垃圾滲濾液膜組合處理工藝

2011 年7 月1 日，《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008) 開始啟用，而傳統的單一生化處理法已經不能滿足出水要求，人們將目光轉向更為高效的膜分離技術。應用于滲濾液處理的膜分離技術主要有超濾、納濾、微濾、反滲透等，多數滲濾液處理采用兩種或兩種以上的膜組合工藝來確保出水水質達標。目前國內外滲濾液處理膜技術以MBR+NF/RO 處理技術為主，傳統生化+ 納濾+ 反滲透的技術應用于滲濾液處理的實際工程案例也有較多報道。

MBR+NF/RO 是近年發展較快的一種新型組合工藝，具有流程簡單、投資低、運行成本低等優點，適合中小城鎮垃圾滲濾液處理工程。結合東興市的降雨特點和滲濾液產量及水質實際情況，設計并構筑了以中溫厭氧反應器+ MBR+NF/RO 組合工藝為主的垃圾滲濾液處理站，其處理能力為200m3/d。

該滲濾液處理站處理流程簡單、占地面積小，且可根據實際進、出水水質靈活調整工藝組合。由于該地區降雨充沛，填埋初期滲濾液COD 濃度為3 000～4 000 mg/L，可不經過中溫厭氧反應器，直接進入一體式MBR 反應池及后續處理工藝，處理效果顯著。

1 工程概況

東興市衛生填埋場改擴建工程的填埋場場區占地面積為114 655 m2，總庫容為76．8×104 m3。日處理垃圾為121 t，2010 年-2023 年投入運行，服務年限為14 年。滲濾液處理站占地約2 900 m2，設計處理量為200 m3/d，目前運行良好。

該填埋場采用改良型厭氧填埋工藝，滲濾液水質濃度較傳統厭氧性填埋有所降低，可生化性也有所提高，設計填埋初期及中后期滲濾液進、出水主要指標見表1。

2 工藝流程

垃圾滲濾液在滲濾液調節池中經過一定時間的沉淀作用，去除廢水中部分懸浮物、有機污染物和重金屬離子; 高濃度滲濾液通過潛污泵輸送至中溫厭氧反應器，可降解部分COD、BOD5以及重金屬離子，中溫厭氧反應器出水通過重力自流入一體式MBR 反應器; 低濃度滲濾液直接經調節池后進入MBR 反應器; 通過MBR 反應器中生物降解和膜過濾的綜合作用，進一步去除廢水中難降解的有機污染物，去除NH3-N、亞硝態氮、硝態氮和重金屬離子及大部分懸浮物; MBR 的出水通過高壓泵輸入納濾設備，在納濾膜的過濾作用下，進行脫色、去除剩余的難降解有機污染物和金屬離子; 在納濾后串聯反滲透單元可以保證高氨氮情況下水質達標，最后再通過活性炭過濾器。設計出水水質執行《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008) 中一般地區滲濾液排放限值。

在實際運行中，根據滲濾液進水濃度選擇是否經過中溫厭氧反應器，根據納濾出水選擇是否串聯反滲透單元。回流污泥由M 池回流至A 池(見圖1)，剩余污泥利用水壓通過閥門控制排到污泥池;污泥池內設置污泥泵將濃縮后的污泥輸送至垃圾填埋場填埋處理。

3 主要構筑物、設備及設計參數

3. 1 調節池

綜合考慮安全、經濟及地形條件，調節池有效容積為15 233 m3，設計水深為4．5 m，可滿足需調節的滲濾液總量的需要。調節池池底標高為15．00 m，最高水位標高為19．50 m，截污壩的壩頂標高為20．00 m。內設不銹鋼潛污泵2 臺(1 用1 備，流量為7．0 m3/h、揚程為150 kPa、功率為1．1 kW)，運行時間為20 h/d。

3. 2 中溫厭氧反應器

設中溫厭氧反應器1 座，鋼制，外保溫，尺寸為￠6 m×10 m，有效容積為160 m3，停留時間為20 h，容積負荷為6 kgCOD/(m3·d)，內置纖維填料層。

