MBR工艺在垃圾渗滤液处理中的应用

MBR工艺在垃圾渗滤液处理中的应用工艺在垃圾渗滤液处理中的应用工艺在垃圾渗滤液处理中的应用工艺在垃圾渗滤液处理中的应用王凡（长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙，410004）摘要摘要摘要摘要：：：：垃圾渗滤液具有NH3-N高、COD浓度高等特点。传统的处理工艺往往存在较大的处理压力，出水水质难以得到保证。然而MBR工艺很好的解决了这方面的问题，对污染物去除率高，对污水变化适应性也很强，系统启动速度快。另外，一体化设备简单紧凑节约占地，操作、维护简单。逐步成为国内外垃圾渗滤液处理的主流工艺。关键词关键词关键词关键词：：：：膜生物反应器垃圾渗滤液处理纳滤ApplicationofMBRTechniqueintheTreatmentofGarbageSeepingFiltratesWANGFan(ChangshaEnvironmentalProtectionVocationalCollege,ChangshaHunan,410004)ABSTRACT:TreatmenttechniqueofgarbageseepingfiltratesischaracterizedinhighNH3-NandCODconcentration.Traditionaltreatmenttechniquetendstohavesometreatmentpressureandcannotguaranteetheeffluentwaterquality.However,MBRtechniquesolvesthisproblemideallyandhastheadvantagesofhighrateofremovalofpollutants,highadaptabilitytosewagechangeandquicksystemstart-up.Besides,theintegrativeequipment,whichgraduallybecomesthemainstreamtechniqueofgarbageseepingfiltratestreatmenthomeandabroad,issimple,compact,easytooperateandmaintainandhassmallsize.Keywords:MembraneBioreactorTreatmentTechniqueofGarbageSeepingFiltratesNF引引引引言言言言国内垃圾填埋场因气候条件、垃圾成份等差异，水质相差很大，所以选择工艺各不相同。但考虑到渗沥液的一些共同特点：NH3-N高；BOD/COD比值偏低；COD浓度高；渗沥液为成分复杂的有机废水。因此所选择的工艺多是COD、NH3-N去除率高、以及对当前水质和几年后垃圾陈化的垃圾渗沥液均能适应的工艺。当前，国内外对于垃圾填埋场渗沥液主要有以下几种方法：生化法、物化法、焚烧法、膜法。国内外大量研究表明，垃圾渗沥液用生物化学法或生物法+常规物化法不能达到二级或一级排放标准的主要原因是排放尾水中还含有较多未完全降解和不可降解的有机物，不可降解或难以降解的有机物主要成份为腐殖酸和色素，腐殖酸和色素不仅微生物难以降解，而且可吸附有机卤代物等溶解性物质，因此用混凝方法去除率低。根据国外大量渗沥液处理厂的运行情况看，要去除这些物质而达标排放，均需在生物处理后结合膜处理技术或加强氧化剂。通过膜的过滤作用将未完全降解或不可降解的部分有机物和无机物截留在污水处理池中，因此膜是垃圾渗沥液处理达到一级或二级排放标准的重要保障。膜生物反应器（MBR）工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，是目前最有前途的废水处理新技术之一。1.MBR工艺流程简述工艺流程简述工艺流程简述工艺流程简述MBR工艺是一种以物化预处理、（膜生物反应器）生物处理以及（纳滤/反渗透）膜分离技术相结合的综合处理工艺。