)的MBR膜組件主要有板式膜組件和中空纖維膜組件,兩種MBR組件各有優(yōu)缺點(diǎn),板式MBR膜組件較中空纖維膜組件具有跨膜壓差低、污泥濃度較高、預(yù)處理要求較低、維護(hù)清洗頻率較低、無(wú)需反洗、操作相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);中空纖維MBR膜組件則具有裝填密度相對(duì)較高,膜池占地面積較小,膜組件設(shè)備投資較低等優(yōu)點(diǎn)。垃圾滲濾液有機(jī)物濃度較高,在相同的污泥負(fù)荷情況下,MBR膜池內(nèi)活性污泥濃度越高,也就意味著其處理有機(jī)物能力越強(qiáng)。
③超濾:超濾由于過(guò)濾精度較高,可將生化部分帶來(lái)的微生物菌體、沉淀物從污水中分離出來(lái),此外超濾也能脫除廢水中一部分分子量較大的有機(jī)物。垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)生化法處理,其含有的污染物濃度往往仍然較高,進(jìn)入超濾工藝的水往往具有較高的濁度、色度、COD以及較重的味道,因此,在垃圾滲濾液處理工藝中的超濾(常見(jiàn)管式超濾)用于MBR之后,做為NF和RO的預(yù)處理,可進(jìn)一步去除水中雜質(zhì),確保后續(xù)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
④納濾:MBR或超濾工藝產(chǎn)水中的主要污染物通常為有機(jī)物、微生物、硬度、堿度及重金屬等。納濾工藝可以去除MBR或超濾工藝產(chǎn)水中的絕大部分有機(jī)物和多價(jià)無(wú)機(jī)鹽,其產(chǎn)水基本可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。納濾工藝的濃水一般回流到垃圾填埋場(chǎng)或者進(jìn)一步蒸發(fā)處理;目前垃圾滲濾液處理過(guò)程中納濾系統(tǒng)回收率一般比較高(80%~85%),且進(jìn)水有機(jī)物含量較高,這導(dǎo)致了納濾面臨的最大問(wèn)題是膜污染和結(jié)垢。垃圾滲濾液納濾處理膜元件壽命往往較低。就目前已了解到的一些垃圾滲濾液處理項(xiàng)目來(lái)看,絕大部分納濾工藝產(chǎn)水的水質(zhì)都不能滿足反滲透進(jìn)水的要求,一般都會(huì)帶有較高的色度以及難聞的味道,處理效果并不理想。
⑤反滲透工藝在滲濾液處理工藝中主要起到降低外排水的電導(dǎo)率和有機(jī)物含量的作用,此外,反滲透工藝可以大幅度截留垃圾滲濾液中離子態(tài)氮(如硝酸根等),降低產(chǎn)水中的總氮值,最終使排放水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)以下。就目前了解到的垃圾滲濾液處理現(xiàn)場(chǎng)反滲透使用情況看,主要存在以下問(wèn)題:
a. 濃水回流增大系統(tǒng)回收率:反滲透或納濾工藝往往考慮濃水回流的方式來(lái)提高系統(tǒng)回收率,很多垃圾滲濾液處理系統(tǒng)也采用了兩段式濃水回流的納濾或反滲透工藝,由于垃圾滲濾液進(jìn)水往往高含鹽量和高有機(jī)物的特點(diǎn),濃水回流往往會(huì)導(dǎo)致納濾或反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水進(jìn)一步惡化,加速了膜污染的速度,進(jìn)而影響了膜元件的使用壽命;
b. 段內(nèi)循環(huán)增壓泵的使用:在已了解過(guò)的垃圾滲濾液處理現(xiàn)場(chǎng),很多反滲透處理系統(tǒng)都設(shè)置了單段濃水回流(即每一段的濃水通過(guò)段內(nèi)循環(huán)增壓泵泵在本段內(nèi)部循環(huán),段內(nèi)循環(huán)量是反滲透系統(tǒng)進(jìn)水量的幾倍),這樣做可以增大膜元件進(jìn)水側(cè)流速,防止污染物沉積污染膜元件,但濃水的大量回流又會(huì)導(dǎo)致段進(jìn)水水質(zhì)的惡化,從而加重膜污染。在水質(zhì)較差的垃圾滲濾液系統(tǒng)中,回流會(huì)導(dǎo)致膜清洗頻繁,從而影響膜元件壽命。
