MBR法在垃圾填埋場滲濾液處理工程中的應(yīng)用
膜生物反應(yīng)器【1](Membrane bioreactor，MBR)是國際上于20世紀(jì)60年代開始研究、90年代得到快速發(fā)展和應(yīng)用的一項(xiàng)廢水生物處理新技術(shù)，它將膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)過程有機(jī)結(jié)合， 以膜技術(shù)的高效分離作用取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝所無法比擬的泥水分離和污泥濃縮效果，消除了污泥膨脹的影響，并大幅度提高了曝氣池中活性污泥的濃度，省卻了污泥回流系統(tǒng)，大大延長了泥齡，減少了剩余污泥量，并通過膜對(duì)廢水中SS、有機(jī)物、病原菌和病毒的高效截留作用，大大提高了出水水質(zhì)，并在通常情況下，其處理出水無需進(jìn)行消毒處理即可達(dá)到相關(guān)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
生活垃圾滲濾液濃度高、成分復(fù)雜，隨填埋體的歷時(shí)長短水質(zhì)不同，處理困難。垃圾滲濾液中的主要污染物大致包括有機(jī)物、總氮、氨氮、離子態(tài)重金屬等。經(jīng)過多年的實(shí)踐，單純采用物理法、化學(xué)法或生
物法處理滲濾液，往往難以達(dá)到目的，而且費(fèi)用昂貴。在考慮工藝選擇時(shí)應(yīng)具有下述特點(diǎn)：具有很高的氨氮去除能力；高負(fù)荷的污水處理能力：能夠適應(yīng)不同季節(jié)，不同年限滲濾液濃度的變化，能保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定性 。近年來，已在國內(nèi)外使用的MBR法是比較理想的方法之一。
1 工程實(shí)例及技術(shù)方案
1.1 工藝流程選擇
某市垃圾填埋場垃圾處理規(guī)模為200 t/d，選用“厭氧+膜生物反應(yīng)器+納濾”的組合工藝處理。滲濾液的水質(zhì)隨填埋場年齡的變化而有較大的變化，單純的生物處理方式不能夠把滲濾液處理到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須采用生物處理和物理化學(xué)處理的工藝組合，對(duì)于“年輕”的垃圾填埋場滲濾液，生物處理效果較好，而對(duì)“年老”的垃圾填埋場滲濾液，則宜強(qiáng)化物化處理方式。在這樣的工藝組合中，采用生物處理的方法將垃圾滲濾液的污染物(包括氨氮)處理到盡可能低的濃度水平，剩下的污染物的消減任務(wù)由物化法完成，物化法中最具有可行性的是膜分離技術(shù)四。垃圾填埋場可以消納納濾的濃水和整個(gè)處理裝置產(chǎn)生的剩余污泥。具體工藝流程示意于圖1。
滲濾液經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后， 由提升泵提升，先經(jīng)過換熱器升溫，進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，經(jīng)過厭氧微生物的充分作用，把可生化的高濃度有機(jī)污染物盡最大可能利用厭氧生物消化，最終分解為沼氣、二氧化碳、水、氨氨及未被完全消化利用的中間產(chǎn)物和難降解有機(jī)物，隨水流流到缺氧反應(yīng)器.在缺氧反應(yīng)器，與回流水完全混合，兼氧微生物分解利用厭氧中未被完全降解的有機(jī)物中間產(chǎn)物。在此過程中，把回流液中氧氣充分利用后，兼氧微生物利用硝酸鹽及亞硝酸鹽作為氧原降解有機(jī)污染物，同時(shí)使硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓绯鏊w，使水中總氮含量得以降低，同時(shí)產(chǎn)生堿度，使MBR好氧池中硝化作用所需堿度條件更有保障。經(jīng)過反應(yīng)后進(jìn)入MBR好氧反應(yīng)池，在MBR好氧反應(yīng)池，利用好氧微生物的作用，使殘余的可生物降解有機(jī)物進(jìn)一步分解去除，氨氮在亞硝酸和硝酸細(xì)菌的作用下形成硝酸鹽，使氨氮污染物得以控制。不能生物降解的有機(jī)污染物在抽吸泵的作用下，隨水流進(jìn)入中間水池。然后進(jìn)一步由納濾(NF)系統(tǒng)處理，出水達(dá)標(biāo)排放，濃水與生物各段排放的污泥一起回灌填埋場。納濾濃水和MBR、厭氧等產(chǎn)生的污泥均經(jīng)污泥存儲(chǔ)池回灌至垃圾填埋場。
1.2 主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)某市具體情況，通過設(shè)計(jì)論證，確定某市垃圾填埋場設(shè)計(jì)規(guī)模為80 t/d，廢水水質(zhì)見表1。
2 工程運(yùn)行和處理效果
該工程自建成后，運(yùn)行正常，效果明顯，通過環(huán)保部門驗(yàn)收，實(shí)際運(yùn)行效果見表2�？梢钥闯�，處理效果優(yōu)于生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889．2008)證明了該工藝路線的選擇是完全正確和切實(shí)可行的。
3 處理工藝分析及運(yùn)行成本
3.1 中溫厭氧池
3.1.1 工作原理
厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解有機(jī)物的，大分子的有機(jī)物首先被水解成低分子化合物，然后被轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等。其有機(jī)物的分解過程可分為酸性(酸化)階段和堿性(甲烷化)階段，其中甲烷消化階段基本上控制著厭氧消化的整個(gè)過程f6]。由于甲烷細(xì)茵是專性厭氧的，它對(duì)溫度的變化很敏感，因此要保持溫度的恒定。厭氧產(chǎn)生的沼氣通過管道輸送到沼氣燃放裝置燃燒排放，避免了二次污染。
