反滲透膜在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

陳媛媛，孫 琳，陳建飛

武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司，湖北 武漢 430074

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人均生活垃圾已達(dá)到450～500kg/年，并以年增長量10%的速度持續(xù)增長[1]。目前，國內(nèi)生活垃圾的處理處置方法仍然以垃圾衛(wèi)生填埋為主[2]，占垃圾總處理量的80%以上[3]。垃圾滲濾液是一種高濃度有機(jī)污水，若直接排入地表水和地下水環(huán)境中，將對區(qū)域內(nèi)的水生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局發(fā)布的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）要求，自2011年7月1日起，現(xiàn)有全部生活垃圾填埋場應(yīng)自行處理生活垃圾滲濾液，并執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的水污染排放濃度限值。

1 垃圾滲濾液來源及水質(zhì)特點(diǎn)

1.1 垃圾滲濾液來源

該項目垃圾滲濾液來自某縣城垃圾填埋場，該填埋場是經(jīng)國家發(fā)改委批準(zhǔn)，于2002年5月開工建設(shè)，2002年12月通過了國家組織綜合驗收，2002年12月投入運(yùn)行。垃圾填埋場位于縣城西側(cè)，工程占地8hm2，處理垃圾130萬t，設(shè)計總庫容185萬m3，服務(wù)年限為26年，采用衛(wèi)生填埋工藝。該工程根據(jù)當(dāng)時有效標(biāo)準(zhǔn)及國家發(fā)改委批復(fù)，垃圾場建成后正常使用，滲濾液通過滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)收集至調(diào)節(jié)池進(jìn)行除氮預(yù)處理后，通過專用管道送往縣城污水處理廠一并處理，現(xiàn)場不設(shè)單獨(dú)處理滲濾液的設(shè)施。但是根據(jù)新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，垃圾填埋場需自行進(jìn)行滲濾液的處理。同時，由于填埋場已建設(shè)滲濾液收集系統(tǒng)，終端為污水處理廠，因此在污水處理廠周邊選擇合適場地新建滲濾液處理系統(tǒng)，將滲濾液處理后排入污水處理廠。

1.2 滲濾液水量

根據(jù)《生活垃圾滲濾液處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ 150—2010），填埋場滲濾液的產(chǎn)生量應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐慕涤炅?、蒸發(fā)量、地面水損失、地下水滲入、垃圾的特性、雨污分流措施、表面覆蓋、滲濾液導(dǎo)排設(shè)施狀況等因素綜合確定。滲濾液處理規(guī)模宜按垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生量計算（計算值為44.5m3/d），并應(yīng)與調(diào)節(jié)池容積相匹配。當(dāng)滲濾液處理量為50m3/d時，有效容積為3600m3的滲濾液調(diào)節(jié)池滿足工程使用要求，因此該工程規(guī)模確定為50m3/d。

1.3 滲濾液特點(diǎn)

垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度、難降解的有機(jī)廢水[4]，除含大量天然有機(jī)物外，還含有大量細(xì)菌、病原菌和一些有毒有害物質(zhì)，CODcr和BOD5含量為生活污水的數(shù)十倍乃至近百倍。該填埋場從2002年末開始運(yùn)行至今，運(yùn)行時間較長，即將進(jìn)行封場，填埋場滲濾液屬后期滲濾液，具有如下特點(diǎn)：（1）水質(zhì)變化大、污染物成分復(fù)雜多變；（2）有機(jī)污染物濃度高，但可生化性較差；（3）氨氮濃度高；（4）重金屬離子與鹽份含量高；（5）水量波動大，夏天滲濾液產(chǎn)生量較大，冬天則相對較少。

1.4 滲濾液設(shè)計水質(zhì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及工程實測水質(zhì)資料，參考附近垃圾場滲濾液的值，同時考慮垃圾滲濾液在初期BOD5、CODcr濃度較高、中后期及封場后氨氮較高等特點(diǎn)，填埋場垃圾滲濾液設(shè)計進(jìn)水水水質(zhì)如表1所示。

