MBR纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用

应用技术HAIXIAKEXUE2009年第6期（总第30期）111福建省环境保护设计院江智清[摘要]对垃圾渗滤液性质及处理工艺进行阐述和总结，重点介绍MBR-纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用及机理。[关键词]MBR纳滤近年来随着城市生活垃圾填埋场的不断建设，垃圾渗滤液的处理问题也日益凸显出来，垃圾渗滤液对垃圾场周围的水体环境造成严重的污染，如何处理垃圾渗滤液成了一个需要迫切关心的问题。为了更好地控制垃圾渗滤液产生的影响，国家环保部于2008年4月颁布了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16899-2008），对新建垃圾填埋场渗滤液出水COD标准限值由100mg/l调整为60mg/l。为满足新标准的要求，本文推荐采用MBR-纳滤处理的工艺进行垃圾渗滤液的处理。1垃圾渗滤液的性质填埋垃圾在生物降解过程中产生的液体和各种渗入填埋场的水混合后，如总量超过了填埋场垃圾的极限含水量，多余部分就以渗滤液的形式排出。垃圾渗滤液中含有高浓度的有机物及重金属离子。渗滤液中的主要污染物指标有COD、BOD、氨氮、SS、pH、细菌、大肠菌群等。垃圾渗滤液水质的特点见表1。表1垃圾渗滤液水质特点指标特点色味呈淡茶色或暗褐色，色度一般在2000～4000之间，有较浓的腐败臭味；pH值填埋初期pH为6～7，呈弱酸性；随着时间的推移，pH可提高到7～8，呈弱碱性BOD5随时间和微生物活动增加，BOD5也逐渐增加，填埋6个月至2.5年，达到昀高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后BOD5开始下降，到5～6年填埋场稳定化为止；CODCr填埋初期CODCr略低于BOD5，随着时间的推移，BOD5急速下降，而CODCr下降缓慢，从而CODCr高于BOD5。渗滤液中的BOD5/CODCr的比值较高，说明渗滤液较易生物降解，封场后2～5年中BOD5/CODCr的比值逐步降至0.1，后期难生化降解成分占主要。SS一般多在300mg/l以下，垃圾填埋高度愈高，SS值下降。P渗滤液中含磷量少，生化处理中应适当增加与BOD5相当比例的磷。重金属生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，一般不会超过标准，但若与工业废物或污泥混埋时，或填埋盖土为酸性红壤时，重金属含量增加，超标可能性大。细菌渗滤液含有毒有害物质及细菌病毒、寄生虫等，大肠杆菌数量很大。渗滤液水质受垃圾组成、成份、填埋方式、季节、垃圾分解不同阶段等诸多因素的影响，变化范围较大。国内部分地区垃圾渗滤液的水质见表2。表2国内部分地区垃圾渗滤液水质单位：mg/l，pH除外BOD5CODCrSSNH3-NpH漳州200040003005006～9宜昌150030006003006～7上海200～40001500～800030～50060～4505～6.5杭州400～30001000～500060～65050～5006～6.5广州400～25001400～5500200～600130～6006.5～7.8MBR-纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用1122009年第6期（总第30期）2国内垃圾渗滤液处理方式国内垃圾渗滤液常用的处理方法有回灌法、物化法和生化法。循环回灌法处理能力有限，操作环境差，不适于年降水量大的南方。物化法处理成本一般较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理。生物处理分为厌氧处理、好氧处理和好氧与厌氧结合处理法。目前生物处理法国内应用较多的一般为好氧和厌氧的组合工艺。组合工艺主要适用于高浓度垃圾渗滤液。在氨氮的质量浓度较高的渗滤液处理工艺流程中，一般采用先氨吹脱，再进行生物处理。