1 膜技術(shù)在滲濾液處理上的應(yīng)用
經(jīng)過(guò)多年的摸索和實(shí)踐,膜技術(shù)在滲濾液處理方面的應(yīng)用基本成熟。由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜,針對(duì)不同的處理目的,微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透技術(shù)(RO)都得到一定的應(yīng)用。
1.微濾。微濾(MF)是以壓力差作為推動(dòng)力的膜分離技術(shù),其本質(zhì)屬于篩分過(guò)程,主要通過(guò)溶液中微粒粒徑不同從而實(shí)現(xiàn)分離目的。微濾膜孔徑較大,一般為0.02~1.2µm,通常直接用平均孔徑表示其截留特性。在壓力差的作用下,粒徑小于膜孔的顆粒隨溶液通過(guò)微濾膜,粒徑較大的顆粒被截留,從而實(shí)現(xiàn)不同粒徑顆粒的分離。膜的截留方式主要包括:機(jī)械截留、吸附截留、架橋截留和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留。由于微濾膜的截留吸附特性,常被用于去除懸浮物、大的膠體和微生物等。
2.超濾。超濾(UF)是介于微濾和納濾之間,以壓力為驅(qū)動(dòng)力的一種膜分離,膜孔徑在0.001~0.1µm之間。在一定壓力下,超濾膜能截留部分大分子有機(jī)物、膠體和微粒,通常其截留相對(duì)分子質(zhì)量在1000~300000。根據(jù)超濾膜孔徑對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行物理篩分作用,超濾去除處理液中的部分大分子物質(zhì)、膠體和微粒等,從而達(dá)到分離、濃縮和凈化的目的。
3.納濾。納濾(NF)是介于超濾與反滲透之間的一種特殊的膜分離技術(shù)。納濾膜在分離的過(guò)程中表現(xiàn)出兩個(gè)特征:一是NF膜孔徑較小,為0.001~0.01µm,對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)百的小分子也有較好的分離效果,其截留相對(duì)分子質(zhì)量在200~1000;二是膜表面帶有電荷對(duì)不同電荷和價(jià)態(tài)的陰離子存在不同的Donnan電位效應(yīng)。根據(jù)納濾膜的分離特性,對(duì)不同價(jià)態(tài)離子表現(xiàn)出不同的截留能力,對(duì)于高價(jià)金屬離子的去除率高達(dá)98%以上,對(duì)于二價(jià)金屬離子的去除率也高達(dá)95%以上?;诩{濾膜分離技術(shù)有高透水性以及對(duì)有機(jī)物、金屬鹽和膠體粒子的高截留性,納濾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制藥、化工、食品工業(yè),尤其是污水以及滲濾液處理領(lǐng)域
1.物理化學(xué)處理法。(1)吸附法。吸附劑主要用于脫除滲濾液中難降解的有機(jī)物、金屬離子和色度等。目前應(yīng)用較為普遍的吸附材料是活性碳。采用序列間歇式反應(yīng)器處理滲濾液,在曝氣率為1 L•min-1和接觸時(shí)間5.5 h的條件下,PAC-SBR對(duì)COD、色度、NH3-N和TDS的去除率分別為64.1%,71.2%,81.4%和1.33%。(2)微波法。微波法處理垃圾滲濾液也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)。采用微波-活性炭-Fenton催化氧化預(yù)處理垃圾滲濾液。經(jīng)微波功率300 W條件下預(yù)處理之后,組合工藝對(duì)垃圾滲濾液中COD、氨氮、SS和濁度去除率分別達(dá)到68.22%,78.08%,78.55%和99.02%,顏色由黑褐色去除為接近無(wú)色,BOD5/COD由0.21提高到0.45。(3)MAP沉淀法。磷酸銨鎂沉淀法(MAP)具有不受溫度限制,反應(yīng)時(shí)間較短、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生具有臭味和毒性的氣體等優(yōu)點(diǎn),還可以有效去除垃圾滲濾液中的氨氮,另外,沉淀物中含有氮、磷等具有肥效的元素,可用來(lái)做多種植物的復(fù)合肥。(4)超聲波。其原理是利用超聲波使溶液產(chǎn)生5 000 K高溫以上的氣泡及強(qiáng)氧化性的自由基,使絕大部分有機(jī)物得到完全的降解,特別適用于有毒難降解有機(jī)物。超聲波技術(shù)由于具有簡(jiǎn)便、高效、少污染的特點(diǎn),近來(lái)已受到國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注,并開(kāi)始用于處理垃圾滲濾液。(5)混凝法?;炷恋矸ㄊ峭ㄟ^(guò)向廢水中投加混凝劑,使廢水中的懸浮物和膠體聚集形成絮凝體而沉淀,然后再加以分離。用FeCl3處理COD濃度為5 350 mg•L-1的垃圾滲濾液時(shí),投加1.5 g•L-1氯化鐵的COD去除率達(dá)80%。(6)膜分離技術(shù)。膜處理是以壓力差(也稱透膜壓差)為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程,在膜兩側(cè)施加一定的壓差時(shí),可使一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過(guò)膜,而微粒、大分子、鹽等被膜截留下來(lái),從而達(dá)到分離的目的。