c. 儀表設(shè)置存在問(wèn)題:由于垃圾滲濾液項(xiàng)目普遍較小,且為了提高回收率往往采用兩段式設(shè)計(jì)。但在我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的垃圾滲濾液項(xiàng)目中,一些系統(tǒng)設(shè)置監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)往往存在問(wèn)題,如兩段式系統(tǒng)僅設(shè)置進(jìn)水和濃水壓力表,段間壓力不能監(jiān)控;或者單支膜殼設(shè)置段內(nèi)循環(huán)增壓泵,但無(wú)法檢測(cè)進(jìn)該支膜殼進(jìn)膜的壓力以及電導(dǎo)率等,這都會(huì)造成運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)膜系統(tǒng)的故障,最終導(dǎo)致膜元件的嚴(yán)重污染或損傷。
d. DTRO:DTRO主要作用是進(jìn)一步降低系統(tǒng)濃水排放量,但也會(huì)造成循環(huán)水濃度的進(jìn)一步提升。
03 生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 16889—2008)
部分垃圾填埋場(chǎng)是通過(guò)膜法來(lái)去除滲濾液中的有機(jī)物,解決滲濾液處理處理過(guò)程中COD排放不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。我國(guó)制定的生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 16889—2008)對(duì)污染物排放做出了相關(guān)規(guī)定,參考表1:
04 垃圾填埋場(chǎng)故障介紹
下面結(jié)合兩個(gè)典型故障案例給大家介紹一下垃圾填埋廠項(xiàng)目反滲透系統(tǒng)所面臨主要問(wèn)題,參考表2:
案例1是典型的垃圾滲濾液處理過(guò)程中由于回灌導(dǎo)致的膜系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的案例。這類(lèi)情況經(jīng)常發(fā)生于處理后的濃水無(wú)法外排或處理的垃圾滲濾液項(xiàng)目中,最終的結(jié)果往往是由于進(jìn)水含鹽量過(guò)高,導(dǎo)致反滲透膜系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行,而這個(gè)過(guò)程一般在2~3年左右就能顯現(xiàn)出來(lái)。另外,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,現(xiàn)場(chǎng)采用電導(dǎo)率為2000~3000us/cm的水源模擬初期設(shè)計(jì)反滲透進(jìn)水時(shí),反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率及產(chǎn)水量基本正常,但切換至垃圾滲濾液后,脫鹽率大幅度降低(參考表3)。
此外,在對(duì)案例1的調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn),采用垃圾滲濾液做為進(jìn)水時(shí),隨著時(shí)間的推移,同位置膜殼的產(chǎn)水電導(dǎo)率快速升高,見(jiàn)表4:
由于產(chǎn)水量過(guò)低,各個(gè)膜殼產(chǎn)水量已無(wú)法在流量計(jì)上顯示(即產(chǎn)水量達(dá)不到流量計(jì)最下限),而在每支膜殼產(chǎn)水取樣管取得的單支膜殼產(chǎn)水電導(dǎo)率隨時(shí)間而快速增長(zhǎng),這表明膜表面發(fā)生了濃差極化,導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)率快速升高,這是主要是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)單支膜殼內(nèi)循環(huán)泵導(dǎo)致濃水不斷回流,超出原有系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的濃差極化;
