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管式超滤膜在垃圾渗滤液中的应用

文/ 发布于 : 2020-09-30    浏览次数:839

  苏州海谱尔环境科技有限公司位于苏州阳澄湖节能环保产业园。公司依托天津工业大学和天津大学的雄厚科研实力,由一批膜领域组成的科研团队创立,具有二十多年的膜产品研究和产业经验,拥有多项专有技术和发明专利,是集 管式膜 的研发、生产、制造和应用于一体的高新技术企业。

       管式超滤膜在垃圾渗滤液中的应用。

       概述

  垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场和电厂设计、运行和管理中的一个难题。渗滤液是垃圾填埋场液体重力流动的产物,主要来源于沉淀和垃圾本身所含的水分。由于液体流动过程中可能影响渗滤液性质的因素很多,包括物理因素、化学因素和生物因素,渗滤液的性质在相当大的范围内变化。一般来说,其pH值在4-9之间,COD在2000-62000mg/L之间,BOD5在60-45000mg/L之间,重金属浓度与城市污水基本相同。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。如果不经处理直接排入环境,会造成严重的环境污染。为了保护环境,有必要对渗滤液进行处理。

  1渗滤液处理工艺的现状

  垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。理化方法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜透析、气提湿式氧化等方法。当化学需氧量为2000 ~ 4000毫克/升时,物理和化学方法对化学需氧量的去除率可达50% ~ 87%。与生物处理相比,物化处理不受水质水量变化的影响,出水水质相对稳定,特别是生化处理难度较大的低BOD5/COD比(0.07 ~ 0.20)的垃圾渗滤液。但物化法处理成本高,不适合处理大量垃圾渗滤液,因此目前垃圾渗滤液主要采用生物法。

  生物方法分为好氧生物处理、厌氧生物处理及其组合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上流污泥床,厌氧固定化生物反应器、混合反应器和厌氧稳定塘。

  渗滤液处理简介

  由于垃圾渗滤液浓度高、成分复杂,对处理工艺提出了特殊要求。处理垃圾渗滤液不仅要考虑某一工艺的处理效果,还要考虑该工艺对水质水量变化的高度适应性。

  考虑到生态和经济效益的双赢,生化工艺是渗滤液处理全过程中不可缺少的预处理阶段,但仅仅依靠生化阶段并不能满足严格的出水要求,必须合理优化并与其他工艺相结合。同时还应考虑处理效果、运行安全可靠、运行管理方便、节约投资、有利于节能降耗、降低运行成本、对冲击负荷适应性强等因素。根据长期的研究和工程经验,为了有效稳定地处理垃圾渗滤液,大多数项目采用厌氧膜生化反应器(MBR)、纳滤(NF)和反渗透(RO)工艺构建处理系统,其中MBR由预反硝化池、硝化池和外置管式超滤装置组成。

  3膜生化反应器简介

  膜生物反应器是集膜分离技术和生物反应器生物降解为一体的生化反应系统。膜分离技术是污水处理领域常见的物理处理技术,其机理主要是筛分效应。根据膜表面孔径的不同,可分为过滤、微滤(MF)、超滤(UF)和纳滤(NF)等。膜生物反应器常用微滤和超滤膜,分离机理主要是筛分效应。由于膜结构的不同,滞留效应可分为机械滞留、吸附滞留和架桥效应。传统的活性污泥处理工艺包括格栅、沉砂池、初沉池、生物反应池、二沉池和消毒池。其中格栅、沉砂、初沉都是为了去除进水中的杂质和较大颗粒,为后续的生物反应铺平道路。污水中的大部分有机污染物,包括COD、BOD、氮和磷,都会通过池内微生物的代谢而被消耗和降解。为了保证生物反应池的处理效率,对活性污泥的浓度和状态有一定的要求。生物反应池的出水还含有大量的微生物,需要流入二沉池进行泥水分离,使出水澄清,沉淀的污泥回流

  流动或处置,二沉池出水经消毒后达标排放。膜生物反应器的介入点是用超滤或微滤膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池,实现泥水分离。该工艺具有处理能力强、固液分离效率高、出水水质好、占地面积小、操作管理简单的特点。目前,MBR技术在处理生活污水和工业废水方面取得了显著的效果。膜组件是膜生物反应器的核心部分。目前,垃圾渗滤液的工程应用主要采用外管式超滤膜、中空纤维膜组件和平板膜组件。外管式超滤膜、平板膜和中空纤维膜具有不同的特点和不同的应用范围。外置管式超滤膜具有水力条件易于控制、通量高、抗污染能力强、清洗更换方便的特点,能够在较高的污泥浓度条件下保持高通量稳定运行;平板膜和中空纤维具有堆积密度高、价格低廉的优点。

