MBR+NF+RO組合工藝處理生活垃圾滲濾液研究

郭桂楨

（江門京環(huán)環(huán)保科技有限公司 廣東江門 529000）

引言

生活垃圾滲濾液屬于成分復(fù)雜、濃度高，環(huán)境危害大的問題，當處理效果不理想時，將會導(dǎo)致環(huán)境遭受嚴重污染。鑒于此，本文介紹MBR、NF、RO 技術(shù)聯(lián)合工藝，將其應(yīng)用到某生活垃圾填埋場的滲濾液處理中，聯(lián)合工程實踐，展望生活垃圾滲濾液的處理技術(shù)與工藝。

1 滲濾液產(chǎn)生與特點分析

滲濾液源于地表徑流、自然降水、地下水與垃圾水分等，垃圾滲濾液成分復(fù)雜，有機物、金屬與病毒含量均比較高。針對同一個填埋場，垃圾滲濾液會隨著填埋場的使用年限不同，從而產(chǎn)生不同變化。針對新建設(shè)的填埋場，由于滲濾液性質(zhì)為低pH 值，生物需氧量和化學需氧量高，具備良好的可生化性[1]。針對成熟填埋場，滲濾液的pH 值高，但生物需氧量和化學需氧量低，可生化性差。所以，針對不同年代的填埋場，所應(yīng)用的滲濾液處理方式也不同。

2 垃圾填埋場滲濾液處理的環(huán)保價值

第一，垃圾滲濾液處理，能夠降低污染物危害性。由于垃圾本身為污染物品，如果產(chǎn)生腔流動性滲濾液，將會從地表深入土壤內(nèi)部。采用科學的滲濾液處理技術(shù)，有助于消除污染物危害性，避免滲濾液持續(xù)污染。第二，垃圾滲濾液處理，表現(xiàn)在效率與成本效益上，按照滲濾液屬性，選擇適宜的處理方案，能夠快速完成處理任務(wù)。即可以對處理成本進行控制，還可以維護處理效率。第三，通過垃圾滲濾液處理，能夠降低二次污染。由于滲濾液和普通固體廢棄物有差別，極易造成環(huán)境二次污染。但是垃圾滲濾液處理工藝，能夠降低二次污染，可以徹底凈化和消除污染物。

3 垃圾填埋場滲濾液處理的實踐分析

江門市旗桿石生活垃圾衛(wèi)生填埋場一期滲濾液處理系統(tǒng)使用“MVC 蒸發(fā)＋銨回收”工藝，然而隨著一期填埋場工程的使用，滲濾液產(chǎn)生量已遠超過該工藝的處理能力，導(dǎo)致旗桿石填埋場滲濾液處理壓力很大[2]。另外，近年來，厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致江門地區(qū)雨水量比往年明顯增多，在垃圾收運過程及垃圾填埋過程中，雨水進一步增加了滲濾液的產(chǎn)生量。所以將二期滲濾液處理系統(tǒng)由原設(shè)計工藝，變更為采用膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾系統(tǒng)（NF）+反滲透（RO）工藝，處理規(guī)模為每日400m3，滲濾液處理站在2017 年7 月進行調(diào)試，現(xiàn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定，且出水水質(zhì)滿足應(yīng)用要求。

3.1 工藝流程

填埋場滲濾液經(jīng)場底的滲濾液收集系統(tǒng)收集后，引入到調(diào)節(jié)池和均質(zhì)池，利用籃式過濾器去除大顆粒物，之后進入到MBR系統(tǒng)，在該系統(tǒng)內(nèi)，通過分體膜生化反應(yīng)器進行處理，涉及到生化反應(yīng)器與超濾單元[3]。生化反應(yīng)器生化反應(yīng)器包含前置式反硝化與硝化裝置。在硝化罐內(nèi)，利用好氧微生物反應(yīng)，可以將多數(shù)有機物降解掉。利用生物合成法可以去除部分氨氮。在馴化硝化菌作用下，氨氮會轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}與亞硝酸鹽，回流至反硝化罐內(nèi)。在缺氧條件下，可以還原為氮氣排出，以此滿足生物脫氮要求。超濾系統(tǒng)主要應(yīng)用0.01μm 管式膜，膜反應(yīng)器利用超濾膜分離菌體與凈化水，污泥回流可以促使生化反應(yīng)器的污泥濃度達到15-20g/L，利用馴化所形成的微生物菌群，可以逐步降解滲濾液內(nèi)的有機物。MBR 系統(tǒng)出水進入納濾系統(tǒng)，利用濃縮分離膜，在13～15bar 壓力下濃縮分離污水。納濾出水經(jīng)過清液罐調(diào)節(jié)后，可以進入到反滲透系統(tǒng)內(nèi)。反滲透膜的工作壓力為25bar，濃縮分離出水穩(wěn)定后，進入反滲透出水罐內(nèi)調(diào)節(jié)，水質(zhì)達標后，經(jīng)過在線監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測達標后，即可排放。

