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带内衬MBR膜结合卷式NF、RO组合工艺和两级DTRO处理垃圾渗滤液对比

2022-03-03 11:36:50   阅读次数:1063

深圳宏洁水务 生产 纯水设备 超纯水设备 反渗透水处理系统工程安装 调试

生活垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用,同时在降水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机废水,称之为渗滤液。垃圾渗滤液水质复杂,含有多种有毒有害的无机物和有机物。其中有机污染物经技术检测有99种之多,还有22种已经被列入我国和美国国家环保署的重点控制名单,一种可直接致癌,五种可诱发致癌。除此之外渗滤液中还含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化物,磷酸酯,酚类化合物和苯胺类化合物等。垃圾渗滤液中CODcr、BOD5浓度最高值可达数千至几万,和城市污水相比,浓度是其几十到几百倍,所以渗滤液不经过严格的处理、处置是不可以直接排入城市污水处理管道的。对生活垃圾的处理如不妥善处理垃圾渗滤液,则相当于对垃圾没进行处理。

      两级碟管式反渗透工艺是基于碟管式反渗透膜(简称DTRO)的工艺运用,其核心技术在于碟管式反渗透膜的独特结构形式,使得反渗透膜直接处理垃圾渗滤液成为可能,是一种物理膜法处理垃圾渗滤液的技术 。

带内衬MBR膜结合卷式NF、RO膜工艺是高浓度活性污泥法集合MBR膜、卷式纳滤膜再加卷式反渗透膜工艺的组合,其特点是使用内衬MBR膜实现泥水分离后污泥部分(或全部)回流前级生化部分,实现延长泥龄及高污泥负荷浓度的目的(此段工艺组合称为MBR),为确保出水水质后级使用卷式纳滤或卷式反渗透膜对MBR超滤出水进行处理。

两种工艺都可以实现标准GB16889-2008表2对垃圾渗滤液处理的要求,且两种工艺在国内的应用工程占到整个行业的90%以上,排除人为因素以外均可以实长期稳定持续达标处理。后页列表对两种工艺技术工程进行比较。

处理规模为150吨/天的两级DTRO和MBR+RO(卷式反渗透)工艺对比

比较内容

项目

两级DTRO

MBR+RO

工程投资估算

设备购置费(含安装调试)

860万

785万(以外置超滤计)

建筑工程

80 万

180万

设计费用

30万

35万

安装调试费用

20万

50万元

总投资估算

1000万

1050万

运行效果

出水水质

高标准满足《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008表2要求

高标准满足《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008表2要求

清水回收率

75%

59.5%

温度变化的影响

最佳运行温度为水温15-30度,低于10度清水回收率降低,高于35度膜寿命降低。

生化段降解作用微生物对温度非常敏感,一般应保证控制温度在35-38度之间,过高过低微生物活性降低,处理能力下降,极端条件下会全部死亡,需重新培养驯化。

渗滤液可生化性影响

稳定性

较差

污泥处理

每天约0.5 t含水率80%的泥饼

药剂消耗

少,仅用于DTRO膜清洗,DTRO膜抗污染能力强,进行化学清洗膜所需周期长

大,MBR膜清洗、纳滤及反渗透膜清洗周期短,消耗量大;生化系统需投加消泡剂;污泥脱水需投加絮凝剂PAM;老龄渗滤液化后需投加大量碳源

带内衬MBR膜更换费用

UF膜寿命以3年计

纳滤膜更换费用

纳滤膜寿命以1年计

反渗透膜更换费用

一级DTRO膜寿命以3年计;

二级DTRO膜寿命以5年计;

