反滲透膜在垃圾滲濾液處理中的應用

陳媛媛，孫 琳，陳建飛

武漢中科水生環境工程股份有限公司，湖北 武漢 430074

隨著我國社會經濟的不斷發展，人均生活垃圾已達到450～500kg/年，并以年增長量10%的速度持續增長[1]。目前，國內生活垃圾的處理處置方法仍然以垃圾衛生填埋為主[2]，占垃圾總處理量的80%以上[3]。垃圾滲濾液是一種高濃度有機污水，若直接排入地表水和地下水環境中，將對區域內的水生態系統造成嚴重破壞。環境保護部和國家質量監督檢疫總局發布的《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）要求，自2011年7月1日起，現有全部生活垃圾填埋場應自行處理生活垃圾滲濾液，并執行標準中規定的水污染排放濃度限值。

1 垃圾滲濾液來源及水質特點

1.1 垃圾滲濾液來源

該項目垃圾滲濾液來自某縣城垃圾填埋場，該填埋場是經國家發改委批準，于2002年5月開工建設，2002年12月通過了國家組織綜合驗收，2002年12月投入運行。垃圾填埋場位于縣城西側，工程占地8hm2，處理垃圾130萬t，設計總庫容185萬m3，服務年限為26年，采用衛生填埋工藝。該工程根據當時有效標準及國家發改委批復，垃圾場建成后正常使用，滲濾液通過滲濾液導排系統收集至調節池進行除氮預處理后，通過專用管道送往縣城污水處理廠一并處理，現場不設單獨處理滲濾液的設施。但是根據新的環保標準要求，垃圾填埋場需自行進行滲濾液的處理。同時，由于填埋場已建設滲濾液收集系統，終端為污水處理廠，因此在污水處理廠周邊選擇合適場地新建滲濾液處理系統，將滲濾液處理后排入污水處理廠。

1.2 滲濾液水量

根據《生活垃圾滲濾液處理技術規范》（CJJ 150—2010），填埋場滲濾液的產生量應充分考慮當地的降雨量、蒸發量、地面水損失、地下水滲入、垃圾的特性、雨污分流措施、表面覆蓋、滲濾液導排設施狀況等因素綜合確定。滲濾液處理規模宜按垃圾填埋場滲濾液產生量計算（計算值為44.5m3/d），并應與調節池容積相匹配。當滲濾液處理量為50m3/d時，有效容積為3600m3的滲濾液調節池滿足工程使用要求，因此該工程規模確定為50m3/d。

1.3 滲濾液特點

垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度、難降解的有機廢水[4]，除含大量天然有機物外，還含有大量細菌、病原菌和一些有毒有害物質，CODcr和BOD5含量為生活污水的數十倍乃至近百倍。該填埋場從2002年末開始運行至今，運行時間較長，即將進行封場，填埋場滲濾液屬后期滲濾液，具有如下特點：（1）水質變化大、污染物成分復雜多變；（2）有機污染物濃度高，但可生化性較差；（3）氨氮濃度高；（4）重金屬離子與鹽份含量高；（5）水量波動大，夏天滲濾液產生量較大，冬天則相對較少。

1.4 滲濾液設計水質

根據標準規范及工程實測水質資料，參考附近垃圾場滲濾液的值，同時考慮垃圾滲濾液在初期BOD5、CODcr濃度較高、中后期及封場后氨氮較高等特點，填埋場垃圾滲濾液設計進水水水質如表1所示。

表1 填埋場垃圾滲濾液設計進出水水質

2 垃圾滲濾液處理工藝

2.1 工藝選擇

常見的滲濾液處理工藝主要包括生物處理法（厭氧、好氧或兩者結合的生物處理方法）、物化處理法（化學氧化法、絮凝沉淀法、活性炭吸附法、膜處理技術等）和組合工藝（生物和物化處理相結合，如膜生化反應器工藝）。對出水水質有更高的要求，需采用納濾、反滲透方法[4]。反滲透過程是自然界滲透的逆過程，在壓力作用下，水分子通過滲透膜進入另一側，而水中的不純凈物被阻止，為了防止雜質在膜表面聚集，使用濃水不斷沖洗膜表面并將雜質帶出[5]。根據該項目的水質特點，采用反滲透膜處理工藝應對該滲濾液的水質變化，可以保證當前和遠期水質的滲濾液處理出水穩定達標，滿足業主的排放要求。因此，該工程采用兩級反滲透膜處理工藝。該工藝受環境因素的影響較小，可有效去除高濃度的污染物，但其濃縮液中污染物的濃度較高，需進一步進行處理，可以將濃縮液回灌至填埋場進行處理。

2.2 工藝流程

工藝具體流程如圖1所示。將填埋場滲濾液收集至滲濾液處理站內調節池，經過砂濾和芯式過濾兩級預過濾后，再經兩級反滲透，最后至清水罐脫氣后達標排放。該工藝適用于填埋場后期或封場后滲濾液的處理，以及生物處理條件不適宜的垃圾填埋場的滲濾液處理。

圖1 工藝流程圖

3 水量平衡計算及設備配置方案

3.1 水量平衡計算

系統設計清水回收率為75%，原水電導率＜20mS/cm，水溫＞15℃時，水量平衡按開機率90%（即每天工作21.6h）計算得知，設計處理量為50t/d，設計清液產量37.5t/d。若滿負荷工作，則處理水量為1.1倍，即進水55t。

3.2 設備配備方案

采用成套設備，設備配置如下。

（1）滲濾液原水提升泵1臺（流量為2.3m3/h，揚程為35m，功率為0.75kW），用于提升滲濾液至綜合處理車間原水罐。設備描述：采用潛水泵，并安裝于配置的筏體上，該提升泵位置可隨調節池液位的改變而自動調整；滲濾液調節池中存在較厚的污泥層，并隨運行時間的增加而增加；漂浮設置可使提升泵取水口位于污泥層上，并確保提升泵的安裝運行。

（2）罐系統1套，用于原水及出水的水質調整，工藝水輸送等。設備描述：罐系統包括原水罐、原水進水籃式過濾器、清水罐、酸液儲罐、堿液儲罐、清洗劑儲罐、阻垢劑儲罐、加酸攪拌離心泵、加堿攪拌離心泵、反滲透膜系統供水泵、加藥桶泵、清水排放泵及閥門等。

（3）反滲透膜成套裝置1套（裝機功率35.86kW，運行功率20.03kW），用于垃圾滲濾液的反滲透處理。設備描述：該成套裝置上集成了用于預處理的砂濾器及反沖洗風機、高壓柱塞泵、反滲透膜柱、在線增壓泵、清洗水箱，用于電機控制及供配電的MCC柜，用于工藝自動控制的自動閥門、儀器儀表及PLC柜等；成套裝置均在工廠完成安裝，并經過72h運行測試；裝置進出水口均采用標準法蘭，現場安裝就位后，與各單元接口對接后即可調試運行。

4 主要技術經濟指標

該項目總投資為872.70萬元，運行成本為93.77萬元/m3，建筑面積為661.81m2。

5 結束語

通過研究可知，該項目在技術經濟上可行，并已建成投產達標排放，環境效益顯著。但是因規模較小，滲濾液成分復雜濃度高，而且人工成本相對較高，導致項目總運行成本相對較高，為當地污水項目運營單位帶來一定的經濟壓力。