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垃圾焚烧厂渗滤液处理技术探讨

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  • 发布时间:2021-03-25 16:12
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垃圾焚烧厂渗滤液处理技术探讨

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  用焚烧方式处理垃圾在近20年得到了迅速发展,在许多发达国家产生了良好的经济效益。焚烧垃圾以实现城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化为目的,是我国城市生活垃圾的重要方向。垃圾焚烧发电厂产生的废水主要是垃圾渗滤液,该废水主要来自垃圾坑,是垃圾发酵腐烂后由垃圾内水分排出造成的,含有较多难降解有机物,如果处理不当,将严重污染周围环境。由于垃圾焚烧发电厂的渗滤液的高负荷和复杂性,对处理工艺提出了特殊的要求[1]。
  01国内外垃圾渗滤液处理研究应用现状
  垃圾焚烧厂的渗滤液是一种难处理的高浓度有机废水。渗滤液颜色一般为黑褐色、强恶臭、粘稠状的液体[2]。渗滤液中有机物的种类较多,成分复杂,毒性大;有机浓度高且变化范围大;可生化性能较好;氨氮含量高;pH值较低,悬浮物含量比较高;盐分含量高,氯离子浓度高达数千mg/L;含有多种重金属;水质、水量变化大等。
  1.1国外垃圾渗滤液处理主流技术
  由于欧美国家等地区和我国的生活方式存在着巨大差异。其垃圾成分和我国存在明显不同,其垃圾的含水率较低,污染成分较为简单,且污染物浓度低,因此垃圾处理方法也与我国存在着差异。北美发达国家的城市生活垃圾一般进行填埋。其垃圾分类推广较好,在分选后成分较单一。而填埋场的垃圾渗滤液废水一般直接回灌。欧洲发达国家采用焚烧处理,垃圾渗滤波的处理方式采用组合工艺,多应用好氧生物法与膜技术的组合。亚洲多数城市垃圾均以焚烧为主,其中日本和韩国垃圾分类政策推行较好。渗滤液污染物浓度较低.处理采用组合工艺为主。现国外多数处理工艺有:
  1.1.1好氧MBR-纳滤NF技术
  好氧MBR与纳滤NF组合工艺为德国的主流处理技术。该技术利用MBR来去除COD和废水中的氨氮,使出水水质达到处理效果。
  1.1.2DTRO处理技术
  DTRO处理技术碟管式反渗透系统(DTRO)在美国应用较多,主要是通过膜的组合形式来处理渗滤液污水。膜分离技术的组合应用使出水水质达标排放。该工艺多与超滤膜组合,以便延长反渗透膜的寿命。
  1.1.3USFilter公司技术
  美国的USFilter公司开发的“生化+物化+CMF+RO”组合工艺,生物方法、物化方法与膜分离技术的完美结合。适用于处理可生化性较好的垃圾渗滤液。生物法较好地去除了BOD,后续物化方法深度处理净化水质,为了达到更高的出水标准,结合了膜分离技术。
  1.2国内垃圾渗滤液处理主流技术
  对于我国的情况,垃圾成分较复杂,以至于垃圾渗滤液成分也十分复杂。单一的处理工艺很难处理污染物浓度高的渗滤液。生化方法、物化方法和膜分离技术、机械蒸发、浸没燃烧等技术路线,往往需要采用组合工艺来进行处理。
  现阶段城市垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处理工艺主要采用“预处理+生化处理+深度处理”三者配合,其中预处理主要采用物理或化学手段去除渗滤液中的固体杂质、动植物油等,生化处理主要以厌氧、缺氧及好氧工艺技术为主降解渗滤液中的氨氮、有机物等污染物质,深度处理部分主要生化处理系统难以降解的污染物以到达相应的排放标准。由于早期生活垃圾焚烧厂渗滤液排放执行比较低的标准,出水只需要达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)三级标准,因此,一般采用“预处理+生化处理”既可满足处理目标。随着国家对垃圾焚烧厂的环保要求日益严格,对渗滤液处理系统的建设要求也越来越高,部分地方垃圾焚烧厂渗滤液处理出水需要达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)表二标准,因此必须采用深度处理工艺,包括NF、RO或其他物化处理方法[3]。
  02现阶段生活垃圾焚烧厂渗滤液处理存在的问题
  2.1排放标准问题
  目前,由于国内对生活垃圾焚烧厂渗滤液排放没有专门的标准,当前各工程项目执行的主要标准为《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)表二标准参见表1[3]。
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  排放标准对化学需氧量、氨氮等14项常规污染物做出明确的限制要求,未针对焚烧厂渗滤液含盐量高的水质特点对盐分及氯离子等指标做出描述,而含盐废水对环境的影响不容忽视。主要体现在如下几个方面:
  2.1.1含盐废水渗入土壤系统中,破坏了土壤结构,导致土壤碱性增强,土质硬化、板块化,使得土壤生理活性难以恢复,土壤生物、植物因脱水而死亡,造成土壤生态系统的瓦解。
