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    MBR管式超濾膜-納濾工藝在垃圾滲濾液處理中的應用

    2016-03-22 20:09:49
    近年來隨著城市生活垃圾填埋場的不斷建設,垃圾滲濾液的處理問題也日益凸顯出來,垃圾滲濾液對垃圾場周圍的水體環境造成嚴重的污染,如何處理垃圾滲濾液成了一個需要迫切關心的問題。為了更好地控制垃圾滲濾液產生的影響,國家環保部于2008年4月頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16899-2008),對新建垃圾填埋場滲濾液出水COD標準限值由100mg/l調整為60mg/l。為滿足新標準的要求,本文推薦采用MBR管式超濾膜-納濾處理的工藝進行垃圾滲濾液的處理。 
       
      1垃圾滲濾液的性質 
      填埋垃圾在生物降解過程中產生的液體和各種滲入填埋場的水混合后,如總量超過了填埋場垃圾的極限含水量,多余部分就以滲濾液的形式排出。垃圾滲濾液中含有高濃度的有機物及重金屬離子。滲濾液中的主要污染物指標有COD、BOD、氨氮、SS、pH、細菌、大腸菌群等。垃圾滲濾液水質的特點見表1。 
      表1垃圾滲濾液水質特點 
      指標特點 
      色味呈淡茶色或暗褐色,色度一般在2000~4000之間,有較濃的腐敗臭味; 
      pH值填埋初期pH為6~7,呈弱酸性;隨著時間的推移,pH可提高到7~8,呈弱堿性 
      BOD5隨時間和微生物活動增加, BOD5也逐漸增加,填埋6個月至2.5年,達到*高峰值,此時BOD5多以溶解性為主,隨后BOD5開始下降,到5~6年填埋場穩定化為止; 
      CODCr填埋初期CODCr略低于BOD5,隨著時間的推移,BOD5急速下降,而CODCr下降緩慢,從而CODCr高于BOD5。滲濾液中的BOD5/CODCr的比值較高,說明滲濾液較易生物降解,封場后2~5年中BOD5/CODCr的比值逐步降至0.1,后期難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滲濾液中含磷量少,生化處理中應適當增加與BOD5相當比例的磷。 
      重金屬生活垃圾單獨填埋時,重金屬含量很低,一般不會超過標準,但若與工業廢物或污泥混埋時,或填埋蓋土為酸性紅壤時,重金屬含量增加,超標可能性大。 
      細菌滲濾液含有毒有害物質及細菌病毒、寄生蟲等,大腸桿菌數量很大。 
       
       
       
      滲濾液水質受垃圾組成、成份、填埋方式、季節、垃圾分解不同階段等諸多因素的影響,變化范圍較大。國內部分地區垃圾滲濾液的水質見表2。 
      表2國內部分地區垃圾滲濾液水質單位:mg/l,pH除外 
              BOD5                   CODCr         SS           NH3-N          pH 
      漳 州2000                     4000          300             500              6~9 
      宜 昌1500                     3000           600            300              6~7 
      上 海200~4000     1500~8000    30~500      60~450        5~6.5 
      杭 州400~3000     1000~5000     60~650    50~500         6~6.5 
      廣 州400~2500     1400~5500    200~600   130~600       6.5~7.8 
       
      2國內垃圾滲濾液處理方式 
      國內垃圾滲濾液常用的處理方法有回灌法、物化法和生化法。循環回灌法處理能力有限,操作環境差,不適于年降水量大的南方。物化法處理成本一般較高,不適于大水量垃圾滲濾液的處理。生物處理分為厭氧處理、好氧處理和好氧與厭氧結合處理法。目前生物處理法國內應用較多的一般為好氧和厭氧的組合工藝。組合工藝主要適用于高濃度垃圾滲濾液。在氨氮的質量濃度較高的滲濾液處理工藝流程中,一般采用先氨吹脫,再進行生物處理。組合處理工藝處理效率高,污泥沉淀性能好,經濟合理,技術成熟,已在廢水治理領域廣泛推廣,但是對于可生化性低,難降解的有機物以及毒性高的廢水,則處理效果較差。深圳下坪垃圾填埋場采用氨吹脫-厭氧生物濾池-MBR管式超濾膜工藝,設備運行良好,出水穩定達標。 
      近年來,隨著膜技術的發展與推廣,反滲透成為處理垃圾滲濾液的主要方法,這是由于管式MBR超濾膜法具有高效的截留污水中溶解態的無機和有機污染物的特性。但是在應用過程中,反滲透的缺點和不足日益顯露,主要是操作壓力大,能耗較高,設備損耗大,維護管理困難。為克服上述缺點,減少操作難度,各國的研究者相繼把目光轉向了操作壓力較低、運行管理方便的納濾技術,本文主要介紹MBR管式超濾膜-納濾垃圾滲濾液處理工藝。 
       
      3、MBR管式超濾膜-納濾處理工藝 
      近年來,國內MBR管式超濾膜工藝處理垃圾滲濾液發展較快。由于MBR管式超濾膜對垃圾滲濾液中的有機物進行了生化降解,不存在濃縮液需要進一步處理的問題,單一的MBR工藝出水不能達到國家二級以上的排放標準,往往需要配合NF、RO、活性炭等后續處理工藝以滿足新的滲濾液排放標準。目前青島小澗西垃圾填埋場、北京北神樹垃圾填埋場、佛山高明白石坳填埋場、哈爾濱西南垃圾填埋場等多家垃圾處理廠采用MBR十NF系統處理垃圾滲濾液,并取得了良好的處理效果,其中處理規模*大的為佛山高明白石坳填埋場,處理規模達到860t/d。MBR十NF工藝處理垃圾滲濾液的常見工藝流程圖見圖1。 
       