3.2 主要處理單元

（1）調(diào)節(jié)池。應(yīng)用填埋場原有調(diào)節(jié)池，池容積達到81246m3。

（2）MBR 系統(tǒng)。MBR 系統(tǒng)采用二級硝化處理方式，主要由一級硝化池，反硝化池，二級硝化，反硝化池，超濾系統(tǒng)，鼓風機系統(tǒng)，消泡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等組成。一級硝化包括1 座一級反硝化罐和2 座硝化罐；二級硝化包括1 座反硝化罐和1 座硝化罐。工程設(shè)計MBR 時，多采用分體式膜生化反應(yīng)器，涉及到超濾系統(tǒng)和生化反應(yīng)器。其中，生化反應(yīng)器組成包含硝化罐與反硝化罐。在硝化罐內(nèi)，借助好氧微生物作用，可以將多數(shù)有機物去除，利用生物合成法可以去除部分氨氮。在馴化硝化菌作用下，氨氮會轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}與亞硝酸鹽，回流至反硝化罐內(nèi)。在缺氧條件下，可以還原為氮氣排出，以此滿足生物脫氮要求。為了提升氧使用率，需要應(yīng)用特殊曝氣結(jié)構(gòu)，以此確保氧氣利用率達到35%。硝化罐出水進入到超濾系統(tǒng)內(nèi)，利用該系統(tǒng)分離泥水，污泥回流可以促使生化反應(yīng)器的污泥濃度達到15-20g/L，利用馴化所形成的微生物菌群，可以逐步降解滲濾液內(nèi)的有機物。MBR 系統(tǒng)出水無懸浮物，且無菌。第一，反硝化罐（缺氧系統(tǒng)）。該技術(shù)工藝將反硝化管放置到系統(tǒng)之前，因此為前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。在反硝化缺氧罐內(nèi)，回流污泥中的反硝化細菌，可以應(yīng)用原有污水內(nèi)的有機物作為碳源，將回流消化液內(nèi)的硝態(tài)氮還原為氮氣，以此實現(xiàn)脫氮效果。一級反硝化罐尺寸為（1146×7500）mm，1 座；二級反硝化尺寸為（7640×7500）mm，1 座；共計2座。第二，硝化罐（好氧系統(tǒng)）：硝化罐可以應(yīng)用到有機物生物氧化處理中，有機氮的氨化反應(yīng)、硝氮的硝化反應(yīng)。一級硝化罐尺寸均為（1528×7500）mm，2 座；二級硝化（7640×7500）mm，1 座；共計3 座。第三，超濾系統(tǒng)。超濾系統(tǒng)多采用進口管式超濾膜，過濾孔徑為0.03μm，可以截流所有懸浮物與微生物菌體，確保MBR 系統(tǒng)出水穩(wěn)定性。應(yīng)用8 寸300mm 有機管式模3 組共12支，涉及到循環(huán)水泵、回流水泵、集成支架和配件等，系統(tǒng)處理水量可以達到每日400m3。

（3）納濾系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要放置在膜處理車間，應(yīng)用1nm 孔徑的過濾膜。膜元件采用36 支8 寸，涉及到進水泵、過濾器、循環(huán)泵、增壓泵、管配件與集成支架，系統(tǒng)處理水量可以達到每日330m3。

（4）反滲透系統(tǒng)：該系統(tǒng)放置在磨處理車間，應(yīng)用1nm 孔徑的過濾膜。膜元件采用20 支8 寸，涉及到進水泵、過濾器、循環(huán)泵、增壓泵、管配件與集成支架，系統(tǒng)處理水量可以達到每日200m3。

