以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
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MBR技术在垃圾渗滤液处理中的应用摘要:随着经济的快速增长以及工业化、城市化进程的加快,使固体废弃物的产量不断增加,而卫生垃圾填埋场是处理固体废物最常用的一种方法。
但其存在的主要缺点是,雨水或地下水会渗入垃圾填埋场,从而产生垃圾渗滤液。
文章通过对垃圾渗滤液的来源及水质特征进行分析,并详细介绍了包括厌氧膜生物反应器(AnMBR)技术、厌氧生物处理+MBR技术等以MBR技术为核心的组合工艺在垃圾渗滤液中的应用,仅供参考。
关键词:MBR技术;垃圾渗滤液;处理;应用1导言进入到科学信息技术发展的21世纪,经济发展水平不断提升,城市化进程的速度也在不断加快,人类在生产生活过程之中产生的各类生活垃圾的数量也在不断增多,我国城市垃圾在填埋过程中产生的垃圾渗滤液对人体的危害程度较大,同时,对人类所生活的自然生态系统也会造成一定的损害,垃圾普遍使用卫生填埋方式,产生的垃圾渗滤液对环境的污染程度更加严重,是当前垃圾处理技术面临的突出处理难点。
2垃圾渗滤液概述作为废弃物处置场所,垃圾填埋场通常包含各种残余废料和焚烧残渣,而垃圾填埋场最严重的问题之一就是渗滤液。
垃圾渗滤液通常是由于雨水渗入垃圾顶部覆盖面以及暴露区域,或地下水渗入垃圾填埋场而产生的成分复杂的含高浓度污染物的液体。
由于渗滤液中的污染物大部分可能有剧毒且能在环境中持久存在,所以对环境产生了严重的负面影响。
垃圾渗滤液污染是一系列物理、化学和生物过程的结果。
而渗滤液中污染物的种类和性质取决于所沉积的生活垃圾的种类和成分、废物降解阶段(即好氧阶段、厌氧阶段、产甲烷阶段和稳定阶段)、填埋场的降解速率和年龄、填埋场区域的水文地质和气候条件。
通常,随着填埋场的老化,在各种因素的影响下,一些污染物会发生显著变化。
例如,COD和BOD可能会降低十倍,而NH4+-N浓度可能会在十年内增加三倍以上。
经研究,垃圾渗滤液中含有多种有毒污染物,包括重金属、多环芳烃(PAHs)、酚类化合物、农药、病原生物、微塑料和药物等。
M B R工艺在垃圾渗滤液处理工程中的应用韩征中持(北京)水务运营有限公司摘要:MBR工艺在渗滤液处理工程中是核心单元,其处理单元主要由两部分组成,即生物反应单元和物理过滤膜单元,其中生物脱氮的形式可根据水量的不同进行变化,例如A/O、A/O/O、二级A/O等多种形式;物理过滤膜用于截流污染物质以及活性污泥微生物,经过截留后的污水COD去除率可达到90%以上,活性微生物浓度可达到15g/L,MBR出水可达到GB16889-1997三级排放标准。
关键词:MBR,渗滤液处理工程,生物反应单元,物理过滤膜单元1、渗滤液处理现状分析:垃圾渗滤液又称为垃圾渗滤水,垃圾在堆放或填埋过程中受到挤压和覆盖,垃圾体内部形成了厌氧环境,在厌氧微生物的作用下,垃圾体内部的有机物被分解为甲烷和二氧化碳,部分有机物被水解酸化为脂肪酸类物质,随着降雨的过程被带出垃圾体,从而形成垃圾渗滤液。
一般来说,城市生活垃圾填埋场新场渗滤液水质有以下一些特点:(1)垃圾渗滤液水质复杂,表观呈现暗黑色或暗棕色,恶臭味较重,无机悬浮物浓度很高并且伴随多种有毒有害的成分例如重金属离子等。
(2)CODCr 、BOD5浓度值较高,水质浓度随时间变化较大,尤其是进入后期之后,COD/BOD比值更高,可生化性较差。
(3)无机性氨氮含量很高,最高可以达到几千ppm,在抑制活性污泥微生物生长的同时,对于强化反硝化的碳源需求量也很高。
(4)营养元素的比例失调,微生物合成用P元素严重缺乏,BOD5/TP大于300,比值与微生物所需要的碳磷比(100:1)相差很远。
(5)中后期渗滤液含大量的腐殖酸和无机盐类,特别是氯离子含量可超过5000ppm,对金属腐蚀性及后续膜过滤的处理压力增加较大,维修成本增加。