  4与传统活性污泥法相比,膜生物反应器具有以下明显优势

  4.1污染物去除率高,出水水质好

  膜生物反应器不仅可用于高浓度难降解有机工业废水的处理,还可用于生活污水和一般工业废水的净化。在MBR中,由于膜组件对反应池中的微生物,特别是对产生周期长的硝化反硝化菌和小污泥颗粒中存在的微生物有很好的截留作用;同样由于膜的存在,MBR系统中的活性污泥可以高达(MLSS)8000-15000毫克/升,远远高于传统的活性污泥法(约3000-4000毫克/升)。它的污染物去除效率高,处理后的出水水质好,不仅对悬浮物和有机物的去除效率高,而且可以接近于零。基于其高效的生物反应和膜本身良好的分离保留性能,膜生物反应器对化学需氧量、生化需氧量和悬浮物的去除率分别可达95%、98%和99%,出水可直接回用作中水。

      4.2对负载变化和抗冲击负载的适应能力强

  膜生物反应器由于膜的高效截留,可以完全截留活性污泥,使得反应器中的污泥浓度非常高,实现了反应器中水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的完全分离。即使进水量突然增加,整个反应器中的生物性质也能保持在相对稳定的状态;同时,由于污泥浓度的增加,活性污泥的吸附增强;而且在膜的拦截下,来不及生物降解的污染物不会随出水排出。基于以上几点,整个反应器的运行控制将更加灵活和稳定。因此,膜生物反应器系统克服了传统水处理工艺中系统水力负荷和有机负荷变化时的污泥膨胀问题。

  4.3少量污泥排放

  膜生物反应器水处理技术除了作为污水深度处理和资源化技术外,还可以作为污泥减量的重要技术和避免常规污水处理厂大量剩余污泥处置问题的有效手段。膜生物反应器的污泥排放量很小,甚至不能产生污泥。污泥的自降解和水解会降低传统水处理系统的效率,但对膜生物反应系统非常有利。传统的活性污泥法通常在稳定期结束至衰退期开始时使用活性污泥。但由于膜生物反应器中污泥浓度较高,大量处于衰退期的微生物会通过自身内源呼吸代谢,在保持出水污染物浓度较低的同时消耗污泥生长过程中的剩余量。膜分离使污水中的大分子难降解物质在有限体积的膜生物反应器中有足够的停留时间,大大提高了难降解物质的降解效率。当反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥龄的条件下运行时,可以完全实现无污泥排放或少污泥排放、少量剩余污泥排放甚至长期(如6月或更长)不产生污泥。

  4.4工艺流程短,系统设备简单紧凑,节省占地面积

  由于膜生物反应器不需要在好氧污泥系统中产生絮体来分离二沉池中的污泥和水,所以生物反应器中的污泥浓度可以远高于传统工艺,生化反应速率与反应物浓度有关。反应物浓度越高,反应速率越高,因此膜生物反应器的体积负荷可高达5gcod/(m3d),而传统工艺通常仅为0.4 ~ 0.9 kgbod/(m3d)。在处理生活污水时,水力停留时间(HRT)可降至2小时,生物反应池的体积可大大减小。根据国外的研究资料,膜生物反应器的好氧池容积是同规模污水传统处理工艺的好氧池。同时,膜生物反应器省略了二沉池、过滤池、污泥回流系统等辅助设备,甚至省略了污泥处理设备和费用。几乎所有的MBR工艺对细菌都有很好的去除效果,出水的肠道病毒、总大肠杆菌、粪链球菌、粪大肠杆菌都低于检测限,说明如果MBR出水直接排放或回用,没有余氯,甚至可以省去消毒设施,因此膜生物反应器结构简单紧凑。4.5易于实现自动控制,易于维护,节省人力

  在传统的活性污泥工艺中,由于运行的频繁波动和不稳定,为了保证良好的出水质量,必须投入大量的人力、财力和物力进行运行管理。膜生物反应器采用膜分离技术,出水水质稳定,省去了泥水分离设施。因此,膜生物反应器系统从入口到出口的全过程自动控制很容易用微机实现。

