鄒龍生,唐 婧,葉凱貞

(1.同濟大學(xué)機械工程學(xué)院,上海 200092;2.湖南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)系,湖南永州 425100;3.東莞理工學(xué)院城市學(xué)院,廣東東莞 523106)

上海老港垃圾填埋場滲濾液處理工藝的選擇

鄒龍生1,2,唐 婧2,葉凱貞3

(1.同濟大學(xué)機械工程學(xué)院,上海 200092;2.湖南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)系,湖南永州 425100;3.東莞理工學(xué)院城市學(xué)院,廣東東莞 523106)

介紹了上海老港垃圾填埋場滲濾液的有關(guān)情況.著重闡述調(diào)節(jié)池 +UASB+A/O+膜過濾工藝和預(yù)處理 +MVC工藝 2種處理方法.從處理效果、投資成本、運行費用等方面來分析,結(jié)果表明:預(yù)處理 +MVC工藝具有明顯的競爭優(yōu)勢.

滲濾液;MVC;UASB;膜過濾

上海老港生活垃圾填埋場位于距上海市中心60 km的東海邊,系由灘涂經(jīng)圍墾筑堤而成,占地300 hm2.設(shè)計規(guī)模 4 900 t/d,實際每天處理多達6 300 t垃圾[1],其中降水為填埋場滲濾液的主要成分[2].滲濾液中水質(zhì)可以參見表1中的進水參數(shù)欄.對于垃圾填埋場滲濾液的處理方法有溝槽法、生物法、物理 /化學(xué)法、膜過濾法[3].蘇也等[4]闡述 MBR-NF工藝在垃圾填埋場滲濾液水處理工程的應(yīng)用情況.李煒臻等[5]提出用納濾分離技術(shù)來處理垃圾填埋場滲濾液,效果明顯,但成本高.宋燦輝等[6]闡述UASB/SBR/MBR工藝處理生活垃圾焚燒廠滲濾液的效果,結(jié)果表明直接運行費用是 16.96元/m3.康建雄等[7]介紹 UASB-A/O膜工藝處理滲濾液的情況.張艮林等[8]分析高效穩(wěn)定絮凝劑 PAFCS處理垃圾滲濾液的效果.徐慶賢等[9]研究 UASB處理廢水的有關(guān)情況.上海老港垃圾填埋場滲濾液擬采用的工藝是:調(diào)節(jié)池 +UASB+A/O+膜過濾的處理工藝,預(yù)處理 +MVC工藝不失是另外的一種選擇.文中就上述的 2種工藝的處理效果、經(jīng)濟性等方面進行探討,期望提出更切合實際、更經(jīng)濟的處理工藝.

1 調(diào)節(jié)池 +UASB+A/O+膜過濾處理工藝的分析

上海老港垃圾填埋場 4期工程借鑒同類型滲濾液處理的經(jīng)驗,并結(jié)合水體的水質(zhì)要求和上海市經(jīng)濟發(fā)展的水平,采用生化和物化相結(jié)合的處理工藝,流程圖如圖 1[10].

收集的垃圾填埋場滲濾液在調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)滲濾液的 pH值,達到要求后,經(jīng)格柵攔截大顆粒雜質(zhì),再直接泵送至 UASB池,從 UASB池出來的水送至A/O反應(yīng)池進行處理,反應(yīng)后的混合溶液大部分通過膜過濾達標(biāo)排放,小部分回流.

1)UASB.UASB由 3個功能區(qū)構(gòu)成,即布水區(qū)(污泥床區(qū)和懸浮區(qū))、反應(yīng)區(qū)和氣、固、液分離區(qū).其中反應(yīng)區(qū)為 UASB反應(yīng)器的工作主體,廢水中的大部分有機物是在反應(yīng)區(qū)被分解轉(zhuǎn)化.含有大量氣泡的混合液不斷上升,達到三相分離器下部,首先將氣體分離出去,被分離的氣體進入氣室,并由管道引出.固 -液混合液進入分離器,失去氣泡攪動作用的污泥發(fā)生絮凝,顆粒逐漸變大,并在重力作用下,沉淀到底部反應(yīng)區(qū),分離出污泥的處理水進入澄清區(qū).混合液中污泥進一步分離,澄清水經(jīng)溢流堰排出[11].

2)A/O反應(yīng)池.A級生化池,具有一定的有機物去除功能,以利于消化作用的發(fā)揮,并依靠原水中存在的較高濃度有機物,完成反硝化作用,最終消除氮的富營養(yǎng)化污染.O級生化池,在硝化過程中起作用的是硝化菌,它們利用有機物分解產(chǎn)生的無機碳源或空氣中的 CO2作為營養(yǎng)源,將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化成NO3-N.O級生化池的出水部分回流到 A級生化池,為 A級生化池提供電子受體,通過反硝化作用最終消除氮源污染[9].

3)膜過濾.膜作為分離兩相和選擇性傳遞物質(zhì)的屏障,具有選擇透過性.常規(guī)膜過濾方式按其濾膜孔徑的大小可分為:顆粒過濾、微濾、超濾、納濾和反滲透[11].納濾類似于反滲透和超濾,均屬于壓力驅(qū)動的膜過程,但其傳質(zhì)機理卻有所不同[5].納濾膜分離技術(shù)能否有效地處理滲濾液,其關(guān)鍵在于能否有效地控制膜結(jié)垢,因為膜結(jié)垢會極大地影響膜的通量和截留率等性能.Chian在 1976年就提出,降低滲濾液 COD的最有效方法是反滲透 (RO)技術(shù),進一步研究證明,RO膜處理滲濾液是可行的.由于RO具有高效截留污水溶解態(tài)的無機和有機污染物的能力,已成為國外近年來開發(fā)污水處理新工藝中應(yīng)用最廣泛的一種方法[12-13].該工藝的處理滲濾液的效果如表1.