表1-1 国内部分城市垃圾渗滤液处理水质城市COD(mg/L) BOD(mg/L) TN(mg/L) NH3-N(mg/L) SS(mg/L) PH上海4500~8000 2300~5000 100~800 60~650 30~500 5~6.5 广州1400~10000 400~2500 150~900 130~600 200~600 6.5~7.8 杭州1000~5000 400~6000 80~800 50~500 60~650 6~6.52、MBR工艺说明:MBR处理系统(membrane biological reaction)其中文全称为膜生物反应器,系统由超滤级别的膜系统和活性污泥生物反应器两部分构成,整个系统的原理是在活性污泥反应区利用好氧、缺氧活性污泥微生物在生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触,通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖,同时降解有机污染物、吸附无机细小颗粒。
MBR_纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用MBR-纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用福建省环境保护设计院江智清[摘要] 对垃圾渗滤液性质及处理工艺进行阐述和总结,重点介绍MBR-纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用及机理。
[关键词] MBR 纳滤近年来随着城市生活垃圾填埋场的不断建设,垃圾渗滤液的处理问题也日益凸显出来,垃圾渗滤液对垃圾场周围的水体环境造成严重的污染,如何处理垃圾渗滤液成了一个需要迫切关心的问题。
为了更好地控制垃圾渗滤液产生的影响,国家环保部于2008年4月颁布了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16899-2008),对新建垃圾填埋场渗滤液出水COD标准限值由100mg/l调整为60mg/l。
为满足新标准的要求,本文推荐采用MBR-纳滤处理的工艺进行垃圾渗滤液的处理。
1 垃圾渗滤液的性质填埋垃圾在生物降解过程中产生的液体和各种渗入填埋场的水混合后,如总量超过了填埋场垃圾的极限含水量,多余部分就以渗滤液的形式排出。
垃圾渗滤液中含有高浓度的有机物及重金属离子。
渗滤液中的主要污染物指标有COD、BOD、氨氮、SS、pH、细菌、大肠菌群等。
垃圾渗滤液水质的特点见表1。
表1 垃圾渗滤液水质特点指标特点色味呈淡茶色或暗褐色,色度一般在2000~4000之间,有较浓的腐败臭味;pH值填埋初期pH为6~7,呈弱酸性;随着时间的推移,pH可提高到7~8,呈弱碱性BOD5随时间和微生物活动增加,BOD5也逐渐增加,填埋6个月至2.5年,达到最高峰值,此时BOD5多以溶解性为主,随后BOD5开始下降,到5~6年填埋场稳定化为止;COD Cr填埋初期COD Cr略低于BOD5,随着时间的推移,BOD5急速下降,而COD Cr下降缓慢,从而COD Cr高于BOD5。
渗滤液中的BOD5/COD Cr的比值较高,说明渗滤液较易生物降解,封场后2~5年中BOD5/COD Cr 的比值逐步降至0.1,后期难生化降解成分占主要。
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理一、我国垃圾渗滤液处理技术介绍近10年来,我国工业化和城市化进程加快。
城市垃圾总量以每年10%以上的速度增长,有一些城市增长率更是高达15%一20%。
按这样的增长速度测算,到2010年底我国城市生活垃圾将达到2.6亿吨,2030年将超过4亿吨。
目前我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量约2900万吨,可控点源排放的渗滤液约1515万吨,再加上填埋场、堆场历年垃圾产生的渗滤液,年产量估计为新鲜渗滤液的数倍,而1吨渗滤液约相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。
但目前为止,适合我国国情、符合“高效、低耗”处理标准的渗滤液处理工艺仍处于研发阶段。
国家又制定了垃圾渗滤液新标准GB16889-2008,垃圾渗滤液现场处理并达标排放,则要求较复杂的处理工艺、较高的管理水平和较高成本。
表1 1997标准与2008标准的对比污染物1997年标准2008年标准(一级)(二级)(三级)排放限值特别限值SS(mg/L)702004003030BOD5 (mg/L)301506003020CODcr(mg/L)100300100010060氨氮(mg/L)1525258色度(倍)------4030总氮(mg/L)------4020总磷(mg/L)------31.5我国卫生填埋起步较晚,真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。
