膜技術(shù)在垃圾滲濾處理領(lǐng)域的應(yīng)用

李艷兒

摘 要：生活垃圾滲濾液處理系統(tǒng)采用膜技術(shù)進行深度處理，具有工藝先進、出水水質(zhì)較好等特點，是目前國內(nèi)垃圾滲濾液處理的有效方法之一。介紹了膜技術(shù)在某生活垃圾焚燒廠垃圾滲濾液處理工程中的實際應(yīng)用，著重分析了超濾、納濾、反滲透膜的設(shè)計、運行和最終出水水質(zhì)情況。

關(guān)鍵詞：超濾；納濾；反滲透；垃圾滲濾液

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.093

某垃圾滲濾液處理站屬于生活垃圾焚燒發(fā)電廠項目的配套工程，設(shè)計日處理規(guī)模為400 m3/d，采用“生化+膜”處理工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2005）中表1敞開式循環(huán)冷卻水水質(zhì)標準。其中，生化工藝采用“機械過濾+調(diào)節(jié)池+混合反應(yīng)沉淀池+厭氧系統(tǒng)+A/O系統(tǒng)”，可以降解大部分有機物，改善生化出水水質(zhì)，從而為膜處理工藝奠定基礎(chǔ)。膜工藝采用“外置管式超濾膜系統(tǒng)+納濾系統(tǒng)+反滲透系統(tǒng)”，可以攔截絕大部分殘留有機物、無機物等，使出水達到回用標準。

垃圾滲濾液經(jīng)過膜深度處理后，可用于廠區(qū)內(nèi)敞開式循環(huán)冷卻水補充水源，實現(xiàn)了污水資源化，節(jié)省了水資源，促進了可持續(xù)發(fā)展。

1 生化處理工藝簡介

由于垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜、有機物濃度高、氨氮濃度高、離子含量高，且水質(zhì)和水量隨季節(jié)性變化大等特點，采用單純的膜工藝無法解決污染問題。因此，通過生化處理工藝降解大部分有機污染物后，再通過膜工藝進一步深化處理，從而實現(xiàn)垃圾滲濾液再利用。“生化+膜”工藝是目前垃圾滲濾液處理的主流工藝。

本工程的生化處理工藝為：機械過濾→調(diào)節(jié)池→混合反應(yīng)沉淀池→厭氧系統(tǒng)→A/O系統(tǒng)。

2 膜處理工藝

深度處理工藝包括超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)。現(xiàn)分別對每種工藝作簡要介紹。

2.1 超濾處理工藝

超濾系統(tǒng)采用德國berghof外置式超濾膜，該技術(shù)主要應(yīng)用于污水處理、垃圾滲濾液領(lǐng)域。該膜技術(shù)具有機械性能好、使用壽命長和出水穩(wěn)定的特點，系統(tǒng)采用大流量循環(huán)減少膜面污染，并配置有獨立的沖洗和化學(xué)清洗功能，可實現(xiàn)“手動/全自動”控制。

2.2 納濾處理工藝

納濾系統(tǒng)采用美國DOW納濾膜，該技術(shù)主要應(yīng)用于物料濃縮領(lǐng)域。該膜技術(shù)具有膜面積大、運行壓力低、抗污染性能好和出水穩(wěn)定的特點，系統(tǒng)設(shè)計為內(nèi)流量循環(huán)、單段清洗和兩段升壓，并配置有獨立的化學(xué)清洗功能，可實現(xiàn)“手動/全自動”控制。

2.3 反滲透處理工藝

反滲透系統(tǒng)采用美國DOW反滲透膜，該技術(shù)主要應(yīng)用于水質(zhì)凈化領(lǐng)域。該膜技術(shù)具有運行壓力高、抗污染性能好和出水水質(zhì)好的特點，系統(tǒng)設(shè)計為內(nèi)流量循環(huán)、單段清洗和兩段升壓，并配置有獨立的化學(xué)清洗功能，可實現(xiàn)“手動/全自動”控制。

3 膜技術(shù)參數(shù)

超濾、納濾和反滲透膜技術(shù)的具體參數(shù)如表1所示。

表1 膜技術(shù)參數(shù)