组合处理工艺处理效率高，污泥沉淀性能好，经济合理，技术成熟，已在废水治理领域广泛推广，但是对于可生化性低，难降解的有机物以及毒性高的废水，则处理效果较差。深圳下坪垃圾填埋场采用氨吹脱-厌氧生物滤池-SBR工艺，设备运行良好，出水稳定达标。近年来，随着膜技术的发展与推广，反渗透成为处理垃圾渗滤液的主要方法，这是由于反渗透具有高效的截留污水中溶解态的无机和有机污染物的特性。但是在应用过程中，反渗透的缺点和不足日益显露，主要是操作压力大，能耗较高，设备损耗大，维护管理困难。为克服上述缺点，减少操作难度，各国的研究者相继把目光转向了操作压力较低、运行管理方便的纳滤技术，本文主要介绍MBR-纳滤垃圾渗滤液处理工艺。3MBR-纳滤处理工艺近年来，国内MBR工艺处理垃圾渗滤液发展较快。由于MBR对垃圾渗滤液中的有机物进行了生化降解，不存在浓缩液需要进一步处理的问题，单一的MBR工艺出水不能达到国家二级以上的排放标准，往往需要配合NF、RO、活性炭等后续处理工艺以满足新的渗滤液排放标准。目前青岛小涧西垃圾填埋场、北京北神树垃圾填埋场、佛山高明白石坳填埋场、哈尔滨西南垃圾填埋场等多家垃圾处理厂采用MBR十NF系统处理垃圾渗滤液，并取得了良好的处理效果，其中处理规模昀大的为佛山高明白石坳填埋场，处理规模达到860t/d。MBR十NF工艺处理垃圾渗滤液的常见工艺流程图见图1。图1MBR+NF处理垃圾渗滤液工艺流程3.1MBRMBR是生化反应器和膜分离相结合的高效废水处理系统，用膜分离（通常为超滤）替代了常规生化工艺的二沉池，大大提高了对有机物的去除率。传统活性污泥法中，受二沉池对污泥沉降特性要求的影响，当生物处理达到一定程度时，要继续提高系统的去除效率很困难，往往需要延长很长的水力停留时间也只能少量提高总的去除效率，而膜生物反应器中，由于分离效率大大提高，生化反应器内微生物浓度可从常规法的3~5g/L提高到15~30g/L，可以在比传统活性污泥法更短的水力停留时间内达到更好的去除效果，减小了生化反应器体积，提高了生化反应效率，出水无菌体和悬浮物，因此在提高系统处理能力和提高出水水质方面表现出很大的优势。超滤膜组件主要由不对称管式陶瓷膜元件构成。陶瓷膜元件是一种无机膜，是将金属与非金属氧化物、氮化物或碳化物结合而构成，其内外表面为致密层，层面密布微孔，膜孔径0.05μm，中间是多孔支撑层。超滤过程很容易形成污染而导致通量大幅度衰减，因此需要定期清洗。清洗时可以选强酸强碱作清洗剂，也可进行反向冲洗。MBR的主要特点：①能有效降解主要污染物COD、BOD和氨氮；100%②生物菌体分离；③出水无细菌和固性物；④反应器高效集成，占地面积小；⑤污泥负荷(F/M)低，剩余污泥量小；⑥无需脱臭装置；⑦运行费用小。3.2纳滤在MBR反应器系统后加上纳滤，纳滤的作用是截留那些不可生化的大分子有机物COD，污水经纳滤系统进一步深化处理后，可使出水COD降到60mg/L左右，保证出水的达标排放，同时MBR工艺作为NF的前段处理工艺也有效地保障了纳滤的处理效率。根据有关资料，垃圾填埋场渗滤液经NF后的各项截留率指标如表3所示。表3垃圾渗滤液经纳滤处理后的截留率项目进水出水截留率（%）pH6.36.4/COD(mg/l)1700070095.88BOD5(mg/l)48028041.62NH3(mg/l)3350142057.61SO4(mg/l)31200234592.48Ca2+(mg/l)267018793.00Mg2+(mg/l)103072.792.94Na+(mg/l)10900501054.04纳滤净化水回收率80%，纳滤过程中产生20%的回流浓缩液，采用混凝沉淀进一步处理。实践表明，使用具有混凝和吸附作用的复合型混凝剂(主要含FeCl3)，（下转第122页）FEO技术在垃圾渗滤液处理中的应用1222009年第6期（总第30期）主体系统采用生化为主的处理工艺，生化处理对色度的去除能力较弱，而“FEO处理技术”对有机色度的去除率可达95%以上。4.2垃圾渗滤液含有10%～35%难生化降解的有机物质，特别是填埋场到中后期或封场后，难生化和不可生化物质将占主导成份，只通过生化处理无法有效去除。