2.生物處理法。生物處理法具有處理效果好、運(yùn)行成木低等優(yōu)點(diǎn),是目前滲濾液處理中采用最多的方法,包括好氧生物處理法、厭氧生物處理法及厭氧-好氧聯(lián)合處理法。(1)好氧處理法。滲濾液好氧生物處理能夠有效降低中的BOD、COD和氨氮。采用IBAF(固定化微生物曝氣生物濾池)處理滲濾液,COD和氨氮去除率分別達(dá)到98.3%和99.9%。(2)厭氧處理法。厭氧生物處理可提高污水可生化性,有機(jī)負(fù)荷高、有能耗少、抗毒性能高、污泥產(chǎn)率低的優(yōu)勢(shì),適合處理磷含量低、有機(jī)物含量高的滲濾液。用UASB-MBR工藝處理滲濾液的研究中發(fā)現(xiàn),COD和TNK的去除率都大于90%,可生物降解的有機(jī)物去除率達(dá)到99%,BOD5含量超過(guò)8 000mg•L-1的滲濾液,經(jīng)UASB-MBR工藝處理后降低到50 mg•L-1。
(3)厭氧-好氧生物處理結(jié)合。單獨(dú)采用厭氧法對(duì)有機(jī)物氧化不徹底,而且很難去除氨氮。因此,一般采取厭氧-好氧組合工藝,提高處理效率。使用UASB-好氧塘處理滲濾液(升流式厭氧污泥床UASB)。原滲濾液COD為45 000~90 000 mg•L-1,經(jīng)過(guò)處理,厭氧池、好氧池和總系統(tǒng)中COD的去除率分別為57%~87%,35%~70%和66%~94%。
3.土地法。土地處理法在滲濾液的處理中應(yīng)用比較少,主要是因?yàn)樵摲ㄈ菀讓?duì)土壤和地下水造成污染。目前,用于垃圾滲濾液處理的土地法主要是回灌法和人工濕地法。(1)回灌法。垃圾滲濾液的回灌可以提高填埋場(chǎng)內(nèi)垃圾的含水率,增強(qiáng)微生物的活性,提高沼氣產(chǎn)生量,加速有機(jī)物的分解和垃圾中污染物的溶出。
采用回灌技術(shù)處理城市生活填埋場(chǎng)滲濾液,結(jié)果表明,滲濾液的回灌對(duì)滲濾液中CODcr和NH4+-N均有一定的去除效果。同時(shí)在垃圾填埋層及覆蓋層的作用下,回灌對(duì)色度有較好的處理效果。(2)人工濕地法。用地下流動(dòng)式的畦畔莎草人工濕地處理滲濾液,典型物質(zhì)去除效果顯著。研究用人工濕地處理含氮和細(xì)菌很高的滲濾液。結(jié)果表明:在溫度30℃和水力停留時(shí)間為8 d的條件下,BOD5,TN、大腸桿菌和Cd的去除率分別為91%,46%,99%和99.7%。
3 滲濾液處理發(fā)展方向
1.提高滲濾液處理率。我國(guó)大部分城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)已經(jīng)建設(shè)滲濾液處理工程,但由于各種原因,有相當(dāng)一部分滲濾液處理設(shè)施的處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模,還有一些城市根本就沒(méi)有建滲濾液處理設(shè)施,這些未經(jīng)任何處理的滲濾液原液進(jìn)入城市污水處理廠,增大了污水廠的負(fù)荷,甚至導(dǎo)致污水廠出水水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)排放。從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā),今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)滲濾液處理設(shè)施的建設(shè),提高滲濾液處理率,確保所有的滲濾液經(jīng)過(guò)處理后達(dá)標(biāo)排放。
2.節(jié)省能耗。目前我國(guó)采用的滲濾液處理技術(shù)最大的缺點(diǎn)是能耗高,高的電耗帶來(lái)的是高昂的運(yùn)行成本,一方面給地方財(cái)政帶來(lái)巨大的壓力,另一方面也不符合我國(guó)的節(jié)能減排政策,節(jié)省能耗是未來(lái)滲濾液處理發(fā)展的重點(diǎn)。
3.開(kāi)發(fā)新工藝。相比于其他行業(yè)污水處理,應(yīng)用于垃圾滲濾液處理的成熟可靠工藝較少,目前普遍得到認(rèn)可的僅有“生化處理+深度處理”工藝,其他如“芽孢桿菌—高效生物處理+催化氧化”工藝和“高效蒸發(fā)處理”工藝也有應(yīng)用,但工程實(shí)例較少。
博泰達(dá)垃圾滲濾液處理工藝應(yīng)具有簡(jiǎn)單化、多樣化、成本低的特點(diǎn),且要適應(yīng)各種外部條件的變化。進(jìn)一步完善垃圾滲濾液處理相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。提高滲濾液處理國(guó)產(chǎn)化設(shè)備占有率。繼續(xù)探尋解決濃縮液難于處理的難題。
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