項 目 超濾 納濾 反滲透

膜材料 PVDF 聚酰胺復(fù)合膜 聚酰胺復(fù)合膜

膜類型 外置式 卷式膜 卷式膜

型號 83G NF270 一段BW30，二段SW30

膜長度/mm 3 000 1 016 1 016

pH耐受范圍 2～11 3～10 2～11

最大耐溫/℃ 60 45 45

最大操作壓力/kPa 800 41 一段41，二段83

從表1可知，該超濾膜材質(zhì)為PVDF，具有較好的耐pH、耐高溫、耐壓力性能，且膜平均孔徑為30 nm，可截留大分子物質(zhì)。納濾膜和反滲透膜材質(zhì)均為聚酰胺復(fù)合膜，具有較好的耐pH、耐高溫、耐壓力性能。一段反滲透膜采用苦咸水膜，二段反滲透膜采用海水膜。

4 膜對污染物截留分析

4.1 超濾膜對污染物截留分析

由于超濾膜為大孔徑膜，能截留部分COD、BOD5等有機物，幾乎不截留無機鹽、小分子物質(zhì)，對出水pH、氨氮也無明顯影響。運行中，超濾膜前設(shè)有一道過濾器，可對超濾膜起到預(yù)保護作用。每次停機時進行清水沖洗，運行一段時間后，超濾膜產(chǎn)水量下降、運行壓力升高，需對膜進行化學(xué)清洗。2014-03—06超濾系統(tǒng)進、出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析如圖1所示。

從圖1可知，超濾系統(tǒng)對COD的去除率在31.2%～39.7%，對BOD5的去除率在19.0%～32.2%，且出水清澈。

4.2 納濾膜對污染物截留分析

由于納濾膜為中等孔徑膜，允許硬度成分中等通過，其他鹽分中等或較高程度通過，因此，具有較低的滲透壓和操作運行壓力。運行中，納濾膜前設(shè)有一道過濾器，可對膜起到預(yù)保護作用。每次開、停機時進行清水沖洗，運行一段時間后，納濾膜產(chǎn)水量下降、運行壓力升高，需對膜進行化學(xué)清洗。2014-03—06納濾系統(tǒng)進、出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析如圖2所示。

圖1 超濾系統(tǒng)對COD、BOD5的去除效果 圖2 納濾系統(tǒng)對COD、BOD5的去除效果

從圖2可知，納濾系統(tǒng)對COD的去除率在66.8%～72.1%，對BOD5的去除率在62.5%～68.9%，且出水清澈，無色或略帶黃色。

4.3 反滲透膜對污染物截留分析

由于反滲透膜為小孔徑

膜，膜孔徑已經(jīng)達到納米級

以上，幾乎只允許水分子和

極少量小分子物質(zhì)通過，因

此，具有較高的滲透壓和操作

運行壓力，出水水質(zhì)良好。運

行中，反滲透膜前設(shè)有一道過

濾器，可對膜起到預(yù)保護作

用。每次開、停機時進行清水沖洗，運行一段時間后，反滲透膜產(chǎn)水量下降、運行壓力升高，需對膜進行化學(xué)清洗。2014-03—06反滲透系統(tǒng)進、出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析如圖3所示。

從圖3可知，該反滲透系統(tǒng)對COD的去除率在93.0%～93.8%，對BOD5的去除率在85.7%～88.2%，對氨氮有很好的去除作用，幾乎監(jiān)測不到出水氨氮，且出水清潔，可作為敞開式循環(huán)冷卻水補充水源。

5 結(jié)束語

本工程膜系統(tǒng)自2014-01投入運行至今，對各主要進、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)進行了監(jiān)測，膜出水符合敞開式循環(huán)冷卻水水質(zhì)標準。雖然垃圾滲濾液進水水質(zhì)在不斷波動，但性能優(yōu)良的膜產(chǎn)品和嚴密的設(shè)計保證了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定、出水達標。采用膜深度處理工藝實現(xiàn)了垃圾滲濾液再回用和資源再利用。

參考文獻

[1]彭躍蓮，秦振平，孟洪，等.膜技術(shù)前沿及工程應(yīng)用[M].北京：中國紡織出版社，2009.

[2]靖大為.反滲透系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

〔編輯：張思楠〕