內(nèi)容摘要：隨著經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和城市規(guī)模不斷擴大，傳統(tǒng)的城市生活垃圾滲濾液處理已無法滿足新形勢下的環(huán)保要求。根據(jù)城市生活垃圾處理無害化、減量化和資源化的基本原則，“零排放”是解決城市垃圾滲濾液的最佳方法。然而垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，此水特點：具有高COD、高氨氮、高金屬含量、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)、水質(zhì)復(fù)雜、具有強烈惡臭、危害性大的特點。處理起來特別復(fù)雜。經(jīng)過多道工序最終超濃母液仍然無法處理。現(xiàn)提出一種真空低溫蒸發(fā)處理技術(shù)解決超濃母液。徹底解決垃圾滲濾液零排放的問題。
01 垃圾滲濾液形成原因與危害
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市的急劇擴張和人民生活水平的不斷提高，城市垃圾數(shù)量逐年增加，目前，國內(nèi)城市垃圾的主要處理為衛(wèi)生填埋法，我國超過90%以上的城市垃圾是用填埋法處理的。在城市垃圾填埋過程中由于壓實和微生物的分解作用以及厭氧發(fā)酵等多種代謝作用，垃圾所含的污染物將隨水分溶出，并與降水、徑流等一起形成高濃度有機廢液，即垃圾滲濾液，滲濾液是垃圾填埋過程中產(chǎn)生的二次污染，可使地面水體缺氧、水質(zhì)惡化、富營養(yǎng)化，威脅飲用水和工農(nóng)業(yè)用水水源，使地下水喪失利用價值；經(jīng)濟有效處理垃圾滲濾液，是城市環(huán)境中亟待解決的難題。國內(nèi)從2003年到2020年垃圾滲液的產(chǎn)量見表1。
02 垃圾滲濾液目前處理的方法
目前國內(nèi)處理垃圾滲濾液主要方法包括生物法和物理化學(xué)法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘。生物法適合水質(zhì)穩(wěn)定的現(xiàn)場。一般新的垃圾填埋場適合生物法處理。
物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法。物化法不易受水質(zhì)水量變動的影響，出水水質(zhì)穩(wěn)定。尤其對BOD5/COD比值較低(0.07-0.20)難以生物降解的垃圾滲濾液有較好的處理效果，一般老齡化的垃圾填埋場滲濾液多采用以物化法為主的處理技術(shù)，現(xiàn)階段垃圾滲濾液物化處理技術(shù)以膜過濾和蒸發(fā)技術(shù)為主，采用膜法為主的滲濾液處理技術(shù)運行過程中會產(chǎn)量大量的膜后濃縮液（一般占進液總量的30-50之間），因此該技術(shù)在垃圾滲濾液治理上的應(yīng)用逐漸受到限制。蒸發(fā)處理技術(shù)因其可以實現(xiàn)垃圾滲濾液的全量化處理，所以其逐漸被用戶接受和認可，并有發(fā)展成主流處理工藝技術(shù)的趨勢，發(fā)展前景廣泛。
但無論采用什么形式的蒸發(fā)系統(tǒng)，運行過程中都會產(chǎn)生一定量的超濃濃縮液，由于這部分超濃母液含鹽量高（一般TDS含量大于30%）、有機污染物質(zhì)濃度高，氨氮濃度高以及其他各類污染物質(zhì)濃度均比較高，處理及其困難，這個問題一直是制約垃圾滲濾液全量化處理的重要因素。部分項目采取將超濃母液回灌質(zhì)垃圾填埋區(qū)的方式進行處理，但是回灌會帶來新的問題（1）大氣污染。超濃母液回灌處理不當(dāng)會造成惡臭氣體揮發(fā)，從而導(dǎo)致周圍大氣環(huán)境質(zhì)量下降，造成二次污染；（2）高鹽、高濃母液回灌會嚴重破壞垃圾堆體生化系統(tǒng)，導(dǎo)致堆體逐漸失去生物降解功能，對垃圾填埋場安全穩(wěn)定運行帶來不可估量的惡劣影響；（3）出水水質(zhì)惡化。由于垃圾填埋堆體失去了原本的生化降解功能，逐漸導(dǎo)致堆體產(chǎn)生的垃圾滲濾液中有機物濃度和含鹽量等污染物濃度大幅度上升，造成垃圾填埋場滲濾液處理系統(tǒng)運行困難。
03 超濃母液處理辦法與技術(shù)研究
