MBR-納濾工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

[摘要]對垃圾滲濾液性質(zhì)及處理工藝進(jìn)行闡述和總結(jié)，重點(diǎn)介紹MBR-納濾工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用及機(jī)理。

[關(guān)鍵詞]MBR納濾

近年來隨著城市生活垃圾填埋場的不斷建設(shè)，垃圾滲濾液的處理問題也日益凸顯出來，垃圾滲濾液對垃圾場周圍的水體環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，如何處理垃圾滲濾液成了一個(gè)需要迫切關(guān)心的問題。為了更好地控制垃圾滲濾液產(chǎn)生的影響，國家環(huán)保部于2008年4月頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16899-2008)，對新建垃圾填埋場滲濾液出水COD標(biāo)準(zhǔn)限值由100mg/l調(diào)整為60mg/l。為滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，本文推薦采用MBR-納濾處理的工藝進(jìn)行垃圾滲濾液的處理。

1垃圾滲濾液的性質(zhì)

填埋垃圾在生物降解過程中產(chǎn)生的液體和各種滲入填埋場的水混合后，如總量超過了填埋場垃圾的極限含水量，多余部分就以滲濾液的形式排出。垃圾滲濾液中含有高濃度的有機(jī)物及重金屬離子。滲濾液中的主要污染物指標(biāo)有COD、BOD、氨氮、SS、pH、細(xì)菌、大腸菌群等。垃圾滲濾液水質(zhì)的特點(diǎn)見表1。

表1垃圾滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)

指標(biāo)特點(diǎn)

色味呈淡茶色或暗褐色，色度一般在2000～4000之間，有較濃的腐敗臭味;

pH值填埋初期pH為6～7，呈弱酸性;隨著時(shí)間的推移，pH可提高到7～8，呈弱堿性

BOD5隨時(shí)間和微生物活動(dòng)增加， BOD5也逐漸增加，填埋6個(gè)月至2.5年，達(dá)到最高峰值，此時(shí)BOD5多以溶解性為主，隨后BOD5開始下降，到5～6年填埋場穩(wěn)定化為止;

CODCr填埋初期CODCr略低于BOD5，隨著時(shí)間的推移，BOD5急速下降，而CODCr下降緩慢，從而CODCr高于BOD5。滲濾液中的BOD5/CODCr的比值較高，說明滲濾液較易生物降解，封場后2～5年中BOD5/CODCr的比值逐步降至0.1，后期難生化降解成分占主要。

SS一般多在300mg/l以下，垃圾填埋高度愈高，SS值下降。

P滲濾液中含磷量少，生化處理中應(yīng)適當(dāng)增加與BOD5相當(dāng)比例的磷。

重金屬生活垃圾單獨(dú)填埋時(shí)，重金屬含量很低，一般不會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)，但若與工業(yè)廢物或污泥混埋時(shí)，或填埋蓋土為酸性紅壤時(shí)，重金屬含量增加，超標(biāo)可能性大。

細(xì)菌滲濾液含有毒有害物質(zhì)及細(xì)菌病毒、寄生蟲等，大腸桿菌數(shù)量很大。

滲濾液水質(zhì)受垃圾組成、成份、填埋方式、季節(jié)、垃圾分解不同階段等諸多因素的影響，變化范圍較大。國內(nèi)部分地區(qū)垃圾滲濾液的水質(zhì)見表2。