通過在其底部的環形開孔布水管布水。布水管用磚砌支墩固定于池底，面向池底開孔。每20 cm開一個直徑為10 mm的孔洞，每兩個孔洞之間呈45%傾角方向。配置水管道泵1 臺(流量為11．5 m3/h、揚程為112 kPa、功率為0．75 kW)，配套電加熱裝置，N = 16 kW。

3. 3 MBR 反應器

MBR 反應器為聯體鋼筋混凝土地下式構筑物，共分三個部分: 缺氧池(A 池) 、好氧池(O 池) 和膜分離池(M 池)。反應器總尺寸為16 m×15 m×3．05 m，有效水深為2．5 m。A 池有效容積為300m3，O 池有效容積為238 m3，M 池有效容積為62m3。好氧池(O 池) 曝氣由鼓風機供應(2 臺，1用1備，P = 49．0 kPa、Qs = 6．98 m3/min、N = 11 kW)。

M 池另外配鼓風機為膜組件供氣，在膜分離單元的下部裝微孔曝氣器，該曝氣管氧利用率高，氣泡分散均勻，氣泡直徑為3 mm左右，與滲濾液接觸面積增大，具有很高的氧氣傳遞效率。氣源由一臺反沖洗鼓風機提供(P = 58．8 kPa、Qs = 4．8 m3/min、N= 7．5 kW)。

M 池內設中空纖維微濾膜組件一套。采用旭化成MUNC-620A 膜，高結晶性聚偏氟乙烯(PVDF) 材質; 膜通量為6 L/(h·m2 )，實際膜總面積為1 680 m2 ; 孔徑為0．1 μm; 最大透膜壓力為300kPa; pH 值范圍為1～10; 標準設計過濾水量為0．2～ 0．7 m3/d。膜分離液通過抽吸泵排出(Q = 9 m3/h，吸程= 80 kPa，H = 300 kPa，功率為2．2 kW)。

3. 4 納濾裝置

采用納濾成套設備，處理能力為6 m3/h; 配納濾高壓泵1 臺，Q = 10 m3/h，H = 1．7 MPa，功率為15kW，電源為380 V，55 Hz; 配納濾增壓泵1 臺，Q = 10m3/h，H = 200 kPa，功率為2．2 kW。

設納濾車間1 座，磚混結構，尺寸為8．0 m×6．0 m。

3. 5 反滲透裝置

采用卷式反滲透成套裝置，配清洗設備、電控設備、機座各一套; 配進水泵2 臺，TSWA 臥式多級離心泵，Q = 18 m3/h，N = 7．5 kW，揚程為800 kPa。機座清洗泵2 臺，Q = 25 m3/h，N = 15 kW，揚程為800kPa。

3. 6 污泥泵井和污泥濃縮池

污泥泵井與濃縮池均為鋼筋混凝土結構，尺寸分別為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臺，Q = 15 m3/h，H =70 kPa，N = 0．75 kW。污泥濃縮池配污泥泵一臺，Q= 15 m3/h，H = 220 kPa，N = 2．2 kW; 濃縮后污泥直接由污泥泵抽回至填埋場庫區。

4 系統運行與控制關鍵點

4. 1 MBR 反應器運行控制

缺氧段(A 池) 與好氧段(O 池+ M 池) 運行過程中的基本參數控制如表2 所示。

滲濾液水質成分復雜，進水氨氮濃度很高，微濾膜對氨氮去除作用很小，要使出水水質穩定達標，只有通過生化作用對其進行降解，一旦系統的生化性能出現問題，膜污堵速度較生化性能良好時更快，恢復難度更大，出水很難達標。因此，需根據系統進水選擇性添加碳源，提高廢水的可生化性。運行初期，滲濾液C/N 達4．5 左右，缺氧段不需要投加碳源。隨著填埋場運行時間的延長，滲濾液中的碳、氮比例將會失調。若碳源不足，每天向MBR 缺氧段投加一定量的甲醇，廢水可生化性會逐漸變好。