其工艺流程如下：工艺流程示意图渗滤液经过调节池调节水质水量后，由提升泵提升，先经过换热器升温，进入厌氧反应器，经过厌氧微生物的充分作用，把可生化的高浓度有机污染物尽最大可能利用厌氧生物消化，成为最终产物：沼气、二氧化碳、水、氨氨及未被完全消化利用的中间产物和难降解有机物，随水流流到缺氧反应器。在缺氧反应器，与回流水完全混合，兼氧微生物分解利用厌氧中未被完全降解的有机物中间产物。在此过程中，把回流液中氧气充分利用后，兼氧微生物将利用硝酸盐及亚硝酸盐作为氧原降解有机污染物，同时使硝酸盐转化为氮气，溢出水体，使水中总氮含量得以降低，同时产生碱度，使MBR好氧池中硝化作用所需碱度条件更有保障。经过反应后进入MBR好氧反应池，在MBR好氧反应池，利用好氧微生物的作用，使残余的可生物降解有机物进一步分解去除，使氨氮在亚硝酸和硝酸细菌的作用下，形成硝酸盐，使氨氮污染物得以控制。不能生物降解的有机污染物在抽吸泵的作用下，随水流进入中间水池。然后进一步由纳滤系统处理，出水达标排放，浓水与生物各段排放的污泥一起回灌填埋场。纳滤浓水和MBR、曝气等产生的污泥均经污泥存储池回灌至垃圾填埋场。2.主要处理单元主要处理单元主要处理单元主要处理单元1.1预处理单元包括渗滤液调节池、厌氧池。渗滤液经过厌氧微生物的充分作用，把可生化的高浓度有机污染物尽最大可能利用厌氧生物消化，成为最终产物：沼气、二氧化碳、水、氨氨及未被完全消化利用的中间产物和难降解有机物，随水流流到缺氧反应器。在缺氧反应器，与回流水完全混合，兼氧微生物分解利用厌氧中未被完全降解的有机物中间产物。在此过程中，把回流液中氧气充分利用后，兼氧微生物将利用硝酸盐及亚硝酸盐作为氧原降解有机污染物，同时使硝酸盐转化为氮气，溢出水体，使水中总氮含量得以降低，同时产生碱度，使MBR好氧池中硝化作用所需碱度条件更有保障。1.2膜生物反应器（MBR）MBR是将生物降解过程与高效膜分离相结合的一种高效污水处理单元装置。MBR一般由生物反应器、膜分离组件、膜清洗系统三部分组成。一体化的MBR装置将膜分离组装在生物反应器中，代替传统的二沉池进行固液分离。由于膜组件直接浸没在生物反应器的混合液中，因此也称为浸没式膜生物反应器。针对渗滤液的特点，为了提高脱氮效果，在MBR前增加缺氧段，并把好氧段的混合液回流到缺氧段。在提供适宜的供氧和碱度条件下，MBR预计可去除COD75～95％；去除BOD580～95％；去除氨氮80～90％；出水浊度小于1.0NTU。MBR反应器的主要优点在于：（1）污染物去除效率高，出水水质好。膜生物反应器既可用于高浓度、难降解有机工业废水处理，又可用于生化污水和一般工业废水的净化。由于其对污染物去除效率高，处理出水水质好。不仅对悬浮物、有机物去除效率高，出水的悬浮物和浊度可以接近0，而且可以去除细菌、病毒等，可以作为污水深度处理及资源化技术。前者可以做到达标排放或循环利用，后者可达到中水回用，很好地节约水资源。这是膜生物反应器最重要的优点和应用优势所在。由于膜的高效截留，对游离菌体具有截留作用，生物反应器内生物相当丰富，如世代时间较长的硝化菌得以富集，原生动物和后生动物也能够生长。膜出水不受生物反应器中污泥膨胀等因素的影响。膜也可以截留大分子的游离态的有机物（如蛋白质、淀粉、沉淀性磷化物），延长它们在水中的停留时间，增加其在生物反应器内降解的机会。活性污泥中的微生物，包括好氧菌、厌氧菌、硝化菌、反硝化菌、脱磷菌等细菌，大于中空纤维膜的膜孔径，全部可以被滤膜截留，与传统工艺中部分微生物（如硝化菌和厌氧菌）因增值缓慢而易于流失相比，有效地提高了脱氮除磷的效率。几乎所有的MBR工艺都能够有效去除致病菌和病毒，出水中肠道病毒、总大肠杆菌、粪链球菌、粪大肠杆菌和大肠埃悉氏杆菌等都低于检测限，甚至达不到检出底限，去除量为6～8Log（Log为以10为底的对数，用以表示对细菌去除的数量级）[1]。通常膜生物反应器的COD、BOD和SS的去除率可分别达到95％、98％、99％，膜生物反应器的出水可作为中水直接回用。（2）对负荷变化适应性强，耐冲击负荷膜生物反应器系统对水力负荷、有机负荷变化的适应性强。