表2國內(nèi)部分地區(qū)垃圾滲濾液水質(zhì)單位:mg/l，pH除外

BOD5CODCrSSNH3-NpH

漳 州200040003005006～9

宜 昌150030006003006～7

上 海200～40001500～800030～50060～4505～6.5

杭 州400～30001000～500060～65050～5006～6.5

廣 州400～25001400～5500200～600130～6006.5～7.8

2國內(nèi)垃圾滲濾液處理方式

國內(nèi)垃圾滲濾液常用的處理方法有回灌法、物化法和生化法。循環(huán)回灌法處理能力有限，操作環(huán)境差，不適于年降水量大的南方。物化法處理成本一般較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理。生物處理分為厭氧處理、好氧處理和好氧與厭氧結(jié)合處理法。目前生物處理法國內(nèi)應(yīng)用較多的一般為好氧和厭氧的組合工藝。組合工藝主要適用于高濃度垃圾滲濾液。在氨氮的質(zhì)量濃度較高的滲濾液處理工藝流程中，一般采用先氨吹脫，再進(jìn)行生物處理。組合處理工藝處理效率高，污泥沉淀性能好，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)成熟，已在廢水治理領(lǐng)域廣泛推廣，但是對于可生化性低，難降解的有機(jī)物以及毒性高的廢水，則處理效果較差。深圳下坪垃圾填埋場采用氨吹脫-厭氧生物濾池-SBR工藝，設(shè)備運(yùn)行良好，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

近年來，隨著膜技術(shù)的發(fā)展與推廣，反滲透成為處理垃圾滲濾液的主要方法，這是由于反滲透具有高效的截留污水中溶解態(tài)的無機(jī)和有機(jī)污染物的特性。但是在應(yīng)用過程中，反滲透的缺點(diǎn)和不足日益顯露，主要是操作壓力大，能耗較高，設(shè)備損耗大，維護(hù)管理困難。為克服上述缺點(diǎn)，減少操作難度，各國的研究者相繼把目光轉(zhuǎn)向了操作壓力較低、運(yùn)行管理方便的納濾技術(shù)，本文主要介紹MBR-納濾垃圾滲濾液處理工藝。

3MBR-納濾處理工藝

近年來，國內(nèi)MBR工藝處理垃圾滲濾液發(fā)展較快。由于MBR對垃圾滲濾液中的有機(jī)物進(jìn)行了生化降解，不存在濃縮液需要進(jìn)一步處理的問題，單一的MBR工藝出水不能達(dá)到國家二級以上的排放標(biāo)準(zhǔn)，往往需要配合NF、RO、活性炭等后續(xù)處理工藝以滿足新的滲濾液排放標(biāo)準(zhǔn)。目前青島小澗西垃圾填埋場、北京北神樹垃圾填埋場、佛山高明白石坳填埋場、哈爾濱西南垃圾填埋場等多家垃圾處理廠采用MBR十NF系統(tǒng)處理垃圾滲濾液，并取得了良好的處理效果，其中處理規(guī)模最大的為佛山高明白石坳填埋場，處理規(guī)模達(dá)到860t/d。MBR十NF工藝處理垃圾滲濾液的常見工藝流程圖見圖1。

圖1MBR+NF處理垃圾滲濾液工藝流程

3.1 MBR

MBR是生化反應(yīng)器和膜分離相結(jié)合的高效廢水處理系統(tǒng)，用膜分離(通常為超濾)替代了常規(guī)生化工藝的二沉池，大大提高了對有機(jī)物的去除率。傳統(tǒng)活性污泥法中，受二沉池對污泥沉降特性要求的影響，當(dāng)生物處理達(dá)到一定程度時(shí)，要繼續(xù)提高系統(tǒng)的去除效率很困難，往往需要延長很長的水力停留時(shí)間也只能少量提高總的去除效率，而膜生物反應(yīng)器中，由于分離效率大大提高，生化反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度可從常規(guī)法的3~5g/L提高到15~30g/L，可以在比傳統(tǒng)活性污泥法更短的水力停留時(shí)間內(nèi)達(dá)到更好的去除效果，減小了生化反應(yīng)器體積，提高了生化反應(yīng)效率，出水無菌體和懸浮物，因此在提高系統(tǒng)處理能力和提高出水水質(zhì)方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。