超濃濃縮液是一種高鹽、高COD、高氨氮復(fù)雜的廢水（如下表2），此種廢水是垃圾滲濾液多步物化法和生物法提濃得到的，已經(jīng)難以再繼續(xù)處理下去了，本文將針對此種超濃濃縮液提出處理技術(shù)和研發(fā)方向，徹底解決垃圾滲濾液處理問題。列舉國內(nèi)幾個經(jīng)典垃圾填埋場中的超濃濃縮液指標(biāo)見表2。
通過觀察表2數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)超濃濃縮液中含有大量的鹽、有機物等污染物質(zhì)，僅能通過穩(wěn)定化固化或者繼續(xù)蒸發(fā)的處理辦法達到處理目的。穩(wěn)定化固化是通過攪拌的方式向母液中加入大量的固化劑、穩(wěn)定劑、螯合劑等成分，攪拌后混合后進行長時間的氧化以使其達到穩(wěn)定化固化的目的，但是該方法需要投加的固化劑、穩(wěn)定劑和螯合劑較多，終端產(chǎn)物增容比較大（一般高達1.5以上），運行成本較高，裝備水平差，工作環(huán)境惡劣，因此不適合推廣使用。而我司設(shè)計研發(fā)的真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)具有裝備水平高，自動化程度高，運行過程中不需要投加其他成分，終端固體產(chǎn)品含水率低等優(yōu)點。
下圖（圖1）為超濃濃縮液處理工藝，該工藝由預(yù)熱設(shè)備、固化設(shè)備和負壓系統(tǒng)三部分組成。超濃濃縮液經(jīng)由預(yù)熱系統(tǒng)流入固化設(shè)備，濃縮液在固化設(shè)備內(nèi)完成固液分離（液體以二次蒸汽形式逃逸固化設(shè)備，固體留在設(shè)備中），二次蒸汽經(jīng)過換熱冷凝成水儲存在水罐中。真空泵維持系統(tǒng)負壓。
3.1 預(yù)熱設(shè)備
超濃濃縮液經(jīng)過預(yù)熱設(shè)備與固化設(shè)備內(nèi)的生蒸汽冷凝水進行熱交換，使系統(tǒng)更加節(jié)省能源。
3.2 固化設(shè)備
固化設(shè)備是我公司自主研發(fā)的一種高效干燥熱備。它能很好的解決能很粘黏、堵管等問題。超濃濃縮液經(jīng)過真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)處理后得到的固化產(chǎn)物含水率可達5-25%，符合城市垃圾填埋場填埋要求。
3.3 負壓系統(tǒng)
負壓系統(tǒng)由板片式換熱器和真空泵組成，固化設(shè)備產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過板片換熱器進行換熱，冷凝成液體。最終流到水罐中，真空泵維持系統(tǒng)負壓。
從表2可以看出，超濃濃縮液中有約60%左右的水。根據(jù)鹽的沸點比水沸點高的特性，選用不同溫度對超濃濃縮液進行蒸發(fā)：85℃、75℃、65℃55℃。因為壓力與溫度度是一一對應(yīng)的，在控制系統(tǒng)中控制壓力遠遠要比控制溫度方便。所以我們選出對應(yīng)壓力-0.043MPa、-0.062MPa、-0.076MPa，-0.085MPa。在此時實驗中我們通過控制閥門進行實驗，得到以下數(shù)據(jù)：
從上面的數(shù)據(jù)可以看出，隨著蒸發(fā)溫度降低，曲線都成下降趨勢，尤其是在75-85攝氏度之間下降較為明顯。后期溫度下降至最低點。經(jīng)過計算，在溫度為85℃（對應(yīng)壓力-0.043MPa）蒸發(fā)時，湖北、安徽等地COD、氨氮、鹽分去除率在都在約90%左右，而在55℃（對應(yīng)壓力-0.085MPa）蒸發(fā)時去除率COD去除率基本在99%左右，氨氮去除率基本在96%-99%左右，鹽分去除率也在99%左右，所以溫度越低COD、氨氮等的去除率越低去除率越高。但在工程生產(chǎn)中，蒸發(fā)溫度過低會給工廠冷卻系統(tǒng)帶來很大壓力。所以一般最低溫度在55攝氏度左右。
04 結(jié)論
4.1蒸發(fā)溫度越低、去除率越高。
4.2采用負壓蒸發(fā)可以完全解決零排放問題。
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