在隨后對(duì)膜元件性能的檢測(cè)結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn),盡管已經(jīng)使用了接近3年時(shí)間,外觀存在較多污染的痕跡,但膜元件在標(biāo)準(zhǔn)評(píng)測(cè)條件下的脫鹽率衰減不是很突出。參考下表(表5):
案例2可以看作是一例典型的反滲透故障,由于新系統(tǒng)安裝不當(dāng)或者反滲透系統(tǒng)的高壓差導(dǎo)致的部分膜殼內(nèi)的膜元件與連接件之間發(fā)生內(nèi)漏問(wèn)題,導(dǎo)致部分膜殼產(chǎn)水水質(zhì)變差,從而影響整體產(chǎn)水水質(zhì)。
05 垃圾填埋場(chǎng)故障淺析與改善建議
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,我們發(fā)現(xiàn)垃圾填埋廠膜法滲濾液處理項(xiàng)目存在以下問(wèn)題:
①膜污染較快,清洗頻繁,運(yùn)行故障較多,膜元件壽命普遍較短。
②設(shè)備、管道以及儀表腐蝕比較嚴(yán)重。
③濃水回灌導(dǎo)致進(jìn)水含鹽量逐年提高,最終導(dǎo)致反滲透膜系統(tǒng)難以運(yùn)行。
④反滲透系統(tǒng)自身的濃水回流也是導(dǎo)致垃圾滲濾液項(xiàng)目膜元件壽命較低的重要原因。
⑤現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)置往往不能滿足設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控的需要。
從目前垃圾填埋廠運(yùn)行項(xiàng)目的調(diào)查結(jié)果來(lái)看,需要考慮以下幾個(gè)方面的改善:
①設(shè)備及儀表的及時(shí)檢測(cè)與更換,確保系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確;
②對(duì)于無(wú)法外排濃水的項(xiàng)目,可以考慮采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法,經(jīng)高濃度廢水轉(zhuǎn)化為固體廢棄物處理。如果后續(xù)有垃圾焚燒項(xiàng)目,可以將最終濃水引致焚燒爐焚燒處理。
③及時(shí)化學(xué)清洗,如無(wú)法恢復(fù)系統(tǒng)性能,則更考慮換膜元件,確保各工段水質(zhì)合格。
④對(duì)于由于回灌導(dǎo)致進(jìn)水含鹽量過(guò)高,從而導(dǎo)致無(wú)法正常工作的系統(tǒng),可考慮采用海水膜或高壓反滲透膜元件代替原有的苦咸水膜元件,但選擇這種方案需要考慮對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)改造,如:更換高壓泵至更高揚(yáng)程、更高等級(jí)的耐壓管路、現(xiàn)有儀表量程是否與過(guò)高的含鹽量匹配以及現(xiàn)有藥劑是否能在新的工況下發(fā)揮作用,是否需要更換新種類(lèi)的藥劑等等,而且,這種方案只能在一定時(shí)期內(nèi)有效,隨著濃縮液的不斷回灌,反滲透的進(jìn)水不斷的循環(huán)濃縮,最終仍會(huì)導(dǎo)致含鹽量過(guò)高而導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。因此,解決循環(huán)液濃縮的問(wèn)題需要考慮將其外運(yùn)或者轉(zhuǎn)換為固體廢棄物排出系統(tǒng),而不能在系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)限制循環(huán)濃縮。
⑤可以考慮采用高級(jí)氧化技術(shù)處理反滲透或納濾濃水,降低回灌水或后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)水中的有機(jī)物含量。
06 展望與思考
隨著各地垃圾焚燒電廠項(xiàng)目的出現(xiàn),一定程度上可以解決垃圾填埋廠滲濾液膜法處理濃水排放的問(wèn)題。此外,對(duì)于有機(jī)物濃度較高、且可生化性能較好的回灌水是否也可以考慮采用厭氧工藝處理,進(jìn)一步回收利用有機(jī)物,將其變廢為寶?不論如何,垃圾滲濾液處理工藝中仍存在很多問(wèn)題需要我們發(fā)現(xiàn)和解決。
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