刘辉
南方创业科技发展有限公司天津分公司 天津 300000
摘要：本文分析了填埋场垃圾渗滤液水质特点，介绍了MBR+DTRO工艺原理，并举例介绍了MBR+DTRO系统处理填埋场垃圾渗滤液的工艺流程、对污染物的去除率以及100m3/d处理系统的运行费用。
关键词：垃圾渗滤液，MBR，DTRO
我国采用的垃圾无害化处置技术中，卫生填埋的比例约占75%，垃圾焚烧约占15%，其他方式约占10%，卫生填埋是目前我国最主要的生活垃圾处置方式。渗滤液是填埋过程的主要污染源，含有大量难生化降解的高分子污染物，属于高COD、高盐、高氨氮的有机废水[1]，并含有大量有毒有害物质，假如处理不当，将对生态环境造成严重破坏，因此必须对渗滤液进行处理。
一、垃圾渗滤液水质特点
垃圾渗滤液的水质受垃圾种类、当地环境及降水量、填埋场容积、填埋时间等诸多因素影响[2]，具有以下特点：
（1）填埋前、后期水质变化大。不仅体现在同一年内各个季节水质差别很大，浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限的增加，水质特征也在不断发生变化，如COD、渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年限的增加而降低，氨氮浓度不断增加。
（2）有机物浓度高。渗滤液中的COD和BOD5浓度最高可达几万毫克/升。高浓度的渗滤液主要是在酸性发酵阶段产生，pH值略低于7，低分子脂肪酸的COD占总量的80%以上，BOD5与COD比值为0.4～0.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD5与COD比值可能降至0.2甚至更低[3]。
（3）部分重金属离子含量高。渗滤液含有十多种重金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高，据报道，有的填埋场铁的浓度可高达2000mg/L左右，锌的浓度可达130mg/L左右。
（4）氨氮含量高。由于填埋场的厌氧环境，硝化作用难以进行，造成渗滤中氨氮浓度极高，并随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000～3000mg/L。
（5）营养元素比例失调。一般渗滤液中BOD5/TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需另行补给。另一方面，老龄填埋场的渗滤液的BOD5/NH3-N却经常小于1，要使用生物法处理时，需要补充碳源。
（6）盐份含量高。填埋场渗滤液通常含有大量的盐分，含盐量通常高达10000mg/L以上，采用膜处理会由于渗透压过大造成产水率过低，采用生化处理会因为含盐量过高造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。
二、MBR+DTRO处理工艺原理
MBR+膜处理工艺是目前国内大中型垃圾渗滤液处理的主流工艺。渗滤液中氨氮含量常在2000~3000mg/L，如不经脱氮处理，传统的生化处理很难正常运行，并且随着填埋时间的增加，会出现老化现象，COD、BOD 浓度下降、氨氮含量升高、碳氮比失调、可生化性降低将导致传统的生化处理系统无法运转，故采用两级A/O强化生化系统的脱氮功能。当渗滤液可生化性变差时，可在二级反硝化投加碳源，保证生化系统的脱氮效率。MBR系统采用外置管式超滤（UF）膜作为泥水分离组件，管式超滤膜工艺比其它MBR工艺具更高的污泥浓度、更强的抗冲击负荷和更高的去除效果，膜使用寿命长，运行稳定可靠。
虽然MBR系统对渗滤液中的污染物有较高的去除率，但是MBR出水无法达到排放要求，因此需要在MBR系统后设置RO系统进一步对渗滤液进行处理。RO系统主要有卷式膜和碟管式反渗透膜两种，相较于卷式膜，DTRO碟管式膜更具优越性，是专门用于垃圾渗滤液处理的反渗透技术，MBR后直接进入单级碟管式反渗透膜系统是其一般运用形式。DTRO系统处理垃圾渗滤液，膜片寿命可以达到5年以上，回收率可以达到80％以上，经过DTRO处理后的污水可达到排放标准。
MBR+DTRO的工艺特点为：
（1）适应于垃圾填埋场全寿命周期的处理工艺