膜生物反应器由于膜的高效截留作用，可以完全截留活性污泥，使得反应器内污泥浓度很高，实现了反应器内水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的完全分离，使整个反应器的运行控制更为灵活稳定。因此，膜生物反应器系统不必考虑当系统水力负荷和有机负荷发生变化时传统处理工艺容易出现污泥膨胀等问题。（3）污泥排放量小膜生物反应器水处理技术除了作为污水深度处理及资源化技术之外，还可作为一种污泥减量和解决常规污水厂大量剩余污泥处理难题的重要技术，膜反应器的污泥排放量很小，甚至可以做到不产泥。污泥自降解和污泥水解可降低传统水处理系统的效率，但对膜生物反应器系统却非常有益。而且膜分离使得污水中的大分子有机物难降解物质，在体积有限的膜生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解物质的降解效果，反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄的情况下运行，完全可以实现在较长周期内（如6个月或更长时间）不排泥或排泥量很少，剩余污泥排放量很小，甚至不产泥。（4）淹没式MBR膜生物反应器动力消耗小，运行成本低膜生物反应器的能耗主要来自于进水泵、循环泵、抽吸泵以及曝气的运行。淹没式MBR必需的错流速率由反应器中的曝气产生，必需的压力来自于膜上的水头，当然有些情况下也采用另加的抽吸泵来进行操作。与此相反，在外置系统中，一般采用大泵对污泥进行循环，并由此产生足够高的压力和速度。因此淹没式系统的总能耗要比外置式操作系统低。（5）工艺流程短，系统设备简单紧凑，占地省由于膜生物反应器无需在好氧污泥系统产生絮体，因此生物反应器内污泥浓度可以很高，可达到40～50mg/L，而生化反应的速率又与反应物的浓度有关[2]。反应物浓度越高，反应速率越大，膜生物反应器的负荷可高达5kgCOD/（m3·d），处理生活污水时水力停留时间可缩减至2h，生物反应池的容积可以大大缩小。同时膜生物反应器省去了二沉池、滤池及一系列辅助设备，甚至污泥的处理及费用。（6）易实现自动化控制，维护简单，节省人力在传统的活性污泥法中，由于运行中经常出现波动和不稳定，为了确保良好的出水水质，必须对运行管理投入大量的人力、物力和财力。而膜生物反应器由于采用膜分离技术，省去了污泥的分离设施，用微机可以很容易的实现膜生物反应器系统的全程自动化控制。由于采用自控系统和远程电话预警系统，膜生物反应器水处理系统只需每周1～2次，每次2～3h的维护就已足够[3]。（7）系统启动速度快，水质可以很快达到要求由于可以很好地保持水中污泥浓度，在最初的运行期，没有排泥，能够迅速的提高系统内的污泥浓度，整个膜生物反应器系统启动速度快，水质可以很快达到处理要求。1.3纳滤/反渗透纳滤与反渗透没有明显的界限，处理渗滤液究竟采用纳滤还是反渗透，完全取决于渗滤液的水质及出水水质要求。膜分离技术总是把水系物分为两部分：浓水和淡水。原水种的各种有机物和各种离子的绝大部分被截留到浓水侧，而淡水中的有机物和离子浓度很低。纳滤/反渗透系统成套装置由五部分组成：保安过滤装置、纳滤、反渗透膜装置、膜清洗装置、阻垢剂投加装置、杀菌剂投加装置等。对于处理渗滤液，膜分离的预计去除率为：COD约95％；氨氮50～70％；总氮约80％；预计淡水产率70～75％。1.4污泥处理污水生物处理过程产生的剩余污泥含水率高、体积大，不便于输送与处置，而且剩余污泥有机物含量较高，易腐化发臭，此外含有寄生虫卵、病源微生物、重金属离子等。因此应对污泥进行有效处理，并达到如下要求：（1）污泥稳定，减少污泥中的有机物。（2）污泥减容，降低污泥含水率，减少污泥体积，以降低污泥后续处置费用。（3）污泥无害化，杀灭寄生虫卵和病源微生物。（4）污泥合理利用，实现污泥资源化。膜生物反应器系统内污泥量大，系统在低污泥负荷状态下运行，污泥在内源呼吸消解状态，生成的剩余污泥较少，且已经稳定化。由于太高的污泥浓度会降低氧的传递效率，并对新生成的微生物体造成不利影响，因此膜生物反应器