上海老港垃圾填埋场渗滤液处理工艺的选择

邹龙生,唐 婧,叶凯贞

(1.同济大学机械工程学院,上海 200092;2.湖南科技学院生命科学与化学系,湖南永州 425100;3.东莞理工学院城市学院,广东东莞 523106)

上海老港垃圾填埋场渗滤液处理工艺的选择

邹龙生1,2,唐 婧2,叶凯贞3

(1.同济大学机械工程学院,上海 200092;2.湖南科技学院生命科学与化学系,湖南永州 425100;3.东莞理工学院城市学院,广东东莞 523106)

介绍了上海老港垃圾填埋场渗滤液的有关情况.着重阐述调节池 +UASB+A/O+膜过滤工艺和预处理 +MVC工艺 2种处理方法.从处理效果、投资成本、运行费用等方面来分析,结果表明:预处理 +MVC工艺具有明显的竞争优势.

渗滤液;MVC;UASB;膜过滤

上海老港生活垃圾填埋场位于距上海市中心60 km的东海边,系由滩涂经围垦筑堤而成,占地300 hm2.设计规模 4 900 t/d,实际每天处理多达6 300 t垃圾[1],其中降水为填埋场渗滤液的主要成分[2].渗滤液中水质可以参见表1中的进水参数栏.对于垃圾填埋场渗滤液的处理方法有沟槽法、生物法、物理 /化学法、膜过滤法[3].苏也等[4]阐述 MBR-NF工艺在垃圾填埋场渗滤液水处理工程的应用情况.李炜臻等[5]提出用纳滤分离技术来处理垃圾填埋场渗滤液,效果明显,但成本高.宋灿辉等[6]阐述UASB/SBR/MBR工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液的效果,结果表明直接运行费用是 16.96元/m3.康建雄等[7]介绍 UASB-A/O膜工艺处理渗滤液的情况.张艮林等[8]分析高效稳定絮凝剂 PAFCS处理垃圾渗滤液的效果.徐庆贤等[9]研究 UASB处理废水的有关情况.上海老港垃圾填埋场渗滤液拟采用的工艺是:调节池 +UASB+A/O+膜过滤的处理工艺,预处理 +MVC工艺不失是另外的一种选择.文中就上述的 2种工艺的处理效果、经济性等方面进行探讨,期望提出更切合实际、更经济的处理工艺.

1 调节池 +UASB+A/O+膜过滤处理工艺的分析

上海老港垃圾填埋场 4期工程借鉴同类型渗滤液处理的经验,并结合水体的水质要求和上海市经济发展的水平,采用生化和物化相结合的处理工艺,流程图如图 1[10].

收集的垃圾填埋场渗滤液在调节池调节渗滤液的 pH值,达到要求后,经格栅拦截大颗粒杂质,再直接泵送至 UASB池,从 UASB池出来的水送至A/O反应池进行处理,反应后的混合溶液大部分通过膜过滤达标排放,小部分回流.

1)UASB.UASB由 3个功能区构成,即布水区(污泥床区和悬浮区)、反应区和气、固、液分离区.其中反应区为 UASB反应器的工作主体,废水中的大部分有机物是在反应区被分解转化.含有大量气泡的混合液不断上升,达到三相分离器下部,首先将气体分离出去,被分离的气体进入气室,并由管道引出.固 -液混合液进入分离器,失去气泡搅动作用的污泥发生絮凝,颗粒逐渐变大,并在重力作用下,沉淀到底部反应区,分离出污泥的处理水进入澄清区.混合液中污泥进一步分离,澄清水经溢流堰排出[11].

2)A/O反应池.A级生化池,具有一定的有机物去除功能,以利于消化作用的发挥,并依靠原水中存在的较高浓度有机物,完成反硝化作用,最终消除氮的富营养化污染.O级生化池,在硝化过程中起作用的是硝化菌,它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的 CO2作为营养源,将污水中的氨氮转化成NO3-N.O级生化池的出水部分回流到 A级生化池,为 A级生化池提供电子受体,通过反硝化作用最终消除氮源污染[9].

