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针对垃圾渗滤液氨氮浓度高,可生化性差,营养比例严重失调等特点,本文研究采用多孔陶瓷膜+两级反渗透处理垃圾渗滤液,首先考察陶瓷膜和反渗透膜在不同工艺条件下的膜通量、脱盐率、COD和NH3-N去除率的变化规律,对膜工艺条件进行选择与优化,为膜分离技术在垃圾渗滤液处理领域中应用提供运行依据。然后运用实验所得工艺条件分别察多孔陶瓷微滤膜、一级反渗透和二级反渗透对渗滤液COD、NH3-N、电导率及相应去除率与运行时间的关系以及整个工艺的出水效果。为了保证整个工艺的出水效果及运行稳定性,还重点考察了多孔陶瓷膜和一级反渗透系统清洗周期和方法。陶瓷膜与一级反渗透膜的浓缩液采用回灌处理,二级反渗透浓缩液回流至稳定塘,经济有效的解决浓缩液二次污染问题。最后通过柳州立冲沟垃圾填埋场污水处理设施和南宁城南垃圾填埋场污水处理实际工程的处理数据进行验证。
经过40~60d,COD的自然降解率达到49%~75%,说明有一定贮存容积的稳定塘对于渗滤液水质水量的稳定和降低后续处理工艺负荷有很大益处。采用多孔陶瓷微滤膜处理垃圾渗滤液,膜通量随压力增大而增大,随温度的升高而增加,适宜的操作压力和温度可选择0.2~0.3MPa、50℃。pH值改变对COD、电导率的去除率影响很小。pH增加时,膜通量降低。垃圾渗滤液适宜pH值范围应为5~6。最初的膜通量衰减较快,45min衰减到22.0L·m-2·h-1,120min基本稳定在20~21L.m-2.h-1。运用变频调速技术,可获得最佳速度参数,提高微滤系统效率。采用碱洗+酸洗的联合清洗方法膜通量可恢复到新膜渗透通量的94%。
采用超低压反渗透膜处理垃圾渗滤液,不同压力条件下对应某一输出频率存在最大膜通量。在输出频率变化方面,压力高的最大膜通量滞后于压力低的最大膜通量。运用变频调速技术,可实时解决操作压力与泵送流量的对应关系,确定最佳流量参数,提高反渗透系统运行效率;膜通量和脱盐率随压力增大而增大,但其增长速度减缓,适宜的操作压力可选择0.8~0.9MPa;pH值改变对COD、NH3-N的去除率影响较小,对脱盐率影响较大。pH值增加时,膜通量降低。垃圾渗滤液适宜pH值范围应为7.5~8.5。膜通量和脱盐率随进水电导率的增加而降低,进水电导率应〈18ms·cm-1。
经过陶瓷微滤预处理后,出水的COD、NH3-N去除率、脱盐率分别维持在50.3%、30.2%、30.1%以上;经过一级反渗透处理后,出水的COD、NH3-N去除率、脱盐率分别维持在94.8%、91.3%、81.6%以上;经过二级反渗透处理后,出水的COD、NH3-N去除率、脱盐率分别维持在80.1%、81.3%、85.1%以上。
两级反渗透对COD去除率大于99%,NH3-N和TP去除率大于98%,总铬和六价铬去除率大于99.9%,重金属离子去除率均大于99%,各项指标满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)。一级反渗透系统清洗周期为400min,回收率控制在65%~70%,先碱洗后酸洗的方法更有利于反渗透膜通量的恢复,膜通量可恢复到新膜渗透通量的95%。.
膜处理产生的浓缩液进行回灌处理,在好氧和厌氧条件下COD去除率分别为92%和80%~88%,NH3-N去除率分别为93%~99%和90%。回灌浓缩液的水力负荷从12.5mL·L-1·d-1上升到75mL.L-1.d-1,厌氧条件下COD去除率从90.60%下降到66%,NH3-N去除率从90.72%下降到74.9%;好氧条件下,COD去除率从94.39%下降到75.75%,NH3-N去除率从98.14%下降到90.11%。随着回灌次数的增加,COD和NH3-N去除率升高。好氧回灌比厌氧回灌对垃圾和渗滤液有更好的降解和去除效果,抗水力负荷变化的能力强并有效的抑制回灌初期有机酸积累和后期氨累积的现象,也更有利于COD、NH3-N的去除和填埋层的稳定。