如何通过膜组合处理工艺处理垃圾渗透液

如何通过膜组合处理工艺处理垃圾渗透液

垃圾渗滤液膜组合处理工艺

2011 年7 月1 日，《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008) 开始启用，而传统的单一生化处理法已经不能满足出水要求，人们将目光转向更为高效的膜分离技术。应用于渗滤液处理的膜分离技术主要有超滤、纳滤、微滤、反渗透等，多数渗滤液处理采用两种或两种以上的膜组合工艺来确保出水水质达标。目前国内外渗滤液处理膜技术以MBR+NF/RO 处理技术为主，传统生化+ 纳滤+ 反渗透的技术应用于渗滤液处理的实际工程案例也有较多报道。

MBR+NF/RO 是近年发展较快的一种新型组合工艺，具有流程简单、投资低、运行成本低等优点，适合中小城镇垃圾渗滤液处理工程。结合东兴市的降雨特点和渗滤液产量及水质实际情况，设计并构筑了以中温厌氧反应器+ MBR+NF/RO 组合工艺为主的垃圾处理站，其处理能力为200m3/d。

该渗滤液处理站处理流程简单、占地面积小，且可根据实际进、出水水质灵活调整工艺组合。由于该地区降雨充沛，填埋初期渗滤液COD 浓度为3 000～4 000 mg/L，可不经过中温厌氧反应器，直接进入一体式MBR 反应池及后续处理工艺，处理效果显著。

1 工程概况

东兴市卫生填埋场改扩建工程的填埋场场区占地面积为114 655 m2，总库容为76．8×104 m3。日处理垃圾为121 t，2010 年-2023 年投入运行，服务年限为14 年。渗滤液处理站占地约2 900 m2，设计处理量为200 m3/d，目前运行良好。

该填埋场采用改良型厌氧填埋工艺，渗滤液水质浓度较传统厌氧性填埋有所降低，可生化性也有所提高，设计填埋初期及中后期渗滤液进、出水主要指标见表1。

2 工艺流程

垃圾渗滤液在渗滤液调节池中经过一定时间的沉淀作用，去除废水中部分悬浮物、有机污染物和重金属离子; 高浓度渗滤液通过潜污泵输送至中温厌氧反应器，可降解部分COD、BOD5以及重金属离子，中温厌氧反应器出水通过重力自流入一体式MBR 反应器; 低浓度渗滤液直接经调节池后进入MBR 反应器; 通过MBR 反应器中生物降解和膜过滤的综合作用，进一步去除废水中难降解的有机污染物，去除NH3-N、亚硝态氮、硝态氮和重金属离子及大部分悬浮物; MBR 的出水通过高压泵输入纳滤设备，在纳滤膜的过滤作用下，进行脱色、去除剩余的难降解有机污染物和金属离子; 在纳滤后串联反渗透单元可以保证高氨氮情况下水质达标，最后再通过活性炭过滤器。设计出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008) 中一般地区渗滤液排放限值。

在实际运行中，根据渗滤液进水浓度选择是否经过中温厌氧反应器，根据纳滤出水选择是否串联反渗透单元。回流污泥由M 池回流至A 池(见图1)，剩余污泥利用水压通过阀门控制排到污泥池;污泥池内设置污泥泵将浓缩后的污泥输送至垃圾填埋场填埋处理。

3 主要构筑物、设备及设计参数

3. 1 调节池

综合考虑安全、经济及地形条件，调节池有效容积为15 233 m3，设计水深为4．5 m，可满足需调节的渗滤液总量的需要。调节池池底标高为15．00 m，最高水位标高为19．50 m，截污坝的坝顶标高为20．00 m。内设不锈钢潜污泵2 台(1 用1 备，流量为7．0 m3/h、扬程为150 kPa、功率为1．1 kW)，运行时间为20 h/d。

3. 2 中温厌氧反应器

设中温厌氧反应器1 座，钢制，外保温，尺寸为￠6 m×10 m，有效容积为160 m3，停留时间为20 h，容积负荷为6 kgCOD/(m3·d)，内置纤维填料层。

