垃圾渗滤液处理低耗技术实践

1垃圾渗滤液处理低耗技术实践宋灿辉王武忠王元珞摘要通过对垃圾渗滤液处理工艺技术的不断实践摸索，在渗滤液处理MBR工艺中进行优化采用苏科环保的PTFE膜，克服了以往浸没式MBR在渗滤液处理中断丝严重，寿命短，清洗频繁，维护麻烦等的所有缺陷，并避免了采用外置式管式超滤的高能耗和不稳定性。总结渗滤液处理的经验和教训，开发出建设投资低、运行费用低、污染物去除率高、运行稳定的“二低一高一稳定”的“预处理→高效厌氧→A/O膜生物反应器→深度处理”工艺，在提高渗滤液处理工艺稳定性的同时，吨水投资成本下降了15%以上，吨水处理成本降低了近10元/吨。关键词渗滤液低耗MBRMSWleachatelowconsumptionprocessingtechnologypracticeSongCan-huiWangWu-zhongWangYuan-luoAbstractByconstantlypracticingofMSWleachatetreatmentprocess,hasovercomepreviousSubmergedMBRinleachatetreatmentallthedefectsbyusedPTFEmembranemadeinSUMITOMOELECTRICinleachatetreatmenttechnologyMBRprocess,forexample:severesilkfracture,shortageservicelife,frequentcleaning,troublemaintenanceetc.,andavoidhighenergyconsumptionandunstableoperationinusingtubularmembranesinexternalMBRprocess.HangzhoujinjiangGroup,summarizestheexperiencesofleachatetreatmenttechnology,developedthepretreatment+highefficiencyanaerobic+A/OMBR+deepprocessing”processwithlowconstructioninvestment,lowoperatingcost,highremovalrateofpollutantandrunningstability,notonlyimprovethestabilityofthetreatmentprocess,butalsoinvestmentofonetonwatercostsfellbymorethan15%,onetonwatertreatmentcostwasreducedbynearly10yuan/ton.KeywordsLeachatelowconsumptionMBR作者简介：宋灿辉，（1981-），男，硕士，中国绿能技术总监，工业污水处理MBR专家，[e-mail]1.概述生活垃圾焚烧厂渗滤液是一种污染物成分复杂，含有高浓度有机物和盐分等其他有害污染物的废水，生活垃圾渗滤液处理工艺，应根据进水水质特点、排放标准要求、污水处理的规模，结合当地自然和社会经济等条件综合分析确定，并应具备以下两个重要特点：（1）高负荷污水处理能力；（2）能够适应不同季节、不同年份渗沥液水质、水量的波动，工艺能保证出水的稳定性。目前在渗滤液处理行业满足以上要求的工艺有：多效蒸发工艺、碟管式反渗透工艺和传统的生化+物化工艺。2.行业技术分析目前较为普遍接受的技术观点为：(1)采用“生化+物化”工艺技术处理渗滤液，生化处理过程可以有效地降解、消除污染物，但受不可生化降解残余物存在的限制，一般仅可以达到三级排放标准。(2)直接采用“高压膜分离”工艺技术处理渗滤液，膜分离处理过程可以有效地分离水与污染物，可以达到要求的排放标准，但由于膜分离处理不能降解、消除污染物，相应地会产生大量更难处理、处置的浓缩液。(3)综合采用“生化+物化+膜分离”工艺技术处理渗滤液，可以达到一级排放标准。