垃圾滲濾液膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)研究

東莞中科環(huán)保電力有限公司 廣東省 523085

摘要：垃圾滲濾液成分復(fù)雜、氨氮濃度很高、有機(jī)物濃度高，導(dǎo)致處理工序和設(shè)備繁多，處理時(shí)間較長(zhǎng)。垃圾滲濾液由于在垃圾體已經(jīng)經(jīng)歷了厭氧過(guò)程，其生化性相對(duì)較差，生物處理的停留時(shí)間較長(zhǎng)，因此，采用膜生物反應(yīng)器處理垃圾滲濾液，可以更好的實(shí)現(xiàn)泥水分離，同時(shí)達(dá)到污泥濃縮的效果，從而可以大幅度提高生物反應(yīng)器中的混合液濃度，使泥齡增長(zhǎng)，通過(guò)降低F/M比使剩余污泥量減少，出水水質(zhì)顯著提高。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠；滲濾液處理；膜生物反應(yīng)器

引言：膜生物反應(yīng)器MBR（Membrane Bio-reactor）是二十世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，它是膜分離技術(shù)和活性污泥生物技術(shù)的結(jié)合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進(jìn)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(shí)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(zhì)良好、穩(wěn)定，出水細(xì)菌、懸浮物和濁度接近于零，在污水處理方面具有傳統(tǒng)工藝不具備的優(yōu)點(diǎn)。

1.膜生物反應(yīng)器（MBR）的原理

膜生物反應(yīng)器主要由膜組件和膜生物反應(yīng)器兩部分構(gòu)成。大量的微生物（活性污泥）在生物反應(yīng)器內(nèi)與基質(zhì)（廢水中的可降解有機(jī)物等）充分接觸，通過(guò)氧化分解作用進(jìn)行新陳代謝已維持自身生長(zhǎng)、繁殖，同時(shí)使有機(jī)污染物降解。膜組件通過(guò)機(jī)械篩分、截留等作用對(duì)廢水和污泥混合液進(jìn)行固液分離。大分子物質(zhì)等被濃縮后返回生物反應(yīng)器，從而避免了微生物的流失。生物處理系統(tǒng)和膜分離組件的有機(jī)組合，不僅提高了系統(tǒng)的出水水質(zhì)和運(yùn)行的穩(wěn)定程度，還延長(zhǎng)了難降解大分子物質(zhì)在生物反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間，加強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)難降解物質(zhì)的去除效果。

2.膜生物反應(yīng)器（MBR）的分類

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

2.1 分置式MBR反應(yīng)器

分置式MBR是指膜組件與生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置，相對(duì)獨(dú)立，膜組件與生物反應(yīng)器通過(guò)泵與管路相連。分置式MBR，也稱為錯(cuò)流式MBR、橫向流MBR，通常都采用加壓型過(guò)濾。加壓泵從生物反應(yīng)器抽水，壓入膜組件中，膜過(guò)濾后出水排出系統(tǒng)，濃縮液回流至生物反應(yīng)器。

2.2 一體式MBR反應(yīng)器

一體式MBR反應(yīng)器時(shí)將膜組件直接安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，所以又稱為淹沒(méi)式MBR（SMBR），它依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負(fù)壓作為出水動(dòng)力。一體式MBR反應(yīng)器的膜組件浸沒(méi)在生物反應(yīng)器的混合液中，污染較快，而且清洗起來(lái)較為麻煩，需要將膜組件從反應(yīng)器中取出。因此為了有效防止一體式MBR的膜污染問(wèn)題，在膜組件下方進(jìn)行高強(qiáng)度的曝氣，靠空氣和水流的攪動(dòng)來(lái)延緩膜污染；或者在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置中空軸，通過(guò)它的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸上的膜也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，在膜表面形成錯(cuò)流，防止其污染。

2.3 復(fù)合式MBR反應(yīng)器

復(fù)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(yīng)器之中，通過(guò)重力或負(fù)壓出水，所不同的是復(fù)合式MBR是在生物反應(yīng)器中安裝填料，形成復(fù)合式處理系統(tǒng)。