“FEO处理技术”中因加入特殊的催化氧化剂，可使垃圾渗滤液中的大分子难生化物质断链为小分子，同时可改变一些难生化物质的分子结构，通过投加药剂反应可生成沉淀去除。4.3FEO处理技术可以去除相当一部分CODcr、NH3-N，减少后续生化处理的负荷。缩短生化时间，降低运行成本。4.4生活垃圾中可能混入一些工业垃圾，增加垃圾渗滤液中重金属的含量，采用FEO处理技术，能有效地去除垃圾渗滤液中的重金属离子，确保处理后的重金属达标排放。5结论垃圾填埋场因所处地区气候(降水)、水文特点，也与填埋场运行时间密切相关，渗滤液水质是连续变化的，所以对渗滤液的处理，不仅要考虑工艺方法对渗滤液的处理效果，而且更要考虑该工艺方法对水质、水量变化的适应性。物化法控制条件灵活、调整参数方便可靠，而生物法则对连续变化的渗滤液水质具有较好的适应性，结合两者各自特点，采用组合式工艺“厌氧+FEO+氨吹脱+好氧”处理垃圾渗滤液。FEO技术对于水质水量的变化有很好的适应性，在其水质水量变化时均能够稳定的运行。FEO技术处理垃圾渗滤液将是一个发展方向，有着广阔的应用前景。参考文献：[1]闫志明，普红平，王小凤.垃圾渗滤液的特征及其处理工艺评述[J].昆明理工大学学报（理工版），2003，28（3）：128-134.[2]蒋彬，吴浩汀，徐亚明浅谈城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术[J].江苏环境科技，2002，15（1）：32－34.[3]丁忠浩，刘子元，王文斌，赵素芬.垃圾渗滤液处理中SBR法脱氮研究[J].武汉科技大学学报（自然科学版），2003，26（1）：24－26.[4]程洁红，马鲁铭.厌氧/SBR/混凝沉淀耦合工艺处理垃圾渗滤液的研究[J].水处理技术，2004，30（3）：176－178.[5]孟玢，李静，王蕾，季民.Fenton氧化处理垃圾渗滤液生化工艺处理的影响因素研究[J].天津城市建设学院学报，2004，10（1）：41-45.[6]ShengH.LinandChinC.Chang，Treatmentoflandfillleachatebycombinedeletro-Fentonoxidationandsequencingbatchreactormethod，Wat.Res.，2000，34(17).[7]AmokraneA.landfillleachatepretreatmentbycoagulation－flocculation[J].WatRes.1997，31（11）：2775—2782.[8]SeyfirdCF,HippenA,HelmerC,etal.Onc-atageDreammonification:NitmgenEliminationatLowCosts[J].WaterSciTechnol,2001,1(1):71-81.（上接第112页）COD去除率可达60%以上，混凝沉淀后上清液回调节池。纳滤回流液回生化系统进一步处理，由于其中的难降解有机物在生化处理系统中的相对停留时间延长，微生物得到有效驯化，难降解有机物也能部分降解，不会产生难降解有机物在系统中的富集现象。3.3污泥处理系统渗滤液处理站的污泥来自生物处理的剩余污泥和纳滤回流液混凝沉淀产生的污泥。为了发挥生物处理的剩余污泥的生物吸附作用和改善污泥的脱水性能，工艺流程把生物处理的剩余污泥排到纳滤回流液混凝沉淀系统（即污泥浓缩池），经过混凝沉淀和污泥浓缩，上清液溢流回调节池，浓缩污泥通过污泥泵抽送到板框压滤机进行压滤，滤饼运送垃圾填埋区进行填埋，滤液经收集后用泵抽送到调节池。4结论MBR-纳滤工艺处理垃圾渗滤液具有受原水水质影响小、出水水质好、运行稳定和占地面积小等明显优势,随着垃圾渗滤液膜处理技术的日益成熟和膜产品的逐步国产化，MBR-纳滤工艺处理渗滤液的优势开始逐渐展现出来，随着对垃圾渗滤液处理出水要求的提高，该工艺膜在垃圾渗滤液处理中的应用将具有广阔的前景。参考文献：[1]张宏忠，松全元，王淀佐.垃圾渗滤液膜处理技术[J].膜科学与技术,2004,24(5)：71-73.