纳滤膜在垃圾填埋场渗滤液深度处理中的应用

摘 要：用纳滤膜对填埋场垃圾渗滤液在膜生物反应器工艺之后出水进行深度处理，在操作运行参数一定的条件下，通过纳滤系统，对有机污染物CODCr、BOD5和SS的平均去除率分别达到85.7%、88.6%和100%，深度处理后的出水水质可达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）一级标准要求。
关键词：纳滤 垃圾渗滤液 CODCr BOD5 NH3-N
近几年来，以膜生物反应器（MBR）[1]为主的工艺在城市生活垃圾填埋场渗滤液处理中得到越来越多的应用[2]，其处理出水水质通常只能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）三级标准要求。为使垃圾渗滤液处理出水水质达到一级标准要求，需对垃圾渗滤液进行深度处理。纳滤是在好氧生物处理过程之后，为控制COD和重金属而采取的更为合适的一个步骤[3]。由于垃圾渗滤液中的氨氮在MBR工艺中得到很好的去除，深度处理的主要对象为难降解的有机物质。纳滤膜的孔径在纳米级[4]，可让物料中绝大部分的无机盐透过和使有机低分子分级[5]，达到更好的分离效果。运用纳滤技术进行深度处理的工艺在广东中山、佛山、江苏常州等多个城市生活垃圾填埋场渗滤液处理中有成功的实例。
本研究以常州夹山垃圾填埋场渗滤液处理为例，在连续进水的情况下对膜生物反应器（MBR）处理后的超滤清液采用纳滤工艺进行深度处理，通过连续四个月的记录，考察了纳滤膜对难降解有机污染物的去除效果情况，对于提高废水处理的出水标准、控制环境污染、实现水循环及回用，节能减排等具有借鉴作用[6]。
1 深度处理水质及水量
渗滤液深度处理水源取自于常州城市夹山生活垃圾填埋场渗滤液经过膜生物反应器（MBR）处理后超滤清液出水为对象，其水质为：pH值在7.0-8.0，CODCr为500-800mg/L，BOD5为50-80mg/L，NH3-N≤15mg/L。处理水量：200m3/d。
2 深度处理工艺流程
工艺流程见图1。垃圾渗滤液经过MBR系统后超滤出水作为纳滤进水水源。在2进水泵的作用下先经过3过滤器的拦截大颗粒的物质，再由4增压泵进入5纳滤膜组件进行分离，浓缩液收集排放，纳滤清液经检测后达标外排。清洗时进水泵兼作清洗泵使用，纳滤浓液和清液皆回流到1清洗槽中，实现清洗时清洗液的循环。

图1 纳滤系统工艺流程图
3 主要设备及操作控制要求
3.1主要设备
纳滤进水泵：流量8-10m3/h,扬程30m，1台；过滤器：流量10-15 m3/h，内装5 μm的聚丙烯（PP）熔喷滤芯，1只；纳滤增压泵：流量8-10 m3/h,扬程180m，变频调节，数量1台；纳滤膜：采用美国OSMONICS公司DK8040膜，材质为聚酰氨，15支3组；清洗槽：1.0m3,PP材质，1只。
3.2操作控制要求
纳滤膜的水通量是纳滤系统操作过程中关键的运行参数，这个参数将受到压力、温度、回收率、给水pH值因素的影响。
系统操作压力升高会使膜的水通量增大，但压力升高并不影响超滤清液中污染物的去除率，通常操作压力控制在8-10bar。
温度上升，纳滤膜渗透性能增加，在一定水通量下要求的净推动力减少，实际运行压力降低。同时温度对纳滤各段的压降也有一定的影响，温度升高，水的粘度降低，压降减少。
系统回收率对各段压降有很大的影响，在进水总流量保持一定的条件下，回收率增加，由于流经纳滤高压侧的浓水流量减少，背压增加，总压降降低。回收率减少，总压降增大。系统中的回收率控制在85%左右。
pH值对纳滤清液的水质有一定的影响，这是因为纳滤膜本身大都带有一些活性基团，pH值可以影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移，另一方面pH值对进水中杂质的形态有直接影响，如对可离解的有机物，其截留率随pH值的降低而下降。由于超滤清液的pH值在7.5-8.0，需在纳滤系统中用硫酸调节pH值到6.0-7.0。
纳滤系统的操作控制参数见表1。
表1 纳滤系统操作控制参数

4 污染物去除效果分析
4.1 纳滤膜对污染物中COD的去除
由于垃圾渗滤液中可降解的大部分有机物在膜生物反应器（MBR中）已去除，超滤清液出水中存在大部分的小分子和难降解的污染物，通过纳滤系统能够得到有效的控制。以常州夹山填埋场垃圾渗滤液现场测试数据为例，纳滤膜对进水中难降解污染物中COD的去除效果如下图2：
图2 纳滤膜对COD的去除效果
从上图2中可以看出，纳滤系统运行四个月中，对MBR出水中难降解污染物中COD的去除效果明显，纳滤进水COD浓度平均为480mg/L，出水COD浓度平均为62.6mg/L，去除率平均为85.7%，最高为94.5%。纳滤系统对COD的去除效果非常明显，清液出水的COD小于《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）一级标准。