超濾膜組件主要由不對稱管式陶瓷膜元件構(gòu)成。陶瓷膜元件是一種無機(jī)膜，是將金屬與非金屬氧化物、氮化物或碳化物結(jié)合而構(gòu)成，其內(nèi)外表面為致密層，層面密布微孔，膜孔徑0.05μm，中間是多孔支撐層。超濾過程很容易形成污染而導(dǎo)致通量大幅度衰減，因此需要定期清洗。清洗時(shí)可以選強(qiáng)酸強(qiáng)堿作清洗劑，也可進(jìn)行反向沖洗。

MBR的主要特點(diǎn):①能有效降解主要污染物COD、BOD和氨氮;②100%生物菌體分離;③出水無細(xì)菌和固性物;④反應(yīng)器高效集成，占地面積小;⑤污泥負(fù)荷(F/M)低，剩余污泥量小;⑥無需脫臭裝置;⑦運(yùn)行費(fèi)用小。

3.2 納濾

在MBR反應(yīng)器系統(tǒng)后加上納濾，納濾的作用是截留那些不可生化的大分子有機(jī)物COD，污水經(jīng)納濾系統(tǒng)進(jìn)一步深化處理后，可使出水COD降到60mg/L左右，保證出水的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)MBR工藝作為NF的前段處理工藝也有效地保障了納濾的處理效率。根據(jù)有關(guān)資料，垃圾填埋場滲濾液經(jīng)NF后的各項(xiàng)截留率指標(biāo)如表3所示。

表3垃圾滲濾液經(jīng)納濾處理后的截留率

項(xiàng)目進(jìn)水出水截留率(%)

pH6.36.4/

COD(mg/l)1700070095.88

BOD5(mg/l)48028041.62

NH3(mg/l)3350142057.61

SO4(mg/l)31200234592.48

Ca2+(mg/l)267018793.00

Mg2+(mg/l)103072.792.94

Na+(mg/l)10900501054.04

納濾凈化水回收率80%，納濾過程中產(chǎn)生20%的回流濃縮液，采用混凝沉淀進(jìn)一步處理。實(shí)踐表明，使用具有混凝和吸附作用的復(fù)合型混凝劑(主要含F(xiàn)eCl3)，COD去除率可達(dá)60%以上，混凝沉淀后上清液回調(diào)節(jié)池。納濾回流液回生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理，由于其中的難降解有機(jī)物在生化處理系統(tǒng)中的相對停留時(shí)間延長，微生物得到有效馴化，難降解有機(jī)物也能部分降解，不會(huì)產(chǎn)生難降解有機(jī)物在系統(tǒng)中的富集現(xiàn)象。

3.3 污泥處理系統(tǒng)

滲濾液處理站的污泥來自生物處理的剩余污泥和納濾回流液混凝沉淀產(chǎn)生的污泥。為了發(fā)揮生物處理的剩余污泥的生物吸附作用和改善污泥的脫水性能，工藝流程把生物處理的剩余污泥排到納濾回流液混凝沉淀系統(tǒng)(即污泥濃縮池)，經(jīng)過混凝沉淀和污泥濃縮，上清液溢流回調(diào)節(jié)池，濃縮污泥通過污泥泵抽送到板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾餅運(yùn)送垃圾填埋區(qū)進(jìn)行填埋，濾液經(jīng)收集后用泵抽送到調(diào)節(jié)池。

4結(jié)論

MBR-納濾工藝處理垃圾滲濾液具有受原水水質(zhì)影響小、出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定和占地面積小等明顯優(yōu)勢，隨著垃圾滲濾液膜處理技術(shù)的日益成熟和膜產(chǎn)品的逐步國產(chǎn)化，MBR-納濾工藝處理滲濾液的優(yōu)勢開始逐漸展現(xiàn)出來，隨著對垃圾滲濾液處理出水要求的提高，該工藝膜在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用將具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn):

[1] 張宏忠，松全元，王淀佐.垃圾滲濾液膜處理技術(shù)[J].膜科學(xué)與技術(shù)， 2004， 24(5):71-73.