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        2. 淺談生活垃圾滲濾液膜法處理后濃縮液的處置研究

          • 發布日期:
          • 來源:低碳地產

          通過對生活垃圾滲濾液成分來源分析,對膜法處理垃圾滲濾液給出了分子量膜分離的基礎,并通過RO后濃縮液電解試驗、納濾分離試驗、氨吹脫試驗進行的水質化驗,分析了RO后濃縮液電導率影響成分,在此基礎上提出了細水霧蒸發處理RO濃縮液的處置方法。

          一、濃縮液處理問題的提出

          生活垃圾滲濾液作為一種高濃度難處理的污水,現在比較成熟的工程技術工藝有MBR+NF、MBR+單級DTRO、兩級DTRO,基本能夠持續的保證達標排放。其中MBR+NF工藝更依賴于前級膜生物反應器生化處理的效果,即當生化處理效果不好時,NF不能完全保證出水達標(COD、氨氮)。相比較而言MBR+單級DTRO能持續保證出水達標,即使在生化效果出現偏差時,DTRO也能做到較強的后續保障。

          而用膜法處理污水,必然存在濃縮液的問題。而工程中追求更高的清水產出率(濃縮比更高),則使產生的濃縮液更難處理。碟管式反滲透技術由于可直接應用于垃圾滲濾液,進行兩級處理后,排放即可持續達到標準要求。雖然解決了生化法工程構筑物多周期長的缺點,但由于其比其他反滲透膜裝置有更高的濃縮比,從而使其濃縮液問題更為突出。

          為使膜法處理在垃圾滲濾液處理中更為有效和合理,有必要對后續濃縮液的處理展開工程化研究。

          二、膜法所需成分分析

          通過對中國部分城市的垃圾成分調查,從垃圾滲濾液各種成分的來源可以看出,有機污染物的一部分來自廚房垃圾各種植物纖維、蛋白、脂肪、各種糖,很明顯這一部分應是易降解部分;有機污染物的另一部分來自于人工聚合物(化纖、塑料、橡膠),而無機鹽類則主要來自于泥沙和灰塵。

          因此垃圾滲濾液有機污染物構成的復雜成分的應是由糖類、動植物蛋白、脂肪、聚合物溶于水的分子態和降解過程中間過程有機物,以及細菌和酶類蛋白質有機物的混合物。根據近幾年實驗表明微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)在滲濾液處理中可以起到各自的攔截作用。NF和RO分離后的滲濾液濃縮液,相比較而言可生化有機物質少,而重金屬離子、鹽類等對微生物具有毒害作用的物質增多,從而導致生化進行性很難。

          三、RO處理后濃縮液的研究

          反滲透(RO)技術在垃圾滲濾液污水處理領域,實現了排放高水質,同時最大限度的實現了污染物和水的分離,是垃圾滲濾液污水實現減量化最為可靠穩定的工程技術之一。為使RO這一技術的工程應用更為完善,尋求在物化技術領域有更大的突破,對碟管納濾(DTNF)技術進行了深入的研究。經過RO實際工程應用的表現,經過分析得出如下結論:

          (1)濃縮液PH值為堿性,透過液為酸性可知所用RO膜帶負電荷,

          (2)濃縮分離效率依次為高分子有機物、鹽、氨氮。

          四、RO濃縮液電導率和氨氮分析

          在垃圾滲濾液中,有機和無機污染物共存,以懸浮、膠體、溶解分子態和溶解離子態形式存在。經過RO預處理后,濃縮液中懸浮物質大量減少,過量飽和溶解分子態氣體會在濃縮液池析出(硫化氫、甲烷、氮、氧等);同時由于阻垢劑和加酸處理,溶解離子態物質大量增加(電解質鹽類、銨根、負離子酸根、氫氧根等),高分子有機污染物與阻垢劑和酸作用,溶解度增加、電荷化增加。

          通過對濃縮液試驗水質化驗數據分析,濃縮液中有機污染物、氨氮、鈉、鈣對電導率的貢獻是不同的。

          五、細水霧蒸發處理RO濃縮液的處置原理和方法

          1、水的蒸發速率取決于三個因素

          溫度高低、液面面積大小、空氣流動快慢。如果液體的溫度升高,分子的平均動能增大,從液面飛出去的分子數量就會增多,所以液體的溫度越高,蒸發得就越快;液體表面面積增大,處于液體表面附近的分子數目增加,因而在相同的時間里,從液面飛出的分子數就增多,所以液面面積增大,蒸發就加快;當飛入空氣里的汽分子和空氣分子或其他汽分子發生碰撞時,有可能被碰回到液體中來。如果液面空氣流動快,通風好,分子重新返回液體的機會越小,蒸發就越快。

          水霧蒸發首先是將水打成水霧,從而使水體液面面積最大化,引入風從而進一步加大液體的蒸發速率。從原理上講,犧牲部分加熱溫度,而加大另外兩個因素,可以取得同樣的效果。

          2、水霧蒸發本身可以致冷

          在水的霧化區,當流動空氣(風力)與水霧接觸時,即發生一次蒸發,一次蒸發氣帶走熱量,使水霧和周圍空氣變冷。在此部位設置換熱裝置,一是初步提升水霧溫度,二是被冷卻的水流可用于后段氨蒸餾的冷卻。

          3、出水水質決定于水霧的蒸發比

          水霧實際上還是液體狀態,在風力和溫度作用下,水分子逸出,成為氣態,從而使水霧中小水滴的體積進一步縮小或完全蒸干溶質析出。從這一蒸發過程分析,出水由兩方面組成:一是氣態水分子冷凝水,二是水霧蒸發過后的濃縮液。因此只有當氣態水分子冷凝水占大比重時,水質才會有大的改善。而這一點在此流程中是可控的,即控制水霧在蒸發區的停留時間。

          現在蒸發蒸餾方法沒有廣泛應用于水處理行業,最主要的原因之一是水的蒸發熱較大,1克水在37℃時完全蒸發需要吸熱2310.8焦爾熱量,100℃時的汽化潛熱為2257.2kJ/kg。水的汽化熱跟溫度有關,溫度越高,汽化熱越小。

          根據能量守衡定律,要蒸發掉相應數量的水必須要獲得相應的能量,因此理論上耗能不會減少。但是在水霧蒸發中用風機送風無疑把取之不盡的空氣作為了能源。正如前面講到的在霧化區當水霧遇流動的空氣時即會產生一次蒸發氣,一次蒸發氣的氣化要從周圍的空氣中吸取熱量,從而使空氣溫度降低。因此在兼顧處理效率的同時,適當增加一次蒸發氣的產量無疑會使能耗降低。方法是適當增加風量和溫度,以及增加水霧在一次蒸發區的停留時間。

          目前為止,在國內生活垃圾滲濾液行業中,還沒有十全十美的的處理工藝工程技術應用。因此在垃圾滲濾液處理行業正處于一個市場選擇的時期,隨著科學技術不斷發展和生活垃圾處理技術的日趨完善,細水霧蒸發處理RO濃縮液的方法也會得到廣泛的推廣和應用。

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