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
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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 |
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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 |
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设计费用 |
30万 |
35万 |
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安装调试费用 |
20万 |
50万元 |
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总投资估算 |
1000万 |
1050万 |
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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% |
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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。 |
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渗滤液可生化性影响 |
小 |
大 |
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稳定性 |
强 |
较差 |
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污泥处理 |
无 |
每天约0.5 t含水率80%的泥饼 |
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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 |
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带内衬MBR膜更换费用 |
无 |
UF膜寿命以3年计 |
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纳滤膜更换费用 |
无 |
纳滤膜寿命以1年计 |
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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 |
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运行人员 |
运行人员以3人计 |
运行人员至少6人 |
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运行费用 |
约25~28元/吨 |
高于32元/吨 |
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运行管理 |
自动化程度 |
高 |
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 |
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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 |
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操作管理人员数量 |
3人 |
6人 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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剩余污泥 |
无 |
剩余污泥脱水后回填至垃圾填埋场 |
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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) |
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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。