膜分离技术在水处理中的工程应用实例（一）

7.1 城市垃圾渗滤液处理技术工程应用实例

7.1.1 城市垃圾渗滤液的水质特点是什么？

城市垃圾渗滤液的水质与水量变化很大，成分非常复杂，污染物种类多达百种以上，含盐量高，可生化性较差。渗滤液中污染物的成分及含量与填埋方式、填埋年限和垃圾成分等因素有关。普通城市垃圾填埋场的垃圾渗滤液有以下特点。

pH值：填埋初期的pH值为6~7，填埋年限较长时的pH值可提高到7~8。

颜色：呈淡茶色或暗褐色，色度在1000~4000。

有机物：多以溶解性有机物为主，初期在2000mg/L。随着微生物活动的增加，渗滤液中的BOD也逐渐增加。填埋2年左右时，渗滤液中的BOD达到峰值，最高可达30000mg/L。随后的BOD值开始逐渐下降，10年以上填埋时间的渗透液BOD基本稳定在400mg/L左右。

氮化合物：渗滤液中的氮化合物主要以氨氮为主，大约在400mg/L左右，搞得可达2000mg/L。

总溶解固体：渗滤液中总溶解固体最高可达10000mg/L，其中还含有相当数量的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁等。

重金属：生活垃圾与工业垃圾或污水厂污泥混合填埋时，重金属含量一般会较高。

7.1.2 膜分离技术如何处理城市垃圾渗滤液？

针对城市垃圾渗滤液的特点，为保证处理的效果，常采用膜分离工艺作为最后的处理单元。

（1）两级RO在垃圾渗滤液处理中的应用 渗滤液首先进入调节池，调节pH值后，经过砂滤和保安过滤后，进入二级RO系统，RO出水进入脱气塔，拖去CO2并提高pH值后外排。二级RO的浓液回流至一级RO的前端，一级RO浓液储存在浓缩液储罐，间歇回灌到垃圾填埋场。RO组件为管式，处理规模为500m³/d，回收率90%。处理流程图如下所示：

渗滤液→调节池→pH调节→砂滤池→保安过滤器→一级RO→二级RO→脱气塔→外排

渗滤液的电导率为7500~17500μS/cm，一级RO透过液电导率为250~470μS/cm，二级RO出水的电导率为35~60μS/cm，电导率的总去除率达99%以上，二级RO的回收率为90%。二级RO的出水COD<30mg/L，BOD<10mg/L，NH_3-N<10mg/L，SS<5mg/L。

（2）管式膜MBR+RO在垃圾渗滤液处理中的应用 MBR工艺降解渗透液中的有机物和去除氨氮，RO工艺去除无机离子和难降解的有机物质。MBR进水COD平均为1000mg/L，出水COD为mg/L。MBR工艺作为RO工艺的前处理，可以有效的去除SS，降低RO进水的SDI，MBR工艺中硝化产生的NH_3-N和NO_2-N被后续的RO工艺去除。工艺流程图如下所示：

渗滤液→调节池→预处理→MBR池→RO→外排

与传统生化处理工艺相比，经过膜组件的固液分离，将大于0.02μm的颗粒、截流在系统内，MBR出水清澈。出水再进入RO系统，截流那些不易降解的大分子有机物，使出水COD降到120mg/L以下。分置式MBR的循环泵产生较大的错流速度，避免了膜管的堵塞。膜组件最大过滤压力为0.6MPa。膜管由清洗泵冲洗，每2个月化学药剂清洗一次。使用的药剂有：双氧水、氢氧化钠、盐酸、柠檬酸、草酸和EDTA溶液。RO出水的COD<40mg/L，BOD<15mg/L，NH_3-N<10mg/L，SS<5mg/L。

（3）UASB+SBR+CMF+RO在垃圾渗滤液处理中的应用 渗滤液COD浓度为20000mg/L，氨氮浓度为1500mg/L，且随季节变化波动较大。经过UASB+SBR+CMF+RO组合处理后，COD和氨氮的去除率分别达到99.8%和99.5%。

UASB去除了渗滤液中大部分的COD和BOD，SBR继续去除渗滤液中的有机物和氨氮，CMF（絮凝微滤组合工艺）去除生化系统出水的SS，为RO的正常运行提供保障。

UASB厌氧反应器可以去除高浓度的有机物，当COD进水浓度达到25000mg/L以上时，其去除率可达到70%以上。SBR的DO控制在2.0mg/L、C/N比为6时，其生物脱氮效率最高。当冬季或渗滤液C/N比不足时，添加甲醇作为外加碳源。

反渗透（RO）的浓缩液回灌值至填埋场，回灌后对调节池渗滤液的电导率不会造成太大影响。

RO系统处理后出水COD小于50mg/L、总氮小于30mg/L\，SS小于5mg/L。

7.1.3 在城市垃圾渗滤液处理过程中，反渗透浓缩液的出路有哪些？

反渗透在处理垃圾渗滤液时，一般产生20%~25%的浓缩液。传统的浓缩液处置方法是蒸发或干化，这种方法不但能耗高，而且对环境的影响也较大。现在对浓缩液的处置还要以下方法。

① 将浓缩液送到焚烧厂焚烧

② 用污水处理产生的干污泥固化浓缩液，然后回填到填埋场。

③ 有计划的将浓缩液回灌到填埋场，以帮助加速垃圾自身的生物降解，促进有机物的分解和稳定。

最后一种方法是浓缩液处置的首选方案，如果回灌系统设计合理，渗滤液的组分将不会发生太大变化。

7.1.4 为什么DT-RO适用于城市垃圾渗滤液的处理？

DT-RO时反渗透的一种形式，是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其核心技术是管蝶式（DT）膜组件。为防止膜堵塞，DT膜组件具有开敞式通道，渗滤液流道短、膜柱通道宽等特点，与其他膜组件相比，DT-RO具有以下明显的特点：

① 由于膜组件的结构特点，进水的SDI可以到达20，远高于其他膜组件需要的SDI<5的要求。

② 通道短，膜片之间的通道为2mm，而其他膜组件只有0.2mm

③ 流程短，液体在膜表面的流程仅7cm，而卷式膜组件为100cm

④ 湍流，由于高压的作用，渗滤液打到导流盘上的凸点后形成高速湍流，这种湍流的重刷下，膜表面不易沉积污染物。在卷式膜组件中，网状支架会截流污染物，形成死水区从而带来膜的污染。

⑤ DT-RO的特殊结构及水力学设计，使膜组件易于清洗，结垢少，膜污染轻，从而延长了膜组件的寿命。

牧马河水处理节选自《水处理与膜分离技术问答》第七章