表1 填埋場垃圾滲濾液設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

2 垃圾滲濾液處理工藝

2.1 工藝選擇

常見的滲濾液處理工藝主要包括生物處理法（厭氧、好氧或兩者結(jié)合的生物處理方法）、物化處理法（化學(xué)氧化法、絮凝沉淀法、活性炭吸附法、膜處理技術(shù)等）和組合工藝（生物和物化處理相結(jié)合，如膜生化反應(yīng)器工藝）。對出水水質(zhì)有更高的要求，需采用納濾、反滲透方法[4]。反滲透過程是自然界滲透的逆過程，在壓力作用下，水分子通過滲透膜進(jìn)入另一側(cè)，而水中的不純凈物被阻止，為了防止雜質(zhì)在膜表面聚集，使用濃水不斷沖洗膜表面并將雜質(zhì)帶出[5]。根據(jù)該項目的水質(zhì)特點(diǎn)，采用反滲透膜處理工藝應(yīng)對該滲濾液的水質(zhì)變化，可以保證當(dāng)前和遠(yuǎn)期水質(zhì)的滲濾液處理出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，滿足業(yè)主的排放要求。因此，該工程采用兩級反滲透膜處理工藝。該工藝受環(huán)境因素的影響較小，可有效去除高濃度的污染物，但其濃縮液中污染物的濃度較高，需進(jìn)一步進(jìn)行處理，可以將濃縮液回灌至填埋場進(jìn)行處理。

2.2 工藝流程

工藝具體流程如圖1所示。將填埋場滲濾液收集至滲濾液處理站內(nèi)調(diào)節(jié)池，經(jīng)過砂濾和芯式過濾兩級預(yù)過濾后，再經(jīng)兩級反滲透，最后至清水罐脫氣后達(dá)標(biāo)排放。該工藝適用于填埋場后期或封場后滲濾液的處理，以及生物處理條件不適宜的垃圾填埋場的滲濾液處理。

圖1 工藝流程圖

3 水量平衡計算及設(shè)備配置方案

3.1 水量平衡計算

系統(tǒng)設(shè)計清水回收率為75%，原水電導(dǎo)率＜20mS/cm，水溫＞15℃時，水量平衡按開機(jī)率90%（即每天工作21.6h）計算得知，設(shè)計處理量為50t/d，設(shè)計清液產(chǎn)量37.5t/d。若滿負(fù)荷工作，則處理水量為1.1倍，即進(jìn)水55t。

3.2 設(shè)備配備方案

采用成套設(shè)備，設(shè)備配置如下。

（1）滲濾液原水提升泵1臺（流量為2.3m3/h，揚(yáng)程為35m，功率為0.75kW），用于提升滲濾液至綜合處理車間原水罐。設(shè)備描述：采用潛水泵，并安裝于配置的筏體上，該提升泵位置可隨調(diào)節(jié)池液位的改變而自動調(diào)整；滲濾液調(diào)節(jié)池中存在較厚的污泥層，并隨運(yùn)行時間的增加而增加；漂浮設(shè)置可使提升泵取水口位于污泥層上，并確保提升泵的安裝運(yùn)行。

（2）罐系統(tǒng)1套，用于原水及出水的水質(zhì)調(diào)整，工藝水輸送等。設(shè)備描述：罐系統(tǒng)包括原水罐、原水進(jìn)水籃式過濾器、清水罐、酸液儲罐、堿液儲罐、清洗劑儲罐、阻垢劑儲罐、加酸攪拌離心泵、加堿攪拌離心泵、反滲透膜系統(tǒng)供水泵、加藥桶泵、清水排放泵及閥門等。

（3）反滲透膜成套裝置1套（裝機(jī)功率35.86kW，運(yùn)行功率20.03kW），用于垃圾滲濾液的反滲透處理。設(shè)備描述：該成套裝置上集成了用于預(yù)處理的砂濾器及反沖洗風(fēng)機(jī)、高壓柱塞泵、反滲透膜柱、在線增壓泵、清洗水箱，用于電機(jī)控制及供配電的MCC柜，用于工藝自動控制的自動閥門、儀器儀表及PLC柜等；成套裝置均在工廠完成安裝，并經(jīng)過72h運(yùn)行測試；裝置進(jìn)出水口均采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭，現(xiàn)場安裝就位后，與各單元接口對接后即可調(diào)試運(yùn)行。

4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該項目總投資為872.70萬元，運(yùn)行成本為93.77萬元/m3，建筑面積為661.81m2。

5 結(jié)束語

通過研究可知，該項目在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上可行，并已建成投產(chǎn)達(dá)標(biāo)排放，環(huán)境效益顯著。但是因規(guī)模較小，滲濾液成分復(fù)雜濃度高，而且人工成本相對較高，導(dǎo)致項目總運(yùn)行成本相對較高，為當(dāng)?shù)匚鬯椖窟\(yùn)營單位帶來一定的經(jīng)濟(jì)壓力。