垃圾填埋场全寿命周期渗滤液的显著特征是可生化性持续下降，碳氮比严重失衡，维持生化系统的持续有效运转往往需要投加大量的碳源，造成巨大的运行负担和浪费；DTRO 反渗透膜最大的特点是对进水水质要求低，甚至可以直接用于垃圾渗滤液原水的处理，反渗透膜的高效盐截留率不受水质变化影响，可持续保证出水达标排放；工艺设计中针对不同水质情况和远期运行，设置了不同的运行方式及工艺流程，保证全寿命周期垃圾渗滤液处理的达标排放。
（2）核心工艺单元均为成套设置，安装方便，操作维护简单
UF及碟管式反渗透单元均为成套装置，在工厂完成组装及调试，运达现场安装就位后即可调试运行；成套装置均可实现全自动运行，操作简单，维护工作量少。
（3）出水水质好
MBR出水经反渗透处理，反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，可高标准满足《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）表2的要求。
（4）自控程度高，操作运行简单
MBR+ DTRO系统是成熟先进的垃圾渗滤液处理运用技术，从生化单元到膜处理单元操作控制均可实现自动控制；对运行操作人员要求较低，易于掌握和操作运行。
三、项目实际应用
3.1 进出水水质
填埋场渗滤液进水水质为：CODcr=20000mg/L，BOD5=10000mg/L，SS=1000 mg/L，NH3-N=2000mg/L，TN=2500mg/L，pH=6~9。
出水水质达到《生活垃圾填埋污染物控制标准》（GB16889-2008）表2中污染物排放浓度限制要求。
3.2 工艺设计
13.3.1 工艺流程图
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一、二、a)3.3.2工艺流程介绍
（1）MBR 系统
MBR 系统主要包括一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池、
超滤清水池、UF膜分离系统、微孔曝气系统、加药系统、冷却系统和控制系统等组成。
MBR系统作为主要处理环节，它的作用是去除大部分的有机污染物。经过预处理系统处理后的渗滤液直接自流进入一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池，微生物对水中的有机物进行分解利用，合成细胞组织，放出二氧化碳和氮气。由鼓风机、微孔曝气器构成曝气系统为水中微生物提供必要的氧，并对池体中的污泥与污水进行充分搅拌。由于渗滤液的特殊性，生化培养阶段和运行期间有时会产生大量的泡沫，本系统设置了消泡系统。生化过程中会产生大量的热使反应器温度升高，不利于生化运行和超滤系统的运行，故设置了冷却系统，由冷却塔提供冷却水，通过热交换器冷却生化池水体。生化的泥水混合液通过超滤系统进行泥水分离，透过液进入超滤清水池，再由泵提升进入下一流程-DTRO系统。浓缩后的泥水混合液回流至反硝化池进行反硝化，达到脱氮的目的，剩余污泥排至污泥存贮池。
（2）DTRO系统
单级DTRO系统由罐系统、砂滤器、芯式过滤器、高压泵、在线泵、膜柱等系列单元组成。渗滤液首先由泵从微滤清水池中提升入原水罐，加酸调节pH后加压通过砂滤器和芯式过滤器过滤，然后经过高压泵再次加压进入膜柱，在高压泵压力和在线泵形成的大流量循环作用下，水分子通过膜被分离形成透过液，截留下来的污染物以浓缩液形式排入浓缩液池贮存。
3.3.3去除效果预测
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3.4 运行成本分析
以进水100m3/d处理项目为例，运行费用（含电费、水费、药剂费、膜更换费、设备维护费用、化验检测费、人工费）约为37.52元/吨。
结束语
垃圾渗透液的成分复杂，且含有大量有机物及有毒有害物质，一旦处理不当，会对环境造成极大的危害。MBR+DTRO工艺在处理填埋场垃圾渗滤液中具有工艺先进，自控程度高，运行稳定，操作维护工作量小等诸多优点，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]郑光凤.DTRO在垃圾渗滤液处理工程案例中的应用研究[J].中国化工贸易,2019,11(13):120.
[2]闵海华,杜昱,刘淑玲,等.MBR/RO工艺处理垃圾渗滤液[J].中国给水排水,2010,26(4):64-66.
[3]傅福全,蔡明亮,刘明华.垃圾渗滤液的处置及资源化利用现状[J].广州化学,2018,43(02):80-84.