01 垃圾滲濾液特點(diǎn)及工藝難點(diǎn)

生活垃圾處理方法主要有焚燒、堆肥、機(jī)械處理和填埋等。垃圾在堆放、中轉(zhuǎn)、擠壓、運(yùn)輸、填埋或焚燒處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物和水分，形成成分極為復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水——垃圾滲濾液；未經(jīng)處理的垃圾滲濾液流經(jīng)地表或滲入地下水后，破壞周圍土壤的生態(tài)平衡,造成土壤或水源污染，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。

垃圾滲濾液中含有氨氮和各種溶解態(tài)的陽(yáng)離子、重金屬、酚類、可溶性脂肪酸及其它有機(jī)污染物，具有水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、有機(jī)物即BOD₅和COD濃度高、氨氮含量高，金屬含量較高等顯著特點(diǎn)，因此在選擇垃圾滲濾液處理工藝時(shí)，需要滿足以下條件：

1.滿足水量變化大的特點(diǎn)，工藝設(shè)計(jì)需留有足夠的余量；

2.抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，滲濾液水質(zhì)波動(dòng)變化較大，因此，要求處理工藝需要有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；

3.高COD、BOD去除能力，垃圾滲濾液COD濃度變化范圍大，最高達(dá)80000mg/L，甚至更高。因此處理工藝需要具備極高的有機(jī)污染物去除能力；

4.高氨氮處理能力，滲濾液氨氮濃度一般從數(shù)百到幾千mg/L不等，一般認(rèn)為在1500-3000mg/L左右。但也可高達(dá)4000mg/L左右。要求處理工藝具有很高的氨氮去除率；

5.盡可能的減少二次污染。

基于以上特點(diǎn)，要滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）排放標(biāo)準(zhǔn)，依靠的單獨(dú)處理方法（生物法、物理法、化學(xué)法）難以滿足以上所有條件。比較經(jīng)濟(jì)可行、又可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的滲濾液處理工藝需采用物理、化學(xué)與生物法相結(jié)合的處理工藝。

02 垃圾滲濾液處理工藝

1“外置式膜生化反應(yīng)器（MBR）+膜深度處理”工藝技術(shù)原理

外置式膜生化反應(yīng)器，由前置式反硝化、硝化反應(yīng)器和分體式超濾單元組成。

在硝化池中通過(guò)高活性的好氧微生物作用降解大部分有機(jī)污染物，并使氨氮和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽回流至反硝化池，在缺氧的環(huán)境中還原成氮?dú)馀懦鲞M(jìn)行脫氮。

為提高氧的利用率采用射流曝氣器和高液位生化反應(yīng)器。

超濾采用孔徑為0.02um的有機(jī)管式超濾膜，分離出凈化水和菌體，由于實(shí)現(xiàn)了泥水完全分離，污泥回流可使生化反應(yīng)器中的污泥濃度達(dá)到15-25g/L，經(jīng)馴化形成的微生物菌群對(duì)廢水中難生物降解的有機(jī)物也能逐步降解。超濾清液出水無(wú)菌，無(wú)懸浮物，可達(dá)到GB16889-1997三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，在膜生化反應(yīng)器出水之后增加納濾(或反滲透)以及配套的濃縮液物理化學(xué)處理的技術(shù)。由于膜生化反應(yīng)器的出水氨氮、總金屬離子、SS等指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但部分難生化降解或不可生化降解的有機(jī)污染物尚不能去除，采用納濾（或反滲透）進(jìn)行深度處理，進(jìn)一步分離難降解較大分子有機(jī)物，確保出水指標(biāo)全部達(dá)到排放要求，其濃縮液通過(guò)配套的物理化學(xué)處理后，可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)處置。

2 工藝流程

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝流程

垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝流程

03 MBR含義及其工作原理

1 定義:

MBR為膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor）的簡(jiǎn)稱,是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應(yīng)器工藝通過(guò)膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制。

2 傳統(tǒng)活性污泥法流程

在傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間（ HRT ）與污泥齡（ SRT ）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的 25%～ 40%。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。

3 MBR法流程

MBR 工藝通過(guò)將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，不僅省去了二沉池的建設(shè)，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢(shì)菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時(shí)，通過(guò)降低 F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。

4 MBR工藝分類

分置式

膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過(guò)濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜，成為系統(tǒng)處理水。

一體式

膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，進(jìn)水進(jìn)入膜-生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在負(fù)壓作用下由膜過(guò)濾出水。

復(fù)合式

形式上也屬于一體式膜-生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜-生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀。

5 MBR工藝優(yōu)越性

1、高效的固液分離，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。

2、剩余污泥產(chǎn)量少。

3、占地面積小，無(wú)需二沉池，工藝設(shè)備集中。

4、可去除氨氮及難降解有機(jī)物。

5、克服了傳統(tǒng)活性污泥法易發(fā)生污泥膨脹的弊端。

6、操作管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

6 MBR工藝的不足

1、投資大：膜組件的造價(jià)高，導(dǎo)致工程的投資比常規(guī)處理方法增加約30％－50％。

2、能耗高：泥水分離的膜驅(qū)動(dòng)壓力;高強(qiáng)度曝氣；為減輕膜污染需增大流速。

3、膜污染清洗。

4、膜的壽命及更換，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換。
 

7 MBR用膜介紹

高分子有機(jī)膜材料

材質(zhì)：聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。

優(yōu)點(diǎn)：成本相對(duì)較低，造價(jià)便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應(yīng)用廣泛。