3.1.2 運(yùn)行效果
調(diào)節(jié)池的污水經(jīng)厭氧后，極大程度地削減了滲濾液中的COD，經(jīng)連續(xù)檢測，污水經(jīng)厭氧池后的COD削減率可達(dá)到7O％。
3.2 膜生物反應(yīng)器
3.2.1 工作原理
MBR是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。MBR工藝一般由膜組件、生物反應(yīng)器、膜清洗系統(tǒng)三部分組成。一體式MBR工藝是將膜組件直接安置在膜池中，通過工藝泵的負(fù)壓抽吸作用得到膜過濾出水。由于膜浸沒在膜池的混合液中，因此也稱為浸沒式或淹沒式膜一生物反應(yīng)器.由于微濾膜分離技術(shù)的應(yīng)用，反應(yīng)器內(nèi)的生物種類和數(shù)量是其他工藝所無法比擬的，一些在傳統(tǒng)生物處理工藝中不能發(fā)育起來的微生物在膜一生物反應(yīng)器內(nèi)都可以壯大起來，從而大大提高生物處理的適應(yīng)能力和改善其處理效果。為了提高脫氮效果和節(jié)省曝氣量，在MBR前增加缺氧段，并把好氧段的混合液(硝酸根)回流到缺氧段，從而完成硝化和反硝化，并獲得很好的脫氮效果。
3.2.2 運(yùn)行效果
MBR系統(tǒng)運(yùn)行以來，通過污泥接種、培養(yǎng)、馴化，并添加了硝化細(xì)菌進(jìn)行強(qiáng)化培養(yǎng)，目前反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度為4 g·L 左右，預(yù)計(jì)最終可穩(wěn)定在6～10 g·L 范圍內(nèi)，反應(yīng)器在高容積負(fù)荷下運(yùn)行，無污泥產(chǎn)生，通過DO在線監(jiān)測儀對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)化變頻控制，既優(yōu)化控制了反應(yīng)池內(nèi)的溶氧量，又極為合理地控制了運(yùn)行成本。膜池采用標(biāo)準(zhǔn)化裝置，清洗維護(hù)十分方便，整個(gè)工藝流程和高程布置簡潔、合理。在上述工藝流程中，屬于預(yù)處理工藝階段的中溫厭氧+MBR作為削減污染物的主要工藝環(huán)節(jié)和技術(shù)手段，從現(xiàn)階段的運(yùn)行結(jié)果和處理效果上來說，均發(fā)揮了相當(dāng)好的作用，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。目前，在原水濃度指標(biāo)很高的情況下，預(yù)處理階段(即厭氧+MBR的出水)指標(biāo)均已達(dá)到較好的效果(見表2)。
3.3 納濾裝置
3.3.1 工作原理
MBR的出水流到中間水池， 以平衡MBR和NF的工作水量，通過增壓系統(tǒng)保安過濾器過濾，截留和防止大于5 Ixm 的顆粒進(jìn)入納濾系統(tǒng)，過濾后的水通過高壓泵進(jìn)入納濾膜組件，通過膜組件的水為清水(即最終出水)，未通過膜組件的水為濃水，進(jìn)水中的各種有機(jī)物和各種離子由于納濾膜的阻隔基本上被截留到濃水側(cè)，而淡水中的有機(jī)物和離子濃度極低(遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn))。約20％的濃水回流至污泥池，用濃水回灌泵回灌至填埋場區(qū)。
整套納濾裝置的關(guān)鍵部分在于它的投藥和清洗部分，投藥的藥劑選擇和用量以及清洗的方式和頻率直接影響到產(chǎn)水率和運(yùn)行成本的高低。本套系統(tǒng)的加藥和清洗裝置，完全根據(jù)納濾系統(tǒng)中所配備的各種在線儀表自動(dòng)進(jìn)行加藥和清洗，在保證了高產(chǎn)水率的前提下(產(chǎn)水率達(dá)80％)，準(zhǔn)
確控制了藥劑用量和人工費(fèi)用，使得運(yùn)行成本經(jīng)濟(jì)合理。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，運(yùn)行簡便。
3.3.2 運(yùn)行效果
納濾系統(tǒng)開通以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，出水指標(biāo)優(yōu)異，觀感效果清澈、透明，整套系統(tǒng)根據(jù)中間水池的液位自動(dòng)啟、停。運(yùn)行過程中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)加藥、清洗動(dòng)作，無需值守，加藥罐內(nèi)的藥劑約一周左右添加一次，藥罐內(nèi)的藥劑快使用完畢時(shí)在值班室內(nèi)的控制屏上出現(xiàn)警示，提醒加藥，安全保障系統(tǒng)運(yùn)行。
3.4 運(yùn)行成本
某市垃圾填埋場滲濾液處理工程運(yùn)行后，處理滲濾液的主要運(yùn)行費(fèi)用由電費(fèi)(9.38元·m-3)、藥劑費(fèi)(0.56元·m-3)構(gòu)成，其直接運(yùn)行成本為9.94元·m-3。
4 結(jié)論
MBR法在某垃圾填埋場滲濾液處理工程中得到了較好的應(yīng)用，該工程技術(shù)含量高，工藝流程短，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了出水水質(zhì)優(yōu)、投資成本省、運(yùn)行費(fèi)用低的目的。工程證明了該工藝技術(shù)用于垃圾滲濾液的處理是切實(shí)可行的，其工程投資和運(yùn)行成本均在國內(nèi)同行業(yè)中居領(lǐng)先地位，為我國生活垃圾填埋場滲濾液的處置提供借鑒。