      圖1MBR管式超濾膜+NF處理垃圾滲濾液工藝流程 
      3.1 MBR 
      MBR是生化反應器和膜分離相結合的高效廢水處理系統,用膜分離(通常為超濾)替代了常規生化工藝的二沉池,大大提高了對有機物的去除率。傳統活性污泥法中,受二沉池對污泥沉降特性要求的影響,當生物處理達到一定程度時,要繼續提高系統的去除效率很困難,往往需要延長很長的水力停留時間也只能少量提高總的去除效率,而膜生物反應器中,由于分離效率大大提高,生化反應器內微生物濃度可從常規法的3~5g/L提高到15~30g/L,可以在比傳統活性污泥法更短的水力停留時間內達到更好的去除效果,減小了生化反應器體積,提高了生化反應效率,出水無菌體和懸浮物,因此在提高系統處理能力和提高出水水質方面表現出很大的優勢。 
      超濾膜組件主要由不對稱管式陶瓷膜元件構成。陶瓷膜元件是一種無機膜,是將金屬與非金屬氧化物、氮化物或碳化物結合而構成,其內外表面為致密層,層面密布微孔,膜孔徑0.05μm,中間是多孔支撐層。超濾過程很容易形成污染而導致通量大幅度衰減,因此需要定期清洗。清洗時可以選強酸強堿作清洗劑,也可進行反向沖洗。 
      MBR的主要特點:①能有效降解主要污染物COD、BOD和氨氮;②100%生物菌體分離;③出水無細菌和固性物;④反應器高效集成,占地面積小;⑤污泥負荷(F/M)低,剩余污泥量小;⑥無需脫臭裝置;⑦運行費用小。 
      3.2 納濾 
      在MBR反應器系統后加上納濾,納濾的作用是截留那些不可生化的大分子有機物COD,污水經納濾系統進一步深化處理后,可使出水COD降到60mg/L左右,保證出水的達標排放,同時MBR管式超濾膜工藝作為NF的前段處理工藝也有效地保障了納濾的處理效率。根據有關資料,垃圾填埋場滲濾液經NF后的各項截留率指標如表3所示。 
      表3垃圾滲濾液經納濾處理后的截留率 
      項目進水出水截留率(%) 
      pH6.3-6.4/
      COD(mg/l)17000   700   95.88 
      BOD5(mg/l)480    280   41.62 
      NH3(mg/l)3350   1420   57.61 
      SO4(mg/l)31200   2345   92.48 
      Ca2+(mg/l)2670   187     93.00 
      Mg2+(mg/l)1030   72.7     92.94 
      Na+(mg/l)10900   5010   54.04 
      納濾凈化水回收率80%,納濾過程中產生20%的回流濃縮液,采用混凝沉淀進一步處理。實踐表明,使用具有混凝和吸附作用的復合型混凝劑(主要含FeCl3),COD去除率可達60%以上,混凝沉淀后上清液回調節池。納濾回流液回生化系統進一步處理,由于其中的難降解有機物在生化處理系統中的相對停留時間延長,微生物得到有效馴化,難降解有機物也能部分降解,不會產生難降解有機物在系統中的富集現象。 
      3.3 污泥處理系統 
      滲濾液處理站的污泥來自生物處理的剩余污泥和納濾回流液混凝沉淀產生的污泥。為了發揮生物處理的剩余污泥的生物吸附作用和改善污泥的脫水性能,工藝流程把生物處理的剩余污泥排到納濾回流液混凝沉淀系統(即污泥濃縮池),經過混凝沉淀和污泥濃縮,上清液溢流回調節池,濃縮污泥通過污泥泵抽送到板框壓濾機進行壓濾,濾餅運送垃圾填埋區進行填埋,濾液經收集后用泵抽送到調節池。 
       
      4結論 
      MBR-納濾工藝處理垃圾滲濾液具有受原水水質影響小、出水水質好、運行穩定和占地面積小等明顯優勢,隨著垃圾滲濾液膜處理技術的日益成熟和膜產品的逐步國產化,MBR-納濾工藝處理滲濾液的優勢開始逐漸展現出來,隨著對垃圾滲濾液處理出水要求的提高,該工藝膜在垃圾滲濾液處理中的應用將具有廣闊的前景。

    特里高-BERGHOF  MBR管式超濾膜
    BERGHOF公司生產PVDFPESPA/PS管式超濾膜,膜管直徑從5mm-12.7mm。截留分子量5000-25000025千)不等。具有優異的強度、抗污染、抗氧化、耐酸堿性能(PH2-12),純水通量高達750L/m2h,工作壓力可達10bar,工作溫度可達80。即使直接過濾活性污泥濃度高達40g/L的生化污水,膜通量仍然高達80-140L/m2,壽命長達7年以上。
    BERGHOF公司MBR管式超濾膜組件除常規3”3m4”3m6”3m8”3m規格外,還特有8” 4m10” 3m10” 4m超大型膜組件,可大大降低大型工程投資與運行成本,廣泛用于垃圾滲透液、含油廢水、電子廢水、制藥廢水、焦化廢水等高濃度工業污水以及食品、發酵液、茶飲料等物料分離諸多領域。BERHOF低能耗管式膜在處理中低濃度污水(市政污水)方面,也具有獨特的特點和優勢,在低能耗條件下,設計通量可達到30~70L/m2*h),并且容易維護清洗,總成本低。


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