  2.1.2高盐如果不经脱盐处理排入江、河、湖泊或者海洋将会直接导致大量生物脱水死亡。盐分中不同的成分也会对环境造成不相同的影响,以氯离子为例,水体中氯离子不仅能影响水的口感,影响水中动植物繁殖,同时会对水体中微生物的生长繁殖产生严重影响。
  2.1.3进入水体的盐分因为缺少有效的自然降解作用,所以接纳水体中盐分会逐渐富集,对水环境产生长久深远的影响。
  2.2浓缩液处理工艺存在问题
  近年来,对于新建垃圾焚烧厂的环保要求越来越高,许多新建的垃圾焚烧厂均要求渗滤液处理后回用以及“零排放”要求,对渗滤液处理的设计提出了更高的要求。渗滤液经过膜处理后的清液达到排放标准,于此同时产生的浓缩液如何处理是“零排放”的关键。
  由于垃圾焚烧厂垃圾渗滤液与填埋场渗滤液一样含有大量的盐分和难降解的有机物等污染物质,处理过程中会产生大量的浓缩液。现阶段,绝大部分焚烧厂渗滤液处理系统运行过程中产生的高盐浓缩液采用如下的方式进行处理:
  2.2.1回喷炉内
  现阶段垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺大多采用以“生化+膜”为主的处理技术,浓缩液主要成分是无机盐,其产量多并且热值低,焚烧炉及其配套系统在稳定运行的前提下接纳量较少,浓缩液回喷会导致炉膛温度降低,直接影响系统发电效率并可能产生二噁英等难降解污染物。同时由于浓缩液回喷会造成炉膛材料腐蚀,结渣结焦等不良影响,因此采用回喷炉内的方式对浓缩液进行处理并不理想,处理量较少不能满足浓缩液处理需求。
  2.2.2石灰浆制备或炉渣降温
  由于缺少有效的监管手段,现阶段垃圾焚烧厂大部分浓缩液通过石灰浆制备和炉渣降温的途径消耗掉,该方法投资低,过程控制简单,但是实际是实现了污染物的转移,不符合环保要求。
  2.2.3飞灰螯合[4]
  垃圾焚烧过程产生的飞灰属于危险废物,必须单独收集,不得与生活垃圾、焚烧炉渣等混合,也不得与其他危险废物混合。垃圾焚烧飞灰不得在厂区长期储存,不得进行简易处置,不得随意外运排放,而必须先在厂区内进行稳定化处理,并经浸出毒性试验合格后,方可使用专用的密闭运输车送至指定的安全填埋场或独立单元的卫生填埋场填埋处置。条件允许时,也可采用符合标准要求的其它处理处置方法。现阶段部分垃圾焚烧厂渗滤液处理过程中产生的浓缩液由于缺乏有效的处理措施,所以将浓缩液用以飞灰的螯合处置已经成为业内不公开的秘密。为了保护环境,避免次生环境危害,必须采取有效措施杜绝和禁止。
  03全量化处理工艺
  近年来国内外研究人员对焚烧厂渗滤液的处理工艺进行改良更新,不断尝试,很多更优秀的方法已被应用,很多实际工程运行效果良好。而MVR蒸发工艺是能有效解决焚烧厂渗滤液“零排放”的新型工艺,全量化处理工艺路线为:MVR蒸发系统+VP洗气系统+干化系统+负压蒸发系统。与原有工艺比较,MVR蒸发法对不同季节、地域、以及不同焚烧工艺产生的渗滤液均有稳定的处理效果。
  3.1MVR蒸发工艺介绍
  MVR(MechanicalVaporRecompression)蒸发技术早在七十年代已开始用于海军军舰海水淡化装置,近年来该蒸发技术在化工、医药、食品、海水淡化等领域有着广泛的应用,在全球不同领域有数千套该种系统在正常运行,这种成熟可靠的蒸发技术在节能环保方面具有其他蒸发技术无可比拟的先进性。目前,该种技术在垃圾填埋场垃圾渗滤液处理、高盐水处理以及膜后浓缩液等方面也得到广泛应用。
  3.2MVR蒸发工作原理
  低耗能MVR(MechanicalVaporRecompression机械蒸汽再压缩)蒸发装置是根据各种物料在同一压力下沸点各不相同的特性进行设计,通过加热的方式使物料达到某种溶剂的沸点而从溶液中蒸发分离出来。在垃圾渗滤液处理中,主要针对废水中水的特性进行设计,根据水在不同压力下对应不同沸点的特性,把溶液加热到沸腾状态使水从溶液中分离出来。
  3.3工艺优势
  MVR蒸发是一种只有电力或者同时有电力和蒸汽都能运行的灵活工艺,而且经洗气后出水可直接达标排放的工艺。另外,MVR蒸发的优势主要体现在可以长时间连续稳定的运行,一级蒸发产生的浓缩液量仅在10%左右,确保后续浓缩液处理工艺可以选取最适宜的处理能力,大大降低了浓缩液处理系统的投资。同时,由于整个“零排放”处理设备由同一家环保企业建设,避免了采取组合工艺后,不同段的设备供应商和服务商在运行过程中互相协调、推诿的问题。
  3.4MVR蒸发工艺特点
  1)满足应急处理的快速响应趋势,处理装置一体化、模块化、集成化设计;
  2)无需厂房等配套土建,比传统工艺节约占地2/3以上;
  3)无垢技术,实现蒸发不结垢;
  4)安装调试快捷;
  5)实行远程值机系统,实时在线监测;
  6)对进水水质要求宽泛,适应更高的COD、NH3-N、TDS、SS、硬度等指标;
  7)全量化、全天候处理;
  8)与传统工艺相比,污染液体零排放,无后顾之忧;
  9)高效灵活,随开随停,运行成本低。
  10)高温灭活病毒的天然属性,积极应对疫情常态化。
  04结语
  垃圾焚烧厂渗滤液水质复杂,虽然处理方法很多,但是在《中华人民共和国环境保护法》《水污染防治行动计划》(水十条)等法律法规的出台,对水污染防治提出了更高的要求。应从环保和经济性角度考虑,制定适用于焚烧厂渗滤液的出水标准,选择满足焚烧厂渗滤液特点的工艺路线,达到减量化、无害化的效果。

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