本文從膜法工藝在垃圾滲濾液處理過程中的主要功能出發,結合垃圾滲濾液項目中遇到的兩個反滲透項目典型故障案例進行介紹,指出垃圾滲濾液項目目前遇到的主要問題,并提出了相應的改進措施。
一、垃圾滲濾液危害與膜法垃圾滲濾液處理特點
垃圾滲濾液是高濃度有毒有害物質,具有成分復雜,有機物含量高且處理困難等特點,其對環境危害很大。目前主要處理垃圾滲濾液的方法有:并入城市污水廠處理、垃圾填埋場循環處理、到垃圾焚燒發電廠焚燒,廢渣再處理等。膜法工藝因其設備簡單,操作方便及出水水質較好等特點,在垃圾滲濾液處理過程中得到廣泛的應用。
二、常見膜法處理工藝簡介
目前常見的膜法垃圾滲濾液處理工藝主要為:生化法(A/O或A2/O)+MBR/管式超濾+納濾+反滲透(+DTRO)。在常見的膜法垃圾滲濾液處理工藝中,各工藝的主要功能如下:
(一)非膜法工藝(如傳統的生化法或一些厭氧/好氧反應器等)通常做為膜法工藝的預處理工藝;
(二)MBR:MBR工藝是整個垃圾滲濾液處理系統的核心,是脫除垃圾滲濾液中有機物的主體之一。目前常見的MBR膜組件主要有板式膜組件和中空纖維膜組件,兩種MBR組件各有優缺點,板式MBR膜組件較中空纖維膜組件具有跨膜壓差低、污泥濃度較高、預處理要求較低、維護清洗頻率較低、無需反洗、操作相對簡單等優點;中空纖維MBR膜組件則具有裝填密度相對較高,膜池占地面積較小,膜組件設備投資較低等優點。垃圾滲濾液有機物濃度較高,在相同的污泥負荷情況下,MBR膜池內活性污泥濃度越高,也就意味著其處理有機物能力越強。
(三)超濾:超濾能有效分離污水中的微生物和沉淀物,也能脫除廢水中一部分分子量較大的有機物。垃圾滲濾液經過生化法處理,其含有的污染物濃度仍然較高,進入超濾工藝的水往往具有較高的濁度、色度、COD以及較重的味道,因此,在垃圾滲濾液處理工藝中的超濾(常見管式超濾)作為MBR后處理,為NF和RO預處理,可進一步去除水中雜質,確保后續工藝的穩定運行。
(四)納濾:納濾工藝可以去除MBR或超濾工藝產水中的絕大部分有機物和多價無機鹽,其產水基本達到排放標準。納濾工藝的濃水一般回流到垃圾填埋場或者進一步蒸發處理;納濾系統回收率一般比較高(80%—85%),且進水有機物含量較高,這導致了納濾面臨膜污染和結垢的問題,納濾處理膜元件壽命較低。目前大部分納濾工藝產水的水質都不滿足反滲透進水要求,一般都會帶有較高的色度以及難聞的味道,處理效果不理想。
(五)反滲透:反滲透工藝在滲濾液處理工藝中主要起到降低外排水電導率和有機物含量的作用,還可以大幅度截留垃圾滲濾液中離子態氮,降低產水中的總氮值,使排放水達標。現場反滲透使用存在以下問題:
1.濃水回流增大系統回收率:反滲透或納濾工藝往往考慮濃水回流的方式來提高系統回收率,很多垃圾滲濾液處理系統也采用了兩段式濃水回流的納濾或反滲透工藝,由于垃圾滲濾液進水具有高含鹽量和高有機物的特點,致使濃水回流導致納濾或反滲透系統進水進一步惡化,加速膜污染的速度,進而影響了膜元件的使用壽命。
2.段內循環增壓泵的使用:在垃圾滲濾液處理現場,很多反滲透處理系統都設置了單段濃水回流,這樣做可增大膜元件進水側流速,防止污染物沉積污染膜元件,但濃水大量回流又會加劇膜污染,導致膜清洗頻繁,影響膜元件壽命。
3.儀表設置存在問題:在現場調查的垃圾滲濾液項目中,有一些系統設置監控數據往往存在問題,如兩段式系統僅設置進水和濃水壓力表,段間壓力不能監控;或者單支膜殼設置段內循環增壓泵,但無法檢測該支膜殼進膜的壓力及電導率等,這都會造成無法及時發現膜系統故障,最終導致膜元件的嚴重污染或損傷。
三、生活垃圾填埋污染控制標準
部分垃圾填埋場是通過膜法來去除滲濾液中的有機物,解決滲濾液處理過程中COD排放不達標的問題。我國制定的生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889—2008)對污染物排放做出相關規定,參考表1:

四、垃圾填埋場故障介紹
下面結合兩個典型故障案例介紹一下垃圾填埋廠項目反滲透系統所面臨的主要問題,參考表2:

案例1是典型的垃圾滲濾液處理過程中由于回灌導致的膜系統無法正常運行的案例。這類情況常發生于處理后的濃水無法外排或處理的垃圾滲濾液項目中,最終結果往往由于進水含鹽量過高,導致反滲透膜系統無法繼續運行,這個情況一般在2—3年左右就顯現出來。根據現場調查,現場采用電導率為2000—3000us/cm的水源模擬初期設計反滲透進水時,反滲透產水電導率及產水量基本正常,但切換至垃圾滲濾液后,脫鹽率大幅度降低。見表3:

膜殼產水量過低無法在流量計上顯示,單支膜殼產水電導率因膜表面發生濃差極化導致產水電導率快速升高,這是由于循環泵設計導致濃水回流超出原有系統設計范圍,從而導致嚴重的濃差極化。通過對膜元件性能檢測結果發現,盡管膜元件已使用近3年且外觀有較多污染痕跡,但膜元件在標準檢測條件下的脫鹽率衰減不顯著。
五、垃圾填埋場故障淺析與改善建議
通過現場調查發現垃圾填埋廠膜法滲濾液處理項目存在以下問題:
(一)膜污染較快,清洗頻繁,運行故障較多,膜元件壽命普遍較短。
(二)設備、管道以及儀表腐蝕比較嚴重。
(三)濃水回灌導致進水含鹽量逐年提高,最終導致反滲透膜系統難以運行。
(四)反滲透系統自身的濃水回流是導致垃圾滲濾液項目膜元件壽命較低的重要原因。
(五)現場儀表設置不能滿足設備運行監控的需要。
從垃圾填埋廠運行項目的調查結果來看,需考慮從以下幾方面進行改善:
(一)設備及儀表的及時檢測與更換,確保系統監控數據的準確。
(二)對于無法外排濃水的項目,可以考慮采用蒸發結晶的方法,經高濃度廢水轉化為固體廢棄物處理。如果后續有垃圾焚燒項目,可以將最終濃水引致焚燒爐焚燒處理。
(三)及時進行化學清洗,如無法恢復系統性能,則考慮更換膜元件,確保各工段水質合格。
(四)面對高含鹽量導致的系統故障,可考慮更換為海水膜或高壓反滲透膜,并改造設備如高壓泵、耐壓管路、儀表量程和藥劑。但這只是臨時解決方案,因為隨著濃縮液的不斷回灌仍會使含鹽量過高,導致反滲透系統無法運行。因此解決循環液濃縮問題需考慮將其外運或者轉換為固體廢棄物排出,避免系統內無限循環濃縮。
(五)可考慮采用高級氧化技術處理反滲透或納濾濃水,降低回灌水或后續蒸發結晶進水中的有機物含量。
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