表1 滲濾液出水水質(zhì)

從表1可以知道,經(jīng)過調(diào)節(jié)池 +UASB+A/O+膜過濾工藝處理,滲濾液中的污染物已經(jīng)降低很多,比如 CODCr已經(jīng)從 8 592 mg·L-1降低為 271 mg·L-1,去除率達到 96.85%;BOD已經(jīng)從 1 619 mg·L-1降低為 55mg·L-1,去除率達到 96.6%.

4)工藝特點.A/O工藝具有有機負荷高、占地面積小、對沖擊負荷適應(yīng)能力強,不易產(chǎn)生污泥膨脹,不散發(fā)臭氣,污泥生物量最省、處理效果好,運行穩(wěn)定,操作管理方便等優(yōu)點[10].其整體方案對CODCr、BOD5及 NH3-N的去除率高于活性污泥法,還具有將設(shè)備成套化特點,降低生物處理受外界因素的影響程度,提高整個處理工藝的自動化水平[7].

2 預(yù)處理 +MVC工藝處理滲濾液的分析

預(yù)處理 +MVC工藝的流程圖如圖2.

垃圾滲濾液進入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量.調(diào)節(jié)池的廢水經(jīng)粗、細格柵攔截粗大雜物,再經(jīng)污水泵送至MVC系統(tǒng).在MVC系統(tǒng),廢水經(jīng)過蒸發(fā)濃縮處理,蒸汽送往壓縮機再壓縮,濃縮液經(jīng)污水泵送往垃圾填埋場,回灌.

1)MVC.將蒸發(fā)室排出的 2次蒸汽進入壓縮機內(nèi)提高壓力,使其飽和溫度超過溶液的沸點,再送回蒸發(fā)室作加熱室的加熱蒸汽,這種方法稱熱泵蒸發(fā).該操作只需在蒸發(fā)開始時需加熱蒸汽,操作穩(wěn)定后就不再需要加熱蒸汽,只需提供使 2次蒸汽升壓的動力,即節(jié)省大量的加熱蒸汽又可節(jié)約冷卻水,但熱泵蒸發(fā)不適用沸點升高較大的溶液蒸發(fā).用機械蒸汽再壓縮方式加熱的蒸發(fā)裝置的操作僅需很少的能量,機械蒸汽再壓縮機的工作原理類似于熱泵.幾乎全部的蒸汽都通過電能進行壓縮和再循環(huán),只需很少量的蒸汽用于初始時的操作,殘留的“廢熱”也就大大減少.生化處理后的來水進入換熱器進行熱交換,原水溫度提高到沸點,進入降膜蒸發(fā)器,產(chǎn)生飽和蒸汽和飽和水.飽和水由循環(huán)水泵加壓送至液膜分布器,料液在降膜蒸發(fā)器中蒸發(fā),產(chǎn)生蒸汽由汽水分離器去除水分,飽和水蒸氣由壓縮機加壓過熱到一定溫度,然后在降膜蒸發(fā)管外被冷凝.表2是該工藝的效果參數(shù)表.

表2 預(yù)處理 +MVC工藝處理滲濾液效果

從表2可以知道,經(jīng)過預(yù)處理 +MVC工藝處理,滲濾液中的污染物已經(jīng)余下不多,比如 CODCr從8 592 mg·L-1降低為 89 mg·L-1,去除率達到98.96%,BOD已經(jīng) 1 619 mg·L-1降低為 29 mg·L-1,去除率達到 98.21%,NH3-N去除率達到 93.82%,出水水質(zhì)達到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn).

表3 不同處理工藝的建設(shè)投資和運行成本[5]

2)預(yù)處理 +MVC工藝特點.在垃圾填埋場生命周期的各個階段,滲濾液的性質(zhì)都有顯著變化,與傳統(tǒng)處理工藝相比,滲濾液蒸發(fā)工藝對滲濾液性質(zhì)的變化不敏感,可以很容易適應(yīng)滲濾液的性質(zhì)變化,包括 BOD、COD、懸浮固體、溶解固體及進料溫度等的變化.一般來說,滲濾液蒸發(fā)系統(tǒng)只對 pH值敏感[14],而且本工藝還具有如下的特點:

①利用蒸汽的特性,在被離心式壓縮機壓縮時,壓力和溫度得到提升,高焓值蒸汽重新作為熱源,屬開口熱泵系統(tǒng),節(jié)能效果顯著;

②蒸餾水超過 90%,濃液低于 10%;

③蒸汽壓縮機中速運行,變頻調(diào)速,提高馬達效率;

④管外噴淋薄膜蒸發(fā),蒸發(fā)效率甚高,可能的結(jié)垢發(fā)生在管外,清洗容易;

⑤充分回收系統(tǒng)的蒸餾水和濃液的熱量,進一步降低能源的消耗[15].

3 結(jié)語

綜合以上的分析,可以得知上海老港垃圾填埋場滲濾液的處理工藝 2種方案的優(yōu)劣:應(yīng)用調(diào)節(jié)池+UASB+A/O+膜過濾的處理工藝,其滲濾液經(jīng)過處理可以滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn),但是投資費用和運行費用比較高.如果采用預(yù)處理 +MVC工藝來處理老港垃圾填埋場的滲濾液,不但可以達到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn),而且投資和運行費用均比較低.

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[15]作者不詳.MVC節(jié)能蒸發(fā)工作應(yīng)用于垃圾滲濾處理[EB/OL](2009-10-29).http://www.sbl-gz.com/ArticleShow.asp?Art ID=413.

(責(zé)任編輯王 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.

鄒龍生 (1973-),男,博士研究生.主要研究方向:機械蒸汽壓縮凈化及處理水.