圖1 MBR系統(tǒng)工藝

3.垃圾滲濾液的膜生物反應(yīng)器（MBR）處理技術(shù)

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(méi)式中空纖維MBR很容易造成堵塞、斷絲和癱瘓。管式膜MBR技術(shù)是外置式形式，通過(guò)水泵將污泥送入膜管內(nèi)，在壓力的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行膜分離，出水透過(guò)膜進(jìn)入產(chǎn)水箱，而污泥回到生化池繼續(xù)參與生物反應(yīng)。

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

在硝化池中，通過(guò)高活性的好氧微生物作用，降解大部分有機(jī)物，并使氨氮和有機(jī)氮氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，回流到反硝化池，在缺氧環(huán)境中還原成氮?dú)馀懦觯_(dá)到脫氮的目的。為了提高氧的利用率，采用高效內(nèi)循環(huán)射流曝氣系統(tǒng)，氧的利用率可達(dá)25%。

超濾采用孔徑0.03μm的有機(jī)管式超濾膜，經(jīng)過(guò)MBR生物反應(yīng)器處理后，通過(guò)超濾膜分離凈化水，污泥回流可使生物反應(yīng)器中的污泥濃度達(dá)到10-30g/L，經(jīng)過(guò)不斷馴化形成的微生物菌群，對(duì)垃圾滲濾液中難生物降解的有機(jī)物也能逐步降解。

3.1生物反應(yīng)器（反硝化/硝化）

廢水經(jīng)過(guò)厭氧處理后，首先進(jìn)入反硝化池，利用氨化菌將廢水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成NH3-N，與原廢水中的NH3-N一并進(jìn)入硝化池。在硝化池中，除與常規(guī)活性污泥法一樣對(duì)含碳有機(jī)物進(jìn)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(dá)到廢水脫氮的目的，硝化池中的硝化混合液通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流到反硝化池，利用原廢水中有機(jī)碳作為電子供體進(jìn)行反硝化，將NOx--N還原成氮?dú)狻Ｉ锓磻?yīng)器工藝只有一個(gè)污泥系統(tǒng)，混合菌群交替處于好氧和缺氧狀態(tài)，有機(jī)物濃度高低交替條件，有利于控制污泥膨脹。

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

3.2超濾（UF）

MBR采用外置超濾管式膜（UF）系統(tǒng)進(jìn)行固液分離，將粒徑大于0.03μm的顆粒、懸浮物等截留在系統(tǒng)內(nèi)，超濾出水清澈。有單獨(dú)循環(huán)泵以產(chǎn)生較大的過(guò)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(guò)6bar，膜管由清洗泵沖洗，清洗后的清洗水在膜環(huán)路中循環(huán)回到清洗箱，直到充分清洗。

UF采用孔徑0.03μm的有機(jī)交錯(cuò)流管式膜，每根膜管內(nèi)安裝了一束Ф8mm、內(nèi)表面為聚合物的管式過(guò)濾膜。硝化池的出水采用UF進(jìn)水泵提升送至UF系統(tǒng)，UF系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)路設(shè)置單獨(dú)的循環(huán)泵，每臺(tái)泵在沿膜管內(nèi)壁提供一個(gè)需要的流速，從而形成紊流，產(chǎn)生較大的過(guò)濾通量，避免膜管堵塞。UF進(jìn)水泵把硝化池的混合液分配到UF系統(tǒng)，超濾最大壓力為6bar，膜管通過(guò)清洗泵進(jìn)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(duì)UF環(huán)路進(jìn)行化學(xué)循環(huán)清洗，以恢復(fù)UF膜的通透能力。

4.結(jié)論

經(jīng)過(guò)上述的論述，采用膜生物反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水，特別是垃圾滲濾液時(shí)，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，可去除氨氮及難降解有機(jī)物，同時(shí)能夠節(jié)省占地，操作管理方便，不產(chǎn)生污泥膨脹，目前MBR處理工藝在國(guó)內(nèi)已成為垃圾滲濾液處理工藝的主要趨勢(shì)。

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