3)膜过滤.膜作为分离两相和选择性传递物质的屏障,具有选择透过性.常规膜过滤方式按其滤膜孔径的大小可分为:颗粒过滤、微滤、超滤、纳滤和反渗透[11].纳滤类似于反渗透和超滤,均属于压力驱动的膜过程,但其传质机理却有所不同[5].纳滤膜分离技术能否有效地处理渗滤液,其关键在于能否有效地控制膜结垢,因为膜结垢会极大地影响膜的通量和截留率等性能.Chian在 1976年就提出,降低渗滤液 COD的最有效方法是反渗透 (RO)技术,进一步研究证明,RO膜处理渗滤液是可行的.由于RO具有高效截留污水溶解态的无机和有机污染物的能力,已成为国外近年来开发污水处理新工艺中应用最广泛的一种方法[12-13].该工艺的处理渗滤液的效果如表1.

表1 渗滤液出水水质

从表1可以知道,经过调节池 +UASB+A/O+膜过滤工艺处理,渗滤液中的污染物已经降低很多,比如 CODCr已经从 8 592 mg·L-1降低为 271 mg·L-1,去除率达到 96.85%;BOD已经从 1 619 mg·L-1降低为 55mg·L-1,去除率达到 96.6%.

4)工艺特点.A/O工艺具有有机负荷高、占地面积小、对冲击负荷适应能力强,不易产生污泥膨胀,不散发臭气,污泥生物量最省、处理效果好,运行稳定,操作管理方便等优点[10].其整体方案对CODCr、BOD5及 NH3-N的去除率高于活性污泥法,还具有将设备成套化特点,降低生物处理受外界因素的影响程度,提高整个处理工艺的自动化水平[7].

2 预处理 +MVC工艺处理渗滤液的分析

预处理 +MVC工艺的流程图如图2.

垃圾渗滤液进入调节池调节水质、水量.调节池的废水经粗、细格栅拦截粗大杂物,再经污水泵送至MVC系统.在MVC系统,废水经过蒸发浓缩处理,蒸汽送往压缩机再压缩,浓缩液经污水泵送往垃圾填埋场,回灌.

1)MVC.将蒸发室排出的 2次蒸汽进入压缩机内提高压力,使其饱和温度超过溶液的沸点,再送回蒸发室作加热室的加热蒸汽,这种方法称热泵蒸发.该操作只需在蒸发开始时需加热蒸汽,操作稳定后就不再需要加热蒸汽,只需提供使 2次蒸汽升压的动力,即节省大量的加热蒸汽又可节约冷却水,但热泵蒸发不适用沸点升高较大的溶液蒸发.用机械蒸汽再压缩方式加热的蒸发装置的操作仅需很少的能量,机械蒸汽再压缩机的工作原理类似于热泵.几乎全部的蒸汽都通过电能进行压缩和再循环,只需很少量的蒸汽用于初始时的操作,残留的“废热”也就大大减少.生化处理后的来水进入换热器进行热交换,原水温度提高到沸点,进入降膜蒸发器,产生饱和蒸汽和饱和水.饱和水由循环水泵加压送至液膜分布器,料液在降膜蒸发器中蒸发,产生蒸汽由汽水分离器去除水分,饱和水蒸气由压缩机加压过热到一定温度,然后在降膜蒸发管外被冷凝.表2是该工艺的效果参数表.

表2 预处理 +MVC工艺处理渗滤液效果

从表2可以知道,经过预处理 +MVC工艺处理,渗滤液中的污染物已经余下不多,比如 CODCr从8 592 mg·L-1降低为 89 mg·L-1,去除率达到98.96%,BOD已经 1 619 mg·L-1降低为 29 mg·L-1,去除率达到 98.21%,NH3-N去除率达到 93.82%,出水水质达到国家一级排放标准.

表3 不同处理工艺的建设投资和运行成本[5]

2)预处理 +MVC工艺特点.在垃圾填埋场生命周期的各个阶段,渗滤液的性质都有显著变化,与传统处理工艺相比,渗滤液蒸发工艺对渗滤液性质的变化不敏感,可以很容易适应渗滤液的性质变化,包括 BOD、COD、悬浮固体、溶解固体及进料温度等的变化.一般来说,渗滤液蒸发系统只对 pH值敏感[14],而且本工艺还具有如下的特点:

①利用蒸汽的特性,在被离心式压缩机压缩时,压力和温度得到提升,高焓值蒸汽重新作为热源,属开口热泵系统,节能效果显著;

②蒸馏水超过 90%,浓液低于 10%;

③蒸汽压缩机中速运行,变频调速,提高马达效率;

④管外喷淋薄膜蒸发,蒸发效率甚高,可能的结垢发生在管外,清洗容易;

⑤充分回收系统的蒸馏水和浓液的热量,进一步降低能源的消耗[15].