（5）膜系統(tǒng)清洗：按照膜系統(tǒng)運行需求，為避免污染膜，確保出水水質(zhì)，必須定期清洗膜組件，此時需要優(yōu)化配置膜自動清洗裝置。首先，超濾清洗：設(shè)置1 套完整的超濾清洗系統(tǒng)，清洗流量為每小時31.4m3，清洗水箱容積為10m3，將清洗時間設(shè)定為4h。加酸調(diào)節(jié)pH 值，范圍在1.5-3.0 之間。清洗過程中，詳細記錄pH值與操作溫度，確保清洗溫度小于40℃。完成膜清洗后，浸泡膜管路2-3h，之后清洗20min，水洗20min。其次，納濾與反滲透清洗。在清洗納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)時，先采用水清洗法，之后采用酸清洗法。在開始清洗時，添加酸性清洗劑，加酸調(diào)節(jié)pH 值，范圍在1.5-3.0 之間。清洗過程中，詳細記錄pH 值與操作溫度，確保清洗溫度小于40℃。上述清洗操作后，再用水清洗10min。

（6）濃縮液與污泥處理：在此次工藝流程中，系統(tǒng)處理產(chǎn)生的污泥和濃縮液，會直接進入污泥池與濃縮液池中。將溢流管設(shè)置在污泥池內(nèi)，上清液溢流到調(diào)節(jié)池，剩余污泥經(jīng)過絮凝脫水后回灌到填埋區(qū)。在濃縮液內(nèi)，包含大量難以降解的有機物，為防止對系統(tǒng)運行造成影響，濃縮液需要利用水泵回灌到填埋區(qū)。

（7）自控系統(tǒng)與儀表配置：膜系統(tǒng)自控裝置主要包括反滲透系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)和綜合自控等模式。按照膜系統(tǒng)運行要求，自控功能可以實現(xiàn)運行模式，沖洗模式和清洗模式的切換，同時可以設(shè)置流量、溫度與壓力保護措施，加強設(shè)備聯(lián)動功能和互鎖功能。系統(tǒng)綜合自控可以全面監(jiān)控膜系統(tǒng)運行狀態(tài)，密切監(jiān)測相關(guān)水箱液位，同時設(shè)置科學的保護措施。

按照技術(shù)工藝要求，該項目檢測儀表包括壓力傳感器、電磁流量計、液位計與pH 檢測儀。不同儀表均采用電流信號輸出，檢測信號可以傳輸?shù)阶詣踊壿嬁刂颇K，利用該模塊轉(zhuǎn)換后，可以通過上位機顯示，為操作人員提供監(jiān)控便利。

3.3 不同工藝單元處理效果分析

該生活垃圾滲濾液處理站投入運營后，經(jīng)過三個月的調(diào)試運行各出水指標，滿足污染物控制標準的規(guī)定。按照數(shù)據(jù)結(jié)果可知，該處理站經(jīng)過調(diào)試運行后，不同處理單元的污染物去除率均比較高，出水水質(zhì)達標，滿足設(shè)計要求。

4 應(yīng)用MBR+NF+RO 組合工藝處理垃圾滲濾液的環(huán)保效益

分析MBR+NF+RO 組合工藝處理的處理效果可知，組合處理工藝能夠去除垃圾滲濾液中的化學需氧量，五日生化需氧量，并且具備較強的脫氮能力，便于操作與管理，同時可以減少剩余污泥量，有效適應(yīng)水質(zhì)水量驟變。所以，應(yīng)用組合工藝處理滲濾液，處理效果顯著，運行穩(wěn)定性高，出水指標均可達到穩(wěn)定標準，值得推廣應(yīng)用。在實踐應(yīng)用中，組合工藝不會對生態(tài)環(huán)境造成影響，也不會造成二次污染危害，綠色化與節(jié)能化價值高。

結(jié)語

綜上所述，隨著填埋場壽命的持續(xù)增加，垃圾滲濾液可生化性下降，難以降解的物質(zhì)，對組合技術(shù)工藝的挑戰(zhàn)非常大，所以應(yīng)用組合技術(shù)工藝，已經(jīng)成為生活垃圾滲濾液處理的研究方向。通過本文分析，驗證了MBR 系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)在生活垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用價值，值得推廣。