可单独更换损坏的膜片

纳滤膜寿命以1年计,反渗透膜寿命以2年计;膜损坏时需整卷更换

运行人员

运行人员以3人计

运行人员至少6人

运行费用

约25~28元/吨

高于32元/吨

运行管理

自动化程度

生化段需经常调整运行参数,无法做到高自控程度

日常维护和巡视

维护和巡视主要在综合车间

生化段各工艺单元及设备维护和巡视,污泥脱水系统冲洗及泥饼转运填埋,UF系统、纳滤及反渗透系统等

大修

主要工作为膜片的更换及泵组垫片、密封圈等的更换,大修周期长(五年),恢复运行快(两周以内)

生化池池体维护,生化设备检修;污泥脱水系统滤布更换;超滤膜更换(五年),纳滤膜更换(1年),反渗透膜更换(2年);大修后生化反应段需重新调试

操作管理人员数量

3人

6人

远期运行

水质水量变化适应性

不受水质变化影响,可通过调整运行时间适应水量减少的情况,流程简单,易于调整,适应性强

生化段受水质变化影响大,甚至造成系统不能工作;流程复杂,运行调整复杂,响应速度慢

扩建

仅需增加膜组数量及相应设备,投资少,周期短

需修建新的生化反应器,增加相应设备,投资大,周期长

设备循环利用

整体设备使用寿命长(20年),技术先进,服务完一个项目后可转运至其它服务场所

设备回用代价大,无回用价值

环境影响

噪音

无大的噪音源

风机噪音大

臭气

全封闭设备,无臭气源

反硝化池、污泥车间及浓缩池均有臭气产生

浓缩液

较少,用于回灌利于垃圾堆体的生物反应,增加产气量

较多,大部分有机污染物均在生化段得到最终去除

剩余污泥

剩余污泥脱水后回填至垃圾填埋场

建设周期

土建工程

短(小于2个月)

长(大于3个月)

建安工程

短(小于15天)

长(大于1个月)

工艺调试

短(10天以内)

长(大于1个月)

结论:

单纯从工程应用上比较,两种工艺各有优缺点,某种程度上两级DTRO工艺对填埋场垃圾渗滤液处理表现出更具适用性,但是因其工艺过程是一个物理过程,在清水达标排放的前提下污染物只是被分离浓缩,浓缩液仍然回到填埋垃圾堆体进行回灌,利用垃圾堆体的微生物进行降解,而其工艺单元并没有实现污染物质的消化,因此被行业内专家所诟病。

带内衬MBR膜结合卷式NF、RO膜组合工艺,在活性污泥段实现了污染物质的部分降解消化,且伴随其降解过程生成污泥二次污染物,即使如此也并不是完全实现了降解,不可生物降解部分仍然需要后续的膜分离工艺加以保证,活性污泥载体中的微生物易受温度、PH值、盐度、含氧量、碳氮磷比例影响活性不易掌控,因此整个工艺技术路线长操作复杂,对操作人员素质要求高,工程运行稳定性欠佳。

后话:

总体而言,两级DTRO技术与带内衬MBR膜+卷式膜组合工艺技术在国内应用都较为成功,难分高下。简单来说,前者因实质就是一个机电设备,且程控程度很高,工程建设周期短,运营操作灵活简单,达到了环保工程的无害化处理的目的。后者实现了污染物部分减量消化,实现了环保工程的无害化、减量化的目的。各地因地制宜,根据气候水质条件、财政收入状况、工程运营模式、技术人才水平,合理选择垃圾渗滤液处理工程技术是确保工程有效的前提。

由于生活垃圾渗滤液是一种高污染性高浓度且成分复杂的污水,其处理难度非常大,是世界性的一个处理技术难题,到目前为止完全达到零排放的大规模工程应用仍然还不能实现。生活垃圾只要有人类活动,每天都要产生,且由于人口数量和生活水平的提高,其产量也就愈大,已经对环境造成了严重危害。因此当前,在没有十全十美处理技术的前提下,还是要进行工程化处理,以降低其危害的程度。垃圾的危害以垃圾渗滤液的危害为最大,一旦任其进入地表水或地下水,其后果不堪设想,也就更难进行处理。