渗滤液生物处理技术

　　1垃圾渗滤液概述

　　垃圾渗滤液来源

　　(1)垃圾填埋场---垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水;

　　(2)垃圾焚烧发电厂 --国内生活垃圾的典型特点是厨余物含量高、含水率高、有机物含量高，混合收集，相对热值较低。因此，国内生活垃圾焚烧厂设计中，垃圾坑的储存容量为3-7天的垃圾处理量;即垃圾在垃圾坑中储存经过3-7天的发酵熟化，以达到将垃圾中的水份沥出--产生了渗滤液。

　　填埋场垃圾渗滤液特点

　　▼ 成分复杂：含有多种有毒有害的无机物和有机物，COD、BOD、氨氮浓度高，色度大;

　　▼ 水质波动大，不同填埋场水质差异很大，即使相同的填埋场，随季节的变迁和填埋年限的增加而不断变化;

　　从上分析，渗滤液处理面临的棘手的问题

　　▼ 生物可降解性随填埋龄的增加而不断降低。

　　▼ 排放标准的提高。

　　生活垃圾填埋场渗滤液典型水质

　　生活垃圾填埋场污染控制标准

　　2垃圾渗滤液处理技术

　　垃圾渗滤液处理技术的发展过程

　　·受到经济发展水平的限制，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开始于90年代，渗滤液的处理经历了三个阶段。

　　·第一阶段：此阶段在90年代初期，处理工艺主要参照城市污水的处理方法，主要采用好氧生物处理技术(活性污泥等)，渗滤液处理厂在填埋初期，由于渗滤液的有机物、氨氮浓度较低、可生化性较好，因此可以满足排放要求。随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越高、成分越来越复杂、可生化性降低，且变化幅度大、变化规律复杂，使得处理难度越来越大。

　　·第二阶段：90年代中后期，考虑到渗滤液的水质独特性，如高浓度的氨氮、高浓度的有机物等，采取了脱氨措施，采取的处理工艺一般为氨吹脱+厌氧处理+好氧处理。有效地解决了渗滤液的氨氮问题。该阶段的处理方法仍以生化为核心，其处理目标大多为进入城市污水处理厂的要求，即《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)中表1的三级标准(COD<1000 mg/L)。

　　·第三阶段：2000年以后，新建的渗滤液处理厂一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网以及处理要求的提高，渗滤液仅靠生物处理无法满足要求，一般采取综合预处理+生物处理+深度处理的方法

　　①住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会、环境保护部于2010年4月联合发布了《生活垃圾处理技术指南》(建城[2010]61号)，其中对垃圾渗滤液处理工艺提出了明确的指导性意见：垃圾渗滤液宜采用“预处理--生物处理—深度处理和后处理”的组合工艺。

　　②环境保护部于2010年4月发布了生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范试行HJ564-2010。

　　垃圾渗滤液处理技术

　　随着2008年新的垃圾渗滤液新的排放标准实施，针对垃圾填埋场垃圾渗滤液的特性和我国国情 (县级城市、小水量、投资省、出水要求较高)，在进行垃圾渗滤液工艺的选择和设计时将生物处理的有机负荷、停留时间和新型的水处理技术参数进行系统优化，使生化法和物化法(混凝沉淀、膜法)有效的结合，同时参照我公司已设计、实施的长期稳定运行的成功工程案例，常采用“综合预处理+MBR系统(AO+超滤)+纳滤+反渗透”相结合为主的处理工艺。

　　垃圾渗滤液处理工艺流程

　　填埋场渗滤液处理全套工艺

　　垃圾渗滤液处理效果

　　垃圾渗滤液处理效果

　　①原液②综合预处理③MBR出水④纳滤出水⑤反渗透出水

　　综合预处理(混凝沉淀)

　　垃圾渗滤液具有有机物含量高、重金属离子含 量高、氨氮含量高、盐分高和可生化性差的特点。 预处理采用混凝沉淀，在混凝池中加入混凝剂、助 凝剂在与渗滤液充分混合后进行沉淀可以 去除渗滤液中重金属离子、 碱土金属(钙、镁)、某些 非重金属(砷、氟、硫、硼) 等，同时废水中的悬浮物、 大分子有机物及胶体物质也 得以去除。

　　生物处理单元(MBR技术)

　　外置式MBR效果图

　　内置式MBR效果图

　　膜-生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)是以超滤膜与活性污泥生化处理技术相结合的一种新工艺。以膜分离过程取代重力沉降过程，不论污泥颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，并可避免因污泥流失造成的系统运行失败。采用膜分离与活性污泥法相结合的膜生物反应器处理含碳有机物，能使有机物深度氧化，并且能完全保留生物体，使污泥保留的时间相当长，从而完全保留体系中缓慢生长的硝化细菌，可同时通过硝化与反硝化作用成功处氮，在低温时亦能维持高处理能力。

　　针对垃圾渗滤液，我公司开发了以A/O系统作为MBR的生物反应单元，以超滤膜作为膜分离单元的MBR技术。

　　技术特点：

　　活性污泥浓度高，系统抗冲击的能力强

　　具有很好的脱氮效果

　　系统运行稳定，保证出水水质

　　剩余污泥少 运行管理方便 占地面积小

　　生物处理单元(MBR技术)

　　超滤(Ultrafiltration,UF)是以压力为推动力，污水中透过液与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧,活性污泥及其它乳化胶束团被截留,实现泥水分离的目的。超滤材料大多数是有机复合高分子膜，如聚偏氟乙烯(PVDF)、磺化聚醚砜(PES)。无机膜材料也开始得到制备和应用，如陶瓷膜等。 超滤膜的形式种类较为繁多，在垃圾渗滤液处理工程中被广泛应用，根据膜与生化池的组成形式分为外置式超滤膜和内置式超滤膜。

