垃圾渗滤液MBR-NF处理工艺的设计

摘要：研究了湖南省耒阳市某垃圾填埋场的垃圾渗滤液的处理工艺，并进行了成本估算。该处理工艺采用膜生物反应器（MBR）为主体工艺处理垃圾渗滤液可有效的实现达标排放，包括工艺选择、主要单元说明、主要设备与构筑物以及工程的投资成本核算，通过初步核算，该垃圾渗滤液处理工艺的水处理运行成本为1.132元/m3，表明该工艺不仅技术上可行，经济上也是合理的。
关键词：垃圾渗滤液；膜生物反应器；纳滤
某垃圾填埋场位于湖南省耒阳市，耒阳市地处湖南省东南部，耒水中下游，总人口122万人（2003年）。年平均日照时数为1608小时，年平均气温为17.9℃，常年最热为7~8月，平均最高气温34.7℃，极端高温为38℃~39℃，市区40℃。境内地形较为复杂，以岗地、丘陵地貌为主，属亚热带季风温润气候区，既具阳光丰富的大陆性季风气候特点，又有雨量充沛、空气湿润的海洋性气候特征，年平均风速为1.7m/s。
垃圾场占地面积200亩，填埋总容量400万立方米，日处理生活垃圾400T，使用年限20年以上。为了确保该垃圾填埋场启用后的污染控制，美化环境，需配置完善先进的渗滤液处理系统，库区的垃圾渗滤液集中排到垃圾填埋场污水处理站进行处理。
1设计水质水量及出水要求
渗滤液排放量为200m3/d，安全系数取1.2，设计处理能力为240m3/d。污水经处理后，需达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-2008）中一般地区渗滤液排放限值标准。
表1设计进水水质指标与出水水质标准

2工艺选择及流程设计
由于渗滤液水质水量的复杂多变，有机成分含量高，色度深，中、晚期填埋场渗滤液氨氮含量高。渗滤液的处理方法包括物理化学法[1-3]、生物处理法[4-7]和土地处理法[8-9]。与生物法处理相比，物化处理不受水质水量变化的影响，出水水质比较稳定，对难以生物降解的渗滤液有较好的处理效果，但物化方法处理成本较高，本研究采用膜生物反应器和纳滤相结合的工艺很好的解决垃圾渗滤处理以往出现的这种问题。
垃圾渗滤液经膜生化反应器（MBR）处理，一般能满足间接排放要求。为了保证出水达到直接排放标准，后续用纳滤作深度处理。纳滤浓缩液采用脱水处理，干污泥回填到填埋场处置，浓液回生化处理系统。该工艺组合方式优点为抗冲击负荷能力强，进水水质对其影响较小，MBR对氨氮的去除率较高，使用纳滤膜可同时让部分盐份与出水一起通过排除，既利用了生化过程和膜技术各自的优点，又避免了单纯反渗透工艺的缺点，工艺过程简单，操作方便。工艺流程图如图1所示。
因此，该垃圾渗滤液的处理单元主要有调节池、膜生化反应期、纳滤系统、污泥处理系统和辅助系统。
2.1调节池
渗滤液经过格栅后，进入调节池。污水在此停留一定的时间，以使渗滤液的水量、水质稳定在一定范围内，保证后续处理设备的负荷基本稳定。

图1工艺流程图
2.2膜生化反应器（MBR）
本方案采用的MBR是一种外置式膜生化反应器，包括生化反应器和超滤系统（UF）两个单元。
2.2.1生化反应器
生化反应器包括前置式反硝化和硝化两部分。由调节池来的渗滤液与硝化池回流液（通过UF浓液回流实现）混合后进入反硝化反应器，在液下搅拌器的作用下与反硝化污泥充分混合。硝化池回流液经过高活性好氧微生物的硝化作用，其中的氨氮和有机氮被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，在反硝化反应器缺氧环境中，在反硝化污泥的作用下还原成氮气排出，达到脱氮的目的。反硝化池的出水直接进入硝化池，污水、空气、活性污泥充分混合与包溶，并在反应池循环往复运动，通过高活性的好氧微生物作用，污水中含有碳、氮和磷等元素的有机物得到有效祛除，并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐。
2.2.2超滤系统
超滤系统由超滤环路循环泵、超滤膜组件及清洗设施等组成。垃圾渗滤液经过硝化、反硝化反应后，由超滤装置进行过滤处理，通过超滤膜进行泥水分离，净化水进入纳滤系统进一步深化处理。超滤的浓缩液带着活性污泥直接返回硝化系统，剩余污泥引到污泥浓缩池。超滤代替了常规生化工艺中的二沉池，使微生物被迅速、完全截留在生化反应器内，保持生化反应器的高生物浓度，有效控制泥龄，避免了污泥的流失，确保硝化效果，提高出水质量。超滤处理工艺采用的超滤膜组件主要由不对称陶瓷膜元件构成，陶瓷膜元件膜孔径0.1μm，为管式陶瓷超滤膜。
2.3纳滤系统