  4.6系统启动快,水质能快速满足处理要求。

  因为水中的污泥浓度可以很好的维持,不同于传统的曝气池,反应池启动期间需要通过沉淀去除上清液来增加污泥浓度。由于膜分离对污泥颗粒的完全截留,在曝气和营养物的共同作用下,系统中的污泥浓度可以快速增加,从而整个膜生物反应器系统可以快速启动,水质可以快速满足处理要求。

  5外管式超滤膜在垃圾渗滤液处理膜生物反应器系统中的应用

  错流超滤膜常用于垃圾渗滤液,错流超滤技术是膜技术之一。在错流过滤技术中,一部分进水被推到膜的入口侧,这与全部进水被推到膜的入口侧的全流技术不同。

  由于所有进水都通过膜,所有悬浮物都截留在膜表面,膜管堵塞很快,因此含有高浓度悬浮物的给水,如活性污泥,无法处理。但是,这种水可以通过错流过滤技术进行处理。利用错流技术,只有部分进水通过膜进入净化水侧,而悬浮物、细菌和病毒保持悬浮状态,并不断从膜表面去除。

  由于错流技术可以处理含有高浓度悬浮固体的给水,因此该技术通常用于膜生物反应器(MBR),以从处理后的污水中分离微生物。微生物返回生化池,渗透液可以回收或排放。

  6与传统的从处理过的污水中分离微生物的方法相比,膜处理污水具有许多优点。例如,与二次沉淀池相比。超滤是微生物和悬浮固体之间的绝对屏障,其优点如下:

  因为超滤膜对微生物形成了绝对的屏障,可以防止生物质的流失,不仅有利于水的净化,也有利于维持生化池中的生物质,防止污泥膨胀。

  由于超滤膜是微生物的绝对屏障,MBR的生物量浓度可以比传统的污泥处理厂高得多,因此生化池的面积要小得多。

  超滤膜也是悬浮固体的绝对屏障。因为悬浮固体吸附多种污染物(如重金属、PAH等。),膜的综合出水质量好。在排放法规越来越严格的今天,这是绝对有益的。

  如果渗透水作为再生水再利用,它不需要太多的能量来进一步处理。

       7结论和建议

  通过对上述处理工艺和外支超滤膜的分析比较,可以得出以下结论,并对水质水量提出建议和意见:

  垃圾渗滤液

        (1)具有成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例不平衡等特点。因此,在选择垃圾渗滤液的生物处理工艺时,必须进行详细的测量

  对垃圾渗滤液的各种成分进行分析,以便采取相应的对策。为了获得理想的处理效果,需要通过小试和中试获得可靠的优化工艺参数。

   (2)将各种方法应用于渗滤液处理是可行的。在条件允许的地方建设生物塘,利用水生植物系统处理渗滤液,不仅投资省,而且运行成本低。土地处理也受到人们的重视,但很少用于渗滤液处理。生物膜法和活性污泥法在运行管理方面有成熟的经验。近年来,厌氧-好氧工艺被用于渗滤液的生物处理。但是建设专门的渗滤液处理厂投资大,运行管理费用高,随着填埋场的关闭,水处理设施/终会报废,所以要慎重选择。

  (3)目前国内真正能达到卫生填埋标准的填埋场不多,很多填埋场由于投资有限,无法按照设计要求建设符合环保要求的渗滤液收集系统。因此,开发投资少、效果好的渗滤液处理技术是可取的。垃圾渗滤液通过土地吸附、土壤生物降解和填埋层厌氧滤层降解后,被回收至填埋场。它具有投资少、效果好、不需要特殊处理设施的特点。此外,渗滤液的循环可以保持垃圾的湿润,加速填埋场的稳定。目前回灌法应用较少,可以深入研究,明确回灌处理的使用条件、处理效率和工程设计参数。

       (4)是问题的一个方面,另一方面,应考虑减少渗滤液的产生量。建议开发能够减少渗滤液产生的填埋技术,如好氧填埋或准好氧填埋。

   (5)垃圾渗滤液的处理在国内尚处于研究和探索阶段。为了建设一个标准化的城市卫生填埋场,需要进一步研究垃圾渗滤液的处理。

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