渗滤液处理厂的建设就更晚,从时间上看,渗滤液的处理经历了三个阶段,如图1所示。
第一阶段:好氧处理工艺(接触氧化、SBR、氧化沟等)(处理出水达甚至达不到97年老的排放标准)第二阶段:厌氧(UASB等)+好氧处理工艺(对氨氮处理效果不好,只能达到老标准中二、三级排放要求) 第三阶段:MBR+深度处理工艺&两级DTRO反渗透(可以稳定达到新标准排放的要求)图1 我国垃圾渗滤液处理工艺的发展目前,深度处理分为两类,膜法深度处理和高级氧化深度处理。
箱体型正压式平板负离子抗菌陶瓷膜MBR在城市新鲜垃圾渗滤液处理应用实例晋存田;周荣煊;徐伟;张莉;戚伟康【期刊名称】《水处理技术》【年(卷),期】2024(50)4【摘要】山东某垃圾焚烧厂中产生的新鲜垃圾渗滤液有机物和氨氮浓度高,同时含有多种重金属,属于难处理的废水。
本工程采用气浮预处理+两级UASB+A/O+平板式MBR膜过滤+后续深度处理(纳滤+反渗透)工艺。
厌氧处理阶段采用投加零价铁来提高处理效果。
MBR工艺采用箱体型正压式优化结构,比传统的浸没式结构能提高膜通量和优化操作。
MBR膜采用能抑菌杀菌的负离子抗菌平板陶瓷膜,具有膜通量大,缓解膜污染能力强的特点。
工程运行表明,出水水质低于≤生活垃圾卫生填埋场污染控制标准≥(GB 16889-2008)表3中的标准要求,即CO D≤60mg/L,BOD_(5)≤20 mg/L,ρ(氨氮)≤8 mg/L,ρ(总氮)≤20 mg/L,ρ(SS)≤2.0 mg/L 等。
工程投资总成本500万左右。
吨水成本将核算后为14.9元。
【总页数】5页(P148-152)【作者】晋存田;周荣煊;徐伟;张莉;戚伟康【作者单位】中交公路规划设计院有限公司;北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室【正文语种】中文【中图分类】X796【相关文献】1.平板式陶瓷膜在垃圾渗滤液处理中的应用2.平板MBR处理垃圾渗滤液时的膜污染清洗研究3.一体式平板MBR/RO处理垃圾渗滤液工程设计4.UASB+MBR+NF+RO系统处理垃圾渗滤液工程设计及应用实例5.自清洗聚乙烯亚胺改性纳米平板陶瓷膜MBR在老龄垃圾渗滤液处理中应用实例因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
MBR工艺在垃圾渗滤液处理工程中的应用摘要:垃圾渗滤液是填埋场产生的一种危害较大的高浓度有机废水,如果处理不当将对周围环境和地下水造成严重的污染。
MBR工艺是近年来发展起来的一种高效垃圾渗滤液处理工艺,应用前景非常广阔。
本文就结合实例,就MBR 工艺在垃圾渗滤液处理工程中的应用进行研究。
处理效果表明:经MBR工艺处理后,出水水质能满足要求。
关键词:垃圾渗滤液;处理;MBR工艺;出水水质随着我国城市数量增加和人口的增多,城市垃圾也急剧增长。
集中卫生填埋是我国现阶段城市垃圾处理的主要方式,而渗滤液是垃圾填埋在降解过程中所产生的具有高污染性的排放物,其水质成分复杂。
如果处理不当就直接排放,将对环境造成严重污染,因此垃圾渗滤液的有效处理已成为目前环境保护领域的难点之一。
MBR工艺是生化反应器和膜分离相结合的高效垃圾渗滤液处理新工艺,反应器体积小,生化反应效率提高,出水中无菌体和悬浮物,但是MBR工艺的应用时间并不长,为了更好的了解MBR工艺,本文就MBR工艺在垃圾渗滤液处理中的应用中的相关问题进行研究。
1 渗滤液处理工艺的现状垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的典型特点,BOD5和COD浓度高、成分复杂、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调等。
在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。
但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,因此,现有的城市垃圾填埋场基本都配套有渗滤液处理站。
因此,目前国内外渗滤液处理工艺,多采用生物处理为主体,物化分为预处理工艺,土地法作为后处理工艺的系统。
2 垃圾渗滤液处理工程概况某城市生活垃圾填埋厂渗滤液日处理量为150m3,渗滤液水质情况如表1所示。
表1 渗滤液原水水质处理后出水水质需达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中相关标准的要求。
