垃圾滲濾液膜生物反應器處理技術研究

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摘要：垃圾滲濾液成分復雜、氨氮濃度很高、有機物濃度高，導致處理工序和設備繁多，處理時間較長。垃圾滲濾液由于在垃圾體已經經歷了厭氧過程，其生化性相對較差，生物處理的停留時間較長，因此，采用膜生物反應器處理垃圾滲濾液，可以更好的實現泥水分離，同時達到污泥濃縮的效果，從而可以大幅度提高生物反應器中的混合液濃度，使泥齡增長，通過降低F/M比使剩余污泥量減少，出水水質顯著提高。

關鍵詞：垃圾焚燒發電廠；滲濾液處理；膜生物反應器

引言：膜生物反應器MBR（Membrane Bio-reactor）是二十世紀末發展起來的新技術，它是膜分離技術和活性污泥生物技術的結合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進行固液分離，而是使用中空纖維膜替代沉淀池，因此具有高效固液分離性能，同時利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成8000-18000mg/L超高濃度的活性污泥濃度，使污染物分解徹底，因此出水水質良好、穩定，出水細菌、懸浮物和濁度接近于零，在污水處理方面具有傳統工藝不具備的優點。

1.膜生物反應器（MBR）的原理

膜生物反應器主要由膜組件和膜生物反應器兩部分構成。大量的微生物（活性污泥）在生物反應器內與基質（廢水中的可降解有機物等）充分接觸，通過氧化分解作用進行新陳代謝已維持自身生長、繁殖，同時使有機污染物降解。膜組件通過機械篩分、截留等作用對廢水和污泥混合液進行固液分離。大分子物質等被濃縮后返回生物反應器，從而避免了微生物的流失。生物處理系統和膜分離組件的有機組合，不僅提高了系統的出水水質和運行的穩定程度，還延長了難降解大分子物質在生物反應器中的水力停留時間，加強了系統對難降解物質的去除效果。

2.膜生物反應器（MBR）的分類

根據膜組件和生物反應器的組合位置不同可將膜生物反應器分為一體式、分置式和復合式三大類。

2.1 分置式MBR反應器

分置式MBR是指膜組件與生物反應器分開設置，相對獨立，膜組件與生物反應器通過泵與管路相連。分置式MBR，也稱為錯流式MBR、橫向流MBR，通常都采用加壓型過濾。加壓泵從生物反應器抽水，壓入膜組件中，膜過濾后出水排出系統，濃縮液回流至生物反應器。

2.2 一體式MBR反應器

一體式MBR反應器時將膜組件直接安置在生物反應器內部，所以又稱為淹沒式MBR（SMBR），它依靠重力或水泵抽吸產生的負壓作為出水動力。一體式MBR反應器的膜組件浸沒在生物反應器的混合液中，污染較快，而且清洗起來較為麻煩，需要將膜組件從反應器中取出。因此為了有效防止一體式MBR的膜污染問題，在膜組件下方進行高強度的曝氣，靠空氣和水流的攪動來延緩膜污染；或者在反應器內設置中空軸，通過它的旋轉帶動軸上的膜也隨之轉動，在膜表面形成錯流，防止其污染。

2.3 復合式MBR反應器

復合式MBR 從形式上看，也屬于一體式MBR，也是將膜組件置于生物反應器之中，通過重力或負壓出水，所不同的是復合式MBR是在生物反應器中安裝填料，形成復合式處理系統。

圖1 MBR系統工藝

3.垃圾滲濾液的膜生物反應器（MBR）處理技術

由于處理垃圾滲濾液生化污泥濃度較高，常常是15-30g/L，因此浸沒式中空纖維MBR很容易造成堵塞、斷絲和癱瘓。管式膜MBR技術是外置式形式，通過水泵將污泥送入膜管內，在壓力的驅動下進行膜分離，出水透過膜進入產水箱，而污泥回到生化池繼續參與生物反應。

垃圾滲濾液處理工藝通常采用分體式膜生化反應器，包括生物反應器和超濾（UF）兩個單元，為生物脫氮工藝。生物反應器分為前置反硝化和硝化兩部分。

在硝化池中，通過高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機物，并使氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環境中還原成氮氣排出，達到脫氮的目的。為了提高氧的利用率，采用高效內循環射流曝氣系統，氧的利用率可達25%。

超濾采用孔徑0.03μm的有機管式超濾膜，經過MBR生物反應器處理后，通過超濾膜分離凈化水，污泥回流可使生物反應器中的污泥濃度達到10-30g/L，經過不斷馴化形成的微生物菌群，對垃圾滲濾液中難生物降解的有機物也能逐步降解。

3.1生物反應器（反硝化/硝化）

廢水經過厭氧處理后，首先進入反硝化池，利用氨化菌將廢水中有機氮轉化成NH3-N，與原廢水中的NH3-N一并進入硝化池。在硝化池中，除與常規活性污泥法一樣對含碳有機物進行氧化外，在適宜的條件下，利用亞硝化菌及硝化菌，將廢水中NH3-N硝化生成NOx--N。為了達到廢水脫氮的目的，硝化池中的硝化混合液通過內循環回流到反硝化池，利用原廢水中有機碳作為電子供體進行反硝化，將NOx--N還原成氮氣。生物反應器工藝只有一個污泥系統，混合菌群交替處于好氧和缺氧狀態，有機物濃度高低交替條件，有利于控制污泥膨脹。

硝化池內曝氣采用循環射流曝氣，利用氣泡擴散和水力剪切這兩個作用達到曝氣和混合的目的。在射流曝氣器內部，由于射流的紊動及能量交換作用，形成劇烈的混摻現象，不僅在瞬間完成了氧氣從氣相向液相中的轉移，而且射流曝氣工作水流為進水和回流污泥的混合液，因此在射流器混合內部迅速地進行著泥（微生物）、水（有機物）、氣（溶解氧）三者間的傳質與生化反應。

3.2超濾（UF）

MBR采用外置超濾管式膜（UF）系統進行固液分離，將粒徑大于0.03μm的顆粒、懸浮物等截留在系統內，超濾出水清澈。有單獨循環泵以產生較大的過濾通量，流速為3～5m/s，避免膜管堵塞。超濾最大壓力一般不超過6bar，膜管由清洗泵沖洗，清洗后的清洗水在膜環路中循環回到清洗箱，直到充分清洗。

UF采用孔徑0.03μm的有機交錯流管式膜，每根膜管內安裝了一束Ф8mm、內表面為聚合物的管式過濾膜。硝化池的出水采用UF進水泵提升送至UF系統，UF系統的每個環路設置單獨的循環泵，每臺泵在沿膜管內壁提供一個需要的流速，從而形成紊流，產生較大的過濾通量，避免膜管堵塞。UF進水泵把硝化池的混合液分配到UF系統，超濾最大壓力為6bar，膜管通過清洗泵進行沖刷清洗，防止污泥沉積在膜管，造成膜管堵塞；另外，每隔一定周期需要對UF環路進行化學循環清洗，以恢復UF膜的通透能力。

4.結論

經過上述的論述，采用膜生物反應器處理高濃度有機廢水，特別是垃圾滲濾液時，出水水質優質穩定，可去除氨氮及難降解有機物，同時能夠節省占地，操作管理方便，不產生污泥膨脹，目前MBR處理工藝在國內已成為垃圾滲濾液處理工藝的主要趨勢。

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