3 结语

综合以上的分析,可以得知上海老港垃圾填埋场渗滤液的处理工艺 2种方案的优劣:应用调节池+UASB+A/O+膜过滤的处理工艺,其渗滤液经过处理可以满足国家排放标准,但是投资费用和运行费用比较高.如果采用预处理 +MVC工艺来处理老港垃圾填埋场的渗滤液,不但可以达到国家一级排放标准,而且投资和运行费用均比较低.

[1]郭亚丽,赵由才,徐迪民.上海老港垃圾填埋场陈垃圾的基本特性研究[J].上海环境科学,2002,21(11):669-671.

[2]王磊刚.垃圾填埋场渗滤液处理技术探讨[J].工业安全与环保,2009,35(1):35-38.

[3]ABDULHUSS A IN A A,G UO Jingsong,L IU Zhiping,et al.Review on Landfill leachate trea tments[J].American Journal of Applied Sciences,2009,6(4):672-684.

[4]苏也,刘喜光,黄兴刚,等.MBR-NF工艺在垃圾填埋场渗滤液水处理工程的应用 [J].给水排水,2007,33(12):35-39.

[5]李炜臻,白庆中.纳滤分离技术在垃圾填埋场渗滤液处理中的应用[J].安徽农业科学.2007,35(24):7 582-7 583.

[6]宋灿辉,肖波,胡智泉,等.UASB/SBR/MBR工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液[J].中国给水排水.2009,25(2),62-64.

[7]康建雄,李静,闵海华,等.UASB-A/O膜工艺处理渗滤液工程设计案例[J].华中科技大学学报:城市科学版,2003,20(2):85-87.

[8]张艮林,徐晓军,李淑芬.高效稳定絮凝剂 PAFCS预处理垃圾渗滤液研究[J].云南民族大学学报:自然科学版,2005,14(3):265-268.

[9]徐庆贤,钱午巧,陈彪.UASB处理污水现状及效果分析[J].能源与环境,2006(2):34-38.

[10]李永丽,侯根然.黄河水院污水处理设计与运行 [J].工业用水与废水,2009,21(3):27-29.

[11]楼紫阳,赵由才.渗滤液微滤范围内的梯度分离[J].有色冶金设计与研究,2009,30(6):69-80.

[12]王松平,陈清林,张冰剑,等.DT-RO在中国处理垃圾渗滤液的试验[J].环境卫生工程,2003,11(3):141-142.

[13]何岩,赵由才.塔式矿化垃圾生物反应床处理垃圾填埋场渗滤液的效能研究[EB/OL](2010-05-04).http://www.cn-hw.net/html/28/201005/15084.html.

[14]岳东北,刘建国,聂永丰,等.生活垃圾填埋场渗滤液处理技术研究[J].环境污染治理技术与设备,2004,5(6):59-62.

[15]作者不详.MVC节能蒸发工作应用于垃圾渗滤处理[EB/OL](2009-10-29).http://www.sbl-gz.com/ArticleShow.asp?Art ID=413.

(责任编辑王 琳)

Choice of Landfill Leachate Treatment in Shanghai Old Port

ZOU Long-sheng1,2,TANG Jing2,YE Kai-zhen3
(1.College ofMechanical Engineering,TongjiUniversity,Shanghai 200092,China;2.Life Science and Chemistry,Hunan University of Science Engineering,Yongzhou 425100,China;3.City College,Dongguan University of Technology,Dongguan 523106,China)

This paper describes the situation of landfill leachate of Shanghai old port and focuses on two ways of treatment:the regulation pool+UASB+A/O+membrane filtration technology and preprocess+MVC process technology.Through an analysisof the treatment effect,the investment cost,operating cost and so on,it concludes that the preprocess+MVC process has a clear competitive advantage.

leachate;MVC;UASB;membrane filtration

TK 01

A

1672-8513(2011)01-0023-04

10.3969/j.issn.1672-8513.2011.01.006

2010-08-16.

邹龙生 (1973-),男,博士研究生.主要研究方向:机械蒸汽压缩净化及处理水.