4. 2 MBR 膜污染與清洗

在運行過程中，通過膜機架底部曝氣產生的氣泡及水流，使膜絲充分抖動對膜進行擦洗。同時采用間歇運行方式，自吸泵抽吸13 min，停止2 min，可防止膜孔堵塞，使長期穩定運行成為可能。系統運行時，采用恒定流量辦法，抽吸負壓可通過電接點式壓力表讀取，MBR 膜片操作負壓為0．01～0．03MPa，當操作負壓＞ 0．05 MPa 時，需對MBR 膜片及時進行清洗。一般運行到30 天，即使負壓未超過0．05 MPa，也要進行清洗。

清洗方法: 將MBR 膜片從膜架上取下，用清水對MBR 膜片表面進行沖洗，除去MBR 膜片表面附著的活性污泥; 再用0．5% 的NaClO 溶液浸泡1 h，殺死附著在膜表面的細菌; 然后用5%～10% 的NaOH 溶液將MBR 膜片浸泡2 h，除去附著在MBR膜片表面的有機物和膠體物質，再用清水對MBR 膜片進行沖洗，MBR 膜片通量即可恢復。

4. 3 NF/RO 運行與控制

在NF/RO 裝置中采用大量在線監測儀表及時對各部位水質進行動態跟蹤和自動調整，以最大限度地延長膜的使用壽命; 進水濁度控制在1．0 NTU以內，以降低膜的清洗頻率，延長膜的使用壽命。在進水水質濃度不高時，納濾出水即滿足出水水質標準，此時即可關閉后續的反滲透單元，降低管理難度和能耗，節約運行成本。系統穩定運行要求的進水條件見表3。

5 運行結果

從2011 年4 月起調試2 個月，穩定運行至今。各項水質指標監測結果見表4，均達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008) 的表2 標準。

6 工藝優勢

①運行能耗低

本工藝采用厭氧處理，以減輕后續好氧處理的負荷，降低運營成本。電耗是好氧工藝的主要費用，在本工藝中選用氧利用率較高的膜式微孔曝氣器，氧的利用率一般可達到30%，遠遠高于其他曝氣裝置曝氣的氧利用率。選擇能耗較低的一體式MBR，動力消耗為0．2～0．4 kW·h/m3，僅約為分置式的1/10。

②操作靈活

運行初期，低濃度滲濾液無需經過中溫厭氧反應器，可直接進入MBR 及納濾處理單元。在納濾裝置的基礎上增加反滲透裝置，使系統出水水質穩定達標得到保障。由于納濾出水已經過一次脫鹽，因此反滲透系統所需壓力就會很小，反滲透膜得到一定的保護，產水率相對也能提高。另外，若納濾出水滿足出水水質標準，即可關閉后續的反滲透單元，降低能耗，節約運行成本。

③二次污染少

本工藝采用生化處理和物化處理相結合的方法，利用中溫厭氧、MBR 能比較徹底地降解污染物的特點，使污染物數量減少、危害程度降低。該工藝產生的污泥量遠遠少于其他工藝特別是單純使用物化處理的工藝，產生的少量污泥可以采取回灌的措施控制其對環境的危害。具體參見http://www.m26888.com更多相關技術文檔。

7 結語

該滲濾液處理站處理工藝充分發揮微濾、納濾反滲透三種膜工藝的功能互補性，保證了膜部件的穩定高效運行，組合方便，可操作性強。

一體式MBR 較傳統分置式MBR，具有占地面積小、能耗低的優點，適合作為中小型垃圾滲濾液站處理工藝。動力消耗為0．2～0．4 kW·h/m3，僅為分置式的1/10 左右。

工程實踐表明，采用MBR+NF/RO 工藝對填埋初期垃圾滲濾液處理效果顯著，系統運行穩定，出水各項指標均能達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB 16889-2008) 中表2 規定的排放限值。