其中，生化处理过程可以有效地降解、消除污染物，膜分离处理过程可以有效地分离去除不可生化降解的残余污染物，但也会产生浓缩液，但是可通过一定的物化处理措施来提高处理效果。(4)由于渗滤液高COD、高氨氮及可生化性好，采用预处理+UASB+AO/MBR+NF工艺，可以满足出水达标排放。表1主要设备比较项目UASB+MBR+NF工艺两级DTRO工艺1流程工艺流程较多，相对复杂，生化结合物理过程流程较为简单，主要为物理过程2药剂所用药剂相对较多反渗透膜清洗上要耗费大量药剂3土建土建相对较大工艺简单，土建少4设备设备相对便宜，膜磨损较小膜损耗大，设备使用成本较高5动力动力较小能耗高6操作操作较为复杂操作简单7出水水质水质在任何情况下都能稳定达标氨氮容易超标，尤其在进水负荷较高时8污泥污泥处置安全可靠污泥处置较少9浓液浓缩液处置小，可靠浓缩液处理困难10适用范围适用各种场合不适用于氨氮高废水3.渗滤液处理工艺分析3.1工艺流程传统渗滤液处理工艺流程图见图2图2渗滤液处理工艺流程Fig.2leachatetreatmentprocess3.2工艺流程说明渗滤液进入调节池前先经过过滤和沉淀去除渗滤液中的纤维丝和泥沙等无机物，并在调节池出口处加热到厌氧要求温度，通过在综合罐中调节PH值和营养温度等，再用泵提升进入厌氧反应器底部，以一定流速自下而上流动，厌氧过程产生的大量沼气起到搅拌作用，使污水与污泥充分混合，有机质被吸附分解；所产沼气经由厌氧反应器上部三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的污水进入三相分离器的沉降区，沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，含有少量较轻污泥的污水从反应器中部排出。厌氧反应器处理后的出水，进入MBR系统进一步的处理，为了确保系统的稳定性，将生化系统和MBR系统分别独立设置。厌氧出水首先进入生化系统，由反硝化池和硝化池组成，污水中含有碳、氮和磷等元素的有机物经过生物降解得到有效去除。硝化池采用鼓风微孔曝气，在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，通过循环泵循环回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的。生化池出水进入MBR系统中进行固液分离，产水进入下一阶段NF处理，分离的污泥通过循环泵回流至生物反应器内，其中的污泥浓度可达到10～15g/L，处理效率大幅度提高，主要污染物COD、BOD和氨氮得到有效降解，出水水质好。MBR产水进入纳滤NF，NF的作用是截留那些不可生化的大分子有机物COD及部分盐分，纳滤的清液可以达到很低的COD和盐分浓度水平。3.3工艺流程分析国内目前垃圾渗滤液处理成本大概在40元/吨左右，投资建设成本大概为吨水8-10万元。如此高的运行和投资成本为环境污染防止的有效推广增加了困难。分析可知，渗滤液处理运行成本主要组成为电费和设备折旧，通过对工艺流程的分析，运行成本居高不下的主要原因为在MBR工艺部分大部分采用外置式超滤膜MBR的电耗和折旧较大，即采用外置式管式超滤膜使得渗滤液处理成本增加了10元/吨左右。虽然采用外置式管式超滤膜具有：污泥浓度高，清洗维护方便，不存在断丝等问题。避免了以前浸没式MBR在渗滤液中应用的缺陷：系统清洗维护麻烦，断丝率高导致出水浑浊等缺陷。通过研究发现，在渗滤液处理中放弃浸没式MBR工艺而采用外置式MBR工艺主要原因是没有合适的过滤膜可以用在浸没式MBR中。通过对国内和进口微滤超滤膜进行中试对比研究后，最终选定采用日本住友电工的PTFE膜组件作为渗滤液MBR膜组件，由于住友聚四氟乙烯膜是目前世界上唯一的PTFE中空纤维膜组件产品，是目前在超滤膜中最好的材料。相比其他国内或者国外进口PVDF等超滤膜，具有如下优点：（1）优良的化学药剂耐受性能，PH范围1-14，高通量恢复率。（2）永久亲水性，优良的抗污染性。