通过在其底部的环形开孔布水管布水。布水管用砖砌支墩固定于池底，面向池底开孔。每20 cm开一个直径为10 mm的孔洞，每两个孔洞之间呈45%倾角方向。配置水管道泵1 台(流量为11．5 m3/h、扬程为112 kPa、功率为0．75 kW)，配套电加热装置，N = 16 kW。

3. 3 MBR 反应器

MBR 反应器为联体钢筋混凝土地下式构筑物，共分三个部分: 缺氧池(A 池) 、好氧池(O 池) 和膜分离池(M 池)。反应器总尺寸为16 m×15 m×3．05 m，有效水深为2．5 m。A 池有效容积为300m3，O 池有效容积为238 m3，M 池有效容积为62m3。好氧池(O 池) 曝气由鼓风机供应(2 台，1用1备，P = 49．0 kPa、Qs = 6．98 m3/min、N = 11 kW)。

M 池另外配鼓风机为膜组件供气，在膜分离单元的下部装微孔曝气器，该曝气管氧利用率高，气泡分散均匀，气泡直径为3 mm左右，与渗滤液接触面积增大，具有很高的氧气传递效率。气源由一台反冲洗鼓风机提供(P = 58．8 kPa、Qs = 4．8 m3/min、N= 7．5 kW)。

M 池内设中空纤维微滤膜组件一套。采用旭化成MUNC-620A 膜，高结晶性聚偏氟乙烯(PVDF) 材质; 膜通量为6 L/(h·m2 )，实际膜总面积为1 680 m2 ; 孔径为0．1 μm; 最大透膜压力为300kPa; pH 值范围为1～10; 标准设计过滤水量为0．2～ 0．7 m3/d。膜分离液通过抽吸泵排出(Q = 9 m3/h，吸程= 80 kPa，H = 300 kPa，功率为2．2 kW)。

3. 4 纳滤装置

采用纳滤成套设备，处理能力为6 m3/h; 配纳滤高压泵1 台，Q = 10 m3/h，H = 1．7 MPa，功率为15kW，电源为380 V，55 Hz; 配纳滤增压泵1 台，Q = 10m3/h，H = 200 kPa，功率为2．2 kW。

设纳滤车间1 座，砖混结构，尺寸为8．0 m×6．0 m。

3. 5 反渗透装置

采用卷式反渗透成套装置，配清洗设备、电控设备、机座各一套; 配进水泵2 台，TSWA 卧式多级离心泵，Q = 18 m3/h，N = 7．5 kW，扬程为800 kPa。机座清洗泵2 台，Q = 25 m3/h，N = 15 kW，扬程为800kPa。

3. 6 污泥泵井和污泥浓缩池

污泥泵井与浓缩池均为钢筋混凝土结构，尺寸分别为3．0 m×3．0 m×3．0 m和3．0 m×3．0 m×6．2 m。污泥泵井配污泥泵一台，Q = 15 m3/h，H =70 kPa，N = 0．75 kW。污泥浓缩池配污泥泵一台，Q= 15 m3/h，H = 220 kPa，N = 2．2 kW; 浓缩后污泥直接由污泥泵抽回至填埋场库区。

4 系统运行与控制关键点

4. 1 MBR 反应器运行控制

缺氧段(A 池) 与好氧段(O 池+ M 池) 运行过程中的基本参数控制如表2 所示。

渗滤液水质成分复杂，进水氨氮浓度很高，微滤膜对氨氮去除作用很小，要使出水水质稳定达标，只有通过生化作用对其进行降解，一旦系统的生化性能出现问题，膜污堵速度较生化性能良好时更快，恢复难度更大，出水很难达标。因此，需根据系统进水选择性添加碳源，提高废水的可生化性。运行初期，渗滤液C/N 达4．5 左右，缺氧段不需要投加碳源。随着填埋场运行时间的延长，渗滤液中的碳、氮比例将会失调。若碳源不足，每天向MBR 缺氧段投加一定量的甲醇，废水可生化性会逐渐变好。

4. 2 MBR 膜污染与清洗