　　内置式MBR膜池

　　外置式MBR管式膜

　　纳滤处理单元

　　纳滤(Nanofiltration, NF)是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。它是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为纳米而得名。其技术原理近似机械筛分，但是纳滤膜本身带有电荷性，因此其分离机理只能说近似机械筛分，同时也有溶解扩散效应在内。与超滤或反渗透相比，纳滤过程对单价离子和分子量小于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及分子量介于200~500之间的有机物有较高的脱除率。纳滤膜分离孔径一般在1nm~10nm左右，一般的纳滤操作压力为5~25bar左右。

　　反渗透处理单元

　　反渗透(Reverse Osmosis, RO)其分离粒径一般小于1nm，其分离粒子级别可达到离子级别。一般认为反渗透机理为选择性吸附—毛细管流机理：由于膜表面的亲水性，优先吸附水分子而排斥盐分子，因此在膜表皮层形成两个水分子(1nm)的纯水层，施加压力，纯水层的分子不断通过毛细管流过反渗透膜。控制表皮层的孔径非常重要，影响脱盐效果和透水性，一般为纯水层厚度的一倍时，称为膜的临界孔径，可达到理想的脱盐和透水效果。

　　反渗透处理单元

　　结构：是一种只允许水分子通过的半透膜，厚度一般为100～200钠米，具有不对称的断面结构，主要包括三层：表面致密层，孔径约8～10埃，厚度约为1～10微米，脱盐主要在这一层，另一面为多孔支撑层，结构疏松，孔径约1000～4000埃，两者之间为中间过渡层，孔径约200埃。

　　性能：反渗透分离的关键是要求反渗透膜具有较高的透水速度和脱盐性能，则反渗透膜所应具有的性能为：单位膜面积的透水速度快，脱盐率高;机械强度好;化学稳定性好，耐酸碱、耐高温和微生物的侵蚀，耐污染;使用寿命长，性能衰降小，原料充沛，价格低，制膜工艺较简单。

　　自动控制技术

　　早期的垃圾渗滤液处理站的管理主要是由人工或简单的电气控制来完成，随着国家排放标准和人们生活水平的提高，处理系统需要及时了解和掌握处理站处理过程的运行工况、工艺参数的变化及大小、以对各工艺流程单元进行的优化运行，对控制程度要求较高，从国内处理厂的运行来看，可以说控制系统是影响整个系统出水水质，保证处理站能长期正常稳定地运行，降低处理成本，节省能耗的主要因素之一

　　我公司借鉴了国内外先进的计算机软、硬件技术，控制理论及算法，开发出针对渗滤液处理全过程自动智能控制系统WDSCS- Ⅰ，能及时、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况，提高了运行管理水平，节省了人力资源，保证整套处理过程长期稳定、高效地运行，取得最佳效益。通过以太网将主控计算机和管理计算机连接起来，对整个系统的数据信息进行管理，将生产过程控制网络与全厂管理系统连接在一起，在完成数据交换、数据共享的基础上实现了测、控、管一体化。

　　WDSCS- Ⅰ实现对水处理流程集中监控。具备自动、程序手操、就地手操多种控制方式，具有实时、历史曲线、报表查询及事件记录功能。 控制系统由管理层、监控层、现场层组成。系统结构紧凑、性能稳定，能够满足生产和管理要求。采用标准的以太网、现场总线，集中控制系统与远程I/O站间的通讯电缆可冗余配置，与现场I/0站采用光缆连接。控制系统由监控计算机、PLC主站、远程PLC站、就地控制箱、一次仪表和现场执行机构(动力设备、自动阀门)组成

　　控制系统特点

　　★分布式结构;支持多重冗余结构;

　　★实时历史数据库，实现企业信息集成;系统提供的OPC、ODBC等开放接口实现与用户应用程序、第三方应用系统、管理信息系统之间的数据交换;

　　★独创的高效通用控制策略软件模型，实现基于PLC的过程控制;提供功能块图的编程方式，控制方案更加直观易读;

　　★采用集散型结构及标准网络，性能稳定可靠，易于扩展，具备广泛的兼容性，所有部件标准化、通用化、模块化;系统诊断至通道级。

　　系统采用PLC如西门子S7系列、AB等，超滤、纳滤系统均为集成化设备，均自带控制系统，总控制系统与各子系统的之间通讯采用以太网模块实现双向通讯，并且总控制系统与工控机之间也采用以太网方式进行双向通讯，如具备上网条件，可以实现远程监控。

　　监控系统由现场监视设备和中控室监视设备两部分组成。现场监视设备主要是各PLC站及各类集成系统对应的触摸屏，车间控制室监视设备为工控机。

　　监控管理计算机配有液晶监视器、打印机、标准功能键盘及UPS不间断电源。

　　监控管理计算机通过以太网和车间级PLC进行通讯，采集渗滤液处理厂各工段的工艺参数、电气参数及主要设备的运行状态信息。对各工段数据进行分析、整理、贮存、建立健全各类数据库，对各工艺参数做出趋势曲线，并能在线诊断各种故障、报警、记录。显示器可显示全厂的动态工艺流程图、动态参数表、记录趋势曲线。操作人员可通过人机对话的方式，随时利用键盘或鼠标器根据工艺生产情况修正某些参数设定值，对车间级PLC发出指令使其控制的工艺过程工作在最佳生产状态。