其主要水质指标如表2所示。
表2 渗滤液出水水质3 工艺流程根据进、出水水质要求,本项目采用的是膜生物反应器+纳滤+反渗透主体工艺,其主要流程如图1所示。
平板式陶瓷膜在垃圾渗滤液处理中的应用分析摘要:针对垃圾渗滤液展开的处理工作,是生活垃圾填埋场日常业务运作过程中需要涉及的重要内容,选择运用适当种类的设备和材料做好垃圾渗滤液处理工作,能支持生活垃圾填埋场在科学合理开展垃圾处理业务基础上,实现对自然生态环境的充分保护。
文章将会围绕平板式陶瓷膜在垃圾渗滤液处理中的应用,展开简要的阐释分析。
关键词:平板式陶瓷膜;垃圾渗滤液处理;应用;研究分析前言:垃圾渗滤液是各类垃圾在经过堆积和填埋处理过程中对外渗漏的液体,其内部具备复杂化的物质组成结构,且有机化学物质浓度长期处在较高水平。
在中国南方地区,受环境气候条件的影响制约,降水数量较多且气温长期处在较高水平,直接导致垃圾渗滤液中含水量较多,在微生物集中大量滋生条件下,继而显著提升了垃圾渗滤液的水质结构复杂性,提升了生化降解处理过程的实现难度,同时也提升了垃圾处理技术活动的实施难度。
我国政府制定和发布实施的国家标准文件《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》,明确界定了垃圾填埋场日常运作过程中的出水质量控制标准,客观上给生活垃圾填埋场的日常业务运作过程提出了较高水平的技术要求。
一、垃圾渗滤液的基本特点(1)垃圾渗滤液的物质成分组成结构极其复杂,实际涉及的化学物质种类多样且随时可能发生变化。
有研究结果显示,垃圾渗滤液中包含各种各样的污染物成分,其实际具备的浓度水平始终处在动态变化过程之中。
(2)垃圾渗滤液的含水数量和水质状态具备较大幅度的变化特征。
有调查研究结果显示,伴随着生活垃圾的填埋持续时间逐渐延长,垃圾渗滤液中实际包含的物质成分,以及垃圾渗滤液具备的物理化学性质均会呈现出持续变化特点,且其可生化性通常会持续变差。
(3)垃圾渗滤液中的NH3-N物质成分含量较高。
垃圾渗滤液中氨氮物质成分的含量水平较高,且在一定限度之内,垃圾渗滤液中氨氮物质成分的浓度水平,会伴随着垃圾填埋时间的逐渐延长而持续升高,且其主要引致原因,在于垃圾渗滤液中包含的含氮有机化合物被大量转化处理成氨氮物质。
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
一、我国垃圾渗滤液处理技术介绍
近10年来,我国工业化和城市化进程加快。
城市垃圾总量以每年10%以上的速度增长,有一些城市增长率更是高达15%一20%。
按这样的增长速度测算,到2010年底我国城市生活垃圾将达到2.6亿吨,2030年将超过4亿吨。
目前我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量约2900万吨,可控点源排放的渗滤液约1515万吨,再加上填埋场、堆场历年垃圾产生的渗滤液,年产量估计为新鲜渗滤液的数倍,而1吨渗滤液约相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。
但目前为止,适合我国国情、符合“高效、低耗”处理标准的渗滤液处理工艺仍处于研发阶段。
国家又制定了垃圾渗滤液新标准GB16889-2008,垃圾渗滤液现场处理并达标排放,则要求较复杂的处理工艺、较高的管理水平和较高成本。
表1 1997标准与2008标准的对比污染物
1997年标准
2008年标准
(一级)(二级)(三级)
排放限值
特别限值SS(mg/L)70
200
400
30
30
BOD5 (mg/L)30
150
600
30
20
CODcr(mg/L)100
300
1000
100
60
氨氮(mg/L)15
25
25
8
色度(倍)
---
---
40
30
总氮(mg/L)---
---
40
20
总磷(mg/L)
---
---
3
1.5
我国卫生填埋起步较晚,真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。
渗滤液处理厂的建设就更晚,从时间上看,渗滤液的处理经历了三个阶段,如图1所示。
第一阶段:好氧处理工艺(接触氧化、SBR、氧化沟等)
(处理出水达甚至达不到97年老的排放标准)
第二阶段:厌氧(UASB等)+好氧处理工艺
(对氨氮处理效果不好,只能达到老标准中二、三级排放要求) 第三阶段:MBR+深度处理工艺&两级DTRO反渗透