不足：運(yùn)行過(guò)程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短。

無(wú)機(jī)膜

材質(zhì)：金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無(wú)機(jī)高分子材料等。

優(yōu)點(diǎn)（陶瓷膜為例）：耐酸、抗壓、抗溫，其通量高、能耗相對(duì)較低。

不足：造價(jià)昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難。

04 MBR用膜介紹

目前MBR膜組件中使用量較大的只有聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙稀（PP）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能（強(qiáng)度和耐腐蝕性）在國(guó)內(nèi)和國(guó)外用量均最大。

MBR工藝中用膜一般為微濾膜（ MF ）和超濾膜（ UF ），大都采用0.1 ～0.4 μ m 膜孔徑。

微濾常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纖維素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亞胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。

超濾常用聚合物材料有：聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（ PAN ）、聚偏氟乙烯、纖維素酯、聚醚醚酮、聚亞酰胺、聚醚酰胺等。

PVDF(聚偏氟乙烯)材質(zhì)中空纖維膜，PVDF是一種氟化聚合物，具有300萬(wàn)～400萬(wàn)的分子量，有很強(qiáng)的物理強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

膜橫斷面放大照片

膜表面放大照片

陶瓷膜主要是A1₂O₃，ZrO₂，TiO₂和SiO₂等無(wú)機(jī)材料制備的多孔膜，其孔徑為0.1－50μm。

具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑、機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗、抗微生物能力強(qiáng)、耐高溫、孔徑分布窄、分離效率高等特點(diǎn)。

陶瓷膜與同類的有機(jī)高分子膜相比具有許多優(yōu)點(diǎn)：它堅(jiān)硬、承受力強(qiáng)、耐用、不易阻寨，對(duì)具有化學(xué)侵害性液體和高溫清潔液有更強(qiáng)的抵抗能力，其主要缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴目，制造過(guò)程復(fù)雜。

05 MBR膜組件

中空纖維

中空纖維具有高壓下不變形的強(qiáng)度，勿需支撐材料。把大量(多達(dá)幾十萬(wàn)根)中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內(nèi)。纖維束的開口端用環(huán)氧樹脂鑄成管板。外徑一般為 40～ 250μm ，內(nèi)徑為 25 ～ 42μm 。在 MBR 中，常把組件直接放入反應(yīng)器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒(méi)式膜-生物反應(yīng)器，一般為外壓式膜組件。

優(yōu)點(diǎn)：裝填密度高，一般可達(dá)16000－30000 m2/m3 ；造價(jià)相對(duì)較低；壽命較長(zhǎng)；可以采用物化性能穩(wěn)定，透水率低的尼龍中空纖維膜；膜耐壓性能好，不需要支撐材料。

缺點(diǎn)：對(duì)堵塞敏感，污染和濃差極化對(duì)膜的分離性能有很大影響,壓力降較大；再生清洗困難；原料的前處理成本高。

框板式

板框式是MBR 工藝最早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：制造組裝簡(jiǎn)單，操作方便，易于維護(hù)、清洗、更換。

缺點(diǎn)：密封較復(fù)雜，壓力損失大，裝填密度小。

管狀膜

由膜和膜的支撐體構(gòu)成，有內(nèi)壓型和外壓型兩種運(yùn)行方式。實(shí)際中多采用內(nèi)壓型，即進(jìn)水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在 6～24mm 之間。管狀膜被放在一個(gè)多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內(nèi)，每個(gè)膜器中膜管數(shù)目一般為4－18根。管狀膜目前主要有燒結(jié)聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，價(jià)格較高，但耐污染且易清洗。尤其對(duì)高溫介質(zhì)適用。

優(yōu)點(diǎn)：料液可以控制湍流流動(dòng)，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。

缺點(diǎn)：裝填密度小，一般低于300m2/m3 。

螺旋卷式膜組件

主要部件為多孔支撐材料，兩側(cè)是膜，三邊密封，開放邊與一根多孔的中心產(chǎn)品水收集管密封連接，在膜袋外部的原水側(cè)墊一層網(wǎng)眼型間隔材料，把膜袋－隔網(wǎng)依次迭合，繞中心集水管緊密地卷起來(lái)，形成一個(gè)膜卷，裝進(jìn)圓柱形壓力容器內(nèi)，就制成了一個(gè)螺旋卷式膜組件。

優(yōu)點(diǎn)：膜的裝填密度高；膜支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；濃差極化��；容易調(diào)整膜面流態(tài)。

缺點(diǎn)：中心管處易泄漏；膜與支撐材料的粘結(jié)處膜易破裂而泄漏；膜的安裝和更換困難。

06 三種常見的MBR膜組件

中空纖維簾狀浸入式膜組件

具有膜面積大，易于安裝，清洗方便等特點(diǎn)。

中空纖維柱狀浸入式膜組件

具有膜面積大，占地面積小等特點(diǎn)。

平板型簾狀浸入式膜組件

具有膜通量大，易于組裝，清洗方便等特點(diǎn)。

原標(biāo)題:垃圾滲濾液處理技術(shù)之MBR+膜深度處理技術(shù)解析