（3）高孔隙率（max90%），高流量，（4）抗80N以上的高强度拉伸。在MBR中使用了聚四氟乙烯超滤膜后，并对MBR工艺上做了优化，将膜池同生化系统独立设置，除了避免了以往浸没式MBR系统断丝严重、寿命短、清洗频繁、维护麻烦等缺陷外，能耗大大降低，而且系统稳定性也有了很大提高。4.内置式PTFEMBR系统在渗滤液处理应用4.1工程案例分析通过对云南绿色能源有限公司渗滤液处理站200吨/天MBR系统改造工程前后对比分析。以前采用外置式管式MBR系统，运行半年后出现膜管破裂，通量下降，能耗高等问题，由于通量下降较大，于2011年对MBR系统进行了改造，采用了内置式MBR，膜选用住友电工的聚四氟乙烯膜，运行一年多，通量几乎没有损失，大半年进行一次半离线清洗，清洗维护方便且用药量少，运行稳定性大大提高，能耗降低近10元/吨。V6V7V8V9V1V2V3V4V5V10V11V12V13V14V15V16V17V18V19V20V21V22V23图3MBR工艺流程图图4云南绿色能源有限公司MBR系统图5外置式管式膜MBR系统4.2PTFE膜和管式膜在渗滤液MBR应用对比按150m³/d垃圾渗滤液处理量算，PTFE膜和目前流行的其他材质超滤膜的差别如下：1.运行能耗低：聚四氟乙烯膜由于其特有的膜丝优越性，运行负荷容量只是一台0.75KW左右的低吸程抽吸泵抽吸即可；而管式膜的进水泵和高流速的循环泵运行负荷大概为80KW左右；按照每年300天运行时间计算，年可节省能耗：79*24*300=568800度，按照工业用电0.75元计算，年运行费用可节省：0.75*568800=426600元；2.使用年限长：聚四氟乙烯质保5年，实际使用年限可长达15年；而管式膜一般质保1年，使用年限3~5年；使用寿命是管式膜的2倍。3.设备初期投资低：聚四氟乙烯膜由于其膜丝的超强优越性，无需多余配套，预期设备初期总体投资（含膜主体、泵、清洗系统和控制系统）总造价较管式膜低10~15%；4.控制简单：聚四氟乙烯膜无需像管式膜那样需要反洗和CEB（化学分散洗）；整个系统控制相对管式膜简单，自动化集成度比较高，故障率低；而管式膜由于其膜的性能决定需要平时运行过程中进行反洗和CEB（化学分散洗）来恢复其通量，则控制系统相对复杂，故障率高，容易出问题；5.进水要求低：聚四氟乙烯膜对好氧进水水质要求相对较低，有些杂质和颗粒都无关紧要；而管式膜要求相对较高，几乎不能有任何一些杂质进入管式膜系统，其前面需设预处理，增加蓝式过滤器，若系统中杂质较多时，蓝式过滤器很容易污堵和破裂，需经常拆卸，大大增加了现场工作人员的工作量，稍有不慎，不及时清污，容易引起蓝式过滤器的破裂，进而引起管式膜管的完全堵塞，引起对管式膜的致命损伤；6.耐药性好：聚四氟乙烯膜由于是全球唯一的聚四氟乙烯材质膜，可耐强酸强碱，清洗PH范围相当广0~14；而管式膜目前均为PVDF材质，其耐PH范围仅为3~11；7.膜通量的恢复性好：聚四氟乙烯膜由于其超强的耐药性，以及永久的亲水性，清洗后通量基本可以完全恢复；年通量衰减不超过2%，而管式膜PVDF材质由于其较弱的耐药性，清洗往往不彻底，通量恢复较差；表3超滤膜对比序号项目PTFE膜管式膜其他进口PVDF膜1材质PTFEPVDFPVDF2通量m3/m2/d0.3-0.81.0-1.40.2-0.43操作压力-0.2bar6.0bar-0.2bar4膜孔径0.1μm0.05μm0.1μm5能耗低，高，需要大流量的循环低，不需要大流量的循环6抗拉强度80101-107化学耐久性强一般差8清洗周期5个月1个月半个月9清洗强度小，基本使用在线清洗大，需要阶段性拆开膜组件清洗周期频繁，工作量大10使用寿命10年以上3-5年1-3年11操作管理简单，较简单，简单，由此得出，在渗滤液处理中应该打破传统观念，在治理防治污染的同时，也需要从节能降耗的思路出发，从渗滤液处理工艺的本质出发进行创新，不能因为以前普通中空纤维膜出现问题就全盘否定浸没式MBR工艺，应该抓住主要矛盾，从膜组件本身上解决问题外，在M