(可以稳定达到新标准排放的要求)
图1 我国垃圾渗滤液处理工艺的发展
目前,深度处理分为两类,膜法深度处理和高级氧化深度处理。
从运行费用上看,目前主要采用膜法深度处理,其中应用到管式超滤膜,浸没式平板膜,纳滤膜,反渗透膜等。
其中各种工艺的比较如表2所示。
表2 垃圾渗滤液处理工艺的比较典型工艺
优势
劣势
回灌处理
1、工艺简单
2、投资小
1、非彻底去除,已经基本不再采用
物化+生化
1、设计成熟
2、投资适中
3、大部分填埋场采取的工艺
1、出水难以保障,无法达到2008新标准
2、构筑物多,占地大
两级反渗透RO
1、出水效果好
2、占地小
1、初投资和运行费用大
2、COD,盐分不断累积,无法彻底根除
3、需要30%浓缩液回灌处理
生化MBR+NF&RO
1、工艺成熟
2、出水效果好
3、彻底去除COD,氨氮
1. 对膜材料的选择及其维护上要求高
较之其他所列工艺,目前,以生化MBR+NF&RO 工艺最为成熟,在老填埋场的污水处理改造和新填埋场建设中使用范围更广。
但选择MBR工艺时需要考虑选择能够耐
高污泥浓度,抗膜污染,耐化学清洗的超滤膜膜产品。
这不但可以保证MBR运行的稳定性,还可以给后序纳滤或者反渗透提供可靠稳定的出水水质。
对保护纳滤膜或者反渗透膜的运行起到关键作用。
二、陶瓷膜简介
陶瓷膜以金属氧化物为支撑,起分离功能得是金属氧化物涂层、烧结而成的活性层,在支撑体和分离活性层之间可内插不同粒径的粒子作为中间过渡层。
这种多种结构的陶瓷超滤膜孔径分布窄、空隙率高、分离层薄、过滤阻力小、单位膜表面积处理量高。
与一般有机管式膜和中空纤维膜相比,陶瓷膜具有明显的优越性:使用寿命长、可以克服中空纤维膜膜孔严重堵塞、渗透通量底和有机管式膜清洗难等问题。
陶瓷膜是以陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、氧化钛等制成的不对称分离膜,呈单管状和多通道状,管壁密布微孔,在操作压差的作用下,料液在膜管内错流流动,小于膜孔径的部分通过膜孔进入渗透侧成为滤液,而大于孔径的物质被膜截留而成为浓缩液,从而达到物质的分离、浓缩和提纯的目的。
无机陶瓷膜的性能特点
ü化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐有机溶剂;
ü错流过滤,不会形成滤饼,持续操作时间长;
ü机械强度大, 可承受几十个大气压的外压;
ü不对称膜孔径分布,可反向冲洗, 再生能力强;
ü抗微生物能力强,不与微生物发生作用;
ü耐高温,一般可以在400℃以下操作,最高可以达800℃;
ü孔径分布窄,分离效率高;
ü分离过程简单,配套装置少,能耗低,操作运转简便;
ü使用寿命长,垃圾渗滤液中应用超过3年。
以陶瓷膜为核心的MBR工艺流程如下所示:
原液→生化处理→陶瓷膜超滤→(纳滤或反渗透处理)→出水
出水可达GB16889-2008排放限值标准,可作为回用水,以陶瓷膜为核心的MBR工艺流程具有以下优点。
膜过滤系统抗有机污染及再生能力强,清洗周期长,使用寿命久;
膜过滤系统对进液要求低,进液无需特别预处理,工艺及操作简单;
出水质量好、水质稳定,膜过滤系统整体维护成本低、使用寿命高;
浓缩效率高,极大降低浓缩液的后续处理成本;
超滤系统机械强度高、化学稳定性好,可用强酸、强
碱、强氧化剂等清洗剂来清洗再生,或在高温高压下使用和清洗。
表3比较了各种不同MBR工艺,目前市场上应用比较多的是有机膜管式膜的MBR工艺(使用特里高的有机管式膜),其运行稳定,可靠。
但其关键产品是有机材料(PES、PVDF材质),不耐化学清洗,当膜污染严重时,无法通过化学清洗恢复,使用寿命只有1年。
中空纤维帘式膜和柱式膜由于容易发生污堵,断丝,清洗难等缺点已经很少再应用该项技术,其应用领域适合自来水生产,生活污水处理,而不适合高COD,高氨氮,高盐份的垃圾渗滤液处理。
已有的该MBR工艺的工程在运行半年以后,频繁出现换膜等系列问题。
表3 MBR工艺的比较MBR工艺
优点
缺点
有机管式膜
运行稳定,可靠,目前使用最为广泛
膜不可以反冲洗,膜使用寿命1年,化学恢复清洗差
陶瓷膜
皮实,耐酸、耐碱、可反冲洗,可化学恢复清洗,使用寿命长,3年以上
初投资成本较高
中空纤维帘式膜
初投资低、运行能耗低
易断,易堵,寿命短(3-6个月),膜不耐酸碱清洗
中空纤维柱式膜
便宜,能耗低,便于操作
易堵,难清洗,寿命短,
有机平板膜
便宜、能耗低
易裂,运行麻烦,
投资受限,不需要长期运行(6个月),。