管式膜TMBR技術在垃圾滲濾液廢水處理中的應用
來源：北京(jing)特(te)里高膜技術有限公司 閱讀：4892 更新時間：2009-08-03 17:25前言
垃(la)(la)(la)(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)，又稱滲(shen)(shen)瀝水(shui)(shui)或(huo)浸出(chu)液(ye)，是垃(la)(la)(la)(la)圾在堆放或(huo)者(zhe)填(tian)埋(mai)過程中由(you)于發酵、降雨(yu)及徑流的影(ying)響(xiang)以(yi)及地表水(shui)(shui)的浸泡而濾(lv)出(chu)的污水(shui)(shui)[1]。垃(la)(la)(la)(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)是一種(zhong)有(you)機(ji)污染負(fu)荷較高(gao)、水(shui)(shui)質極為復雜(za)的廢水(shui)(shui)，受垃(la)(la)(la)(la)圾組成(cheng)、垃(la)(la)(la)(la)圾含水(shui)(shui)率、填(tian)埋(mai)規律、填(tian)埋(mai)時(shi)間、填(tian)埋(mai)工藝、降雨(yu)滲(shen)(shen)透量等(deng)多因素的影(ying)響(xiang)。垃(la)(la)(la)(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)水(shui)(shui)質成(cheng)分復雜(za)，各類有(you)機(ji)物成(cheng)分多達100種(zhong)以(yi)上；氨氮、CODCr濃度(du)(du)濃度(du)(du)高(gao)，變(bian)化范圍大；并且隨著(zhu)垃(la)(la)(la)(la)圾填(tian)埋(mai)場使用年限的增(zeng)加(jia)，滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)的可生化性逐漸降低，氨氮和CODCr的比例(li)以(yi)及營養(yang)元(yuan)素比例(li)均(jun)會嚴(yan)重失(shi)調，這均(jun)給垃(la)(la)(la)(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)液(ye)的處理造成(cheng)一定難度(du)(du)[2]。
目前，國內外(wai)垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液處理(li)技(ji)術(shu)主要有：生(sheng)物處理(li)技(ji)術(shu)、物化(hua)處理(li)技(ji)術(shu)、膜(mo)分離技(ji)術(shu)及各種組合形(xing)式等(deng)[3]。我國垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液的處理(li)方法(fa)主要為厭氧(yang)好氧(yang)等(deng)生(sheng)物處理(li)法(fa)，但生(sheng)化(hua)法(fa)存(cun)在一個普遍的問題，就是垃(la)圾(ji)場運行中(zhong)后期滲濾(lv)液可(ke)生(sheng)化(hua)性差，導致生(sheng)化(hua)法(fa)出水難(nan)以(yi)達標。
與生(sheng)化法(fa)相(xiang)比，膜(mo)分離技術(shu)受原水水質的變化影響小，能(neng)夠保持出水水質穩定，在垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)等高濃度、難降解廢水的處(chu)理(li)中具有(you)(you)明顯的優勢。國(guo)外垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)膜(mo)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)已(yi)經相(xiang)當(dang)成熟，并得(de)到廣泛的應用(yong)[4-5]。國(guo)內近年來也陸續開(kai)展了(le)(le)膜(mo)處(chu)理(li)垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)的相(xiang)關研究， 并取得(de)了(le)(le)較好的處(chu)理(li)效(xiao)(xiao)果。本文重(zhong)點(dian)介紹(shao)(shao)了(le)(le)管式膜(mo)生(sheng)物反應器（TMBR）工(gong)藝(yi)在垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)中的應用(yong)及典型工(gong)程實例介紹(shao)(shao)，以期對實現垃圾(ji)滲濾(lv)液(ye)的有(you)(you)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)作(zuo)指導。
1、TMBR工藝簡介
TMBR是外(wai)置式膜生(sheng)(sheng)(sheng)物反應器(qi)，通過水(shui)泵將污泥-廢(fei)水(shui)混(hun)合(he)液打入(ru)膜管內，在(zai)壓力的驅動下進(jin)行膜分離(li)，出水(shui)透過膜進(jin)入(ru)產水(shui)箱，而(er)污泥回到(dao)生(sheng)(sheng)(sheng)化池(chi)繼續參(can)與生(sheng)(sheng)(sheng)化，沒有濃(nong)縮(suo)液排出。典型外(wai)置式TMBR工藝流程為(wei)：廢(fei)液→預(yu)處理→調(diao)節池(chi)→TMBR池(chi)（管式超濾膜）→RO→出水(shui)，如圖1。
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TMBR技術(shu)是用膜過濾替代傳統(tong)活性(xing)(xing)污(wu)(wu)泥(ni)法(fa)的(de)(de)二沉池(chi)，通(tong)(tong)過超濾(UF)進行固液(ye)分離，將粒(li)徑(jing)大(da)(da)于0．02 m的(de)(de)顆粒(li)、懸(xuan)浮(fu)物(wu)等截留在系統(tong)內，可(ke)使生化池(chi)內的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)濃度從3～5 g/L提高到20～30g/L，甚至可(ke)達到40g/L或更(geng)高，并且(qie)無須(xu)太多(duo)考慮(lv)污(wu)(wu)泥(ni)沉降和(he)膨(peng)化的(de)(de)問題。出水(shui)無菌(jun)體及(ji)懸(xuan)浮(fu)物(wu)。由于反應器內保持較(jiao)高的(de)(de)活性(xing)(xing)污(wu)(wu)泥(ni)濃度，難降解(jie)的(de)(de)物(wu)質(zhi)在反應器中也不斷反應、降解(jie)，而(er)水(shui)力停留時間(jian)（HRT）卻能大(da)(da)大(da)(da)縮(suo)短。工程占地面積小(xiao)；剩余污(wu)(wu)泥(ni)量小(xiao)；運行費用較(jiao)低(di)。根(gen)據不同情(qing)況(kuang)，TMBR出水(shui)后續可(ke)用NF或RO作深度處理。TMBR工藝通(tong)(tong)過膜分離技術(shu)大(da)(da)大(da)(da)強(qiang)化了生物(wu)反應器的(de)(de)功能。垃圾滲濾液(ye)經(jing)TMBR處理后，一般能滿足間(jian)接排放(fang)要求。
2、工程實(shi)例及技(ji)術方案
2.1工程描述
該工程(cheng)(cheng)將BERGHOF管式膜應(ying)用(yong)于(yu)上海江橋生活垃圾焚燒廠垃圾滲濾(lv)液(ye)處(chu)(chu)理(li)系(xi)統，是BERGHOF管式膜處(chu)(chu)理(li)垃圾滲濾(lv)液(ye)的眾多應(ying)用(yong)工程(cheng)(cheng)中的個例(li)。
上海(hai)江(jiang)橋生(sheng)活垃(la)圾(ji)焚燒廠(chang)工(gong)程(cheng)是(shi)目前(qian)中國(guo)建成(cheng)的(de)最大的(de)現代化千噸級生(sheng)活垃(la)圾(ji)焚燒廠(chang)，主(zhu)要(yao)處理上海(hai)各地區的(de)生(sheng)活垃(la)圾(ji)，日處理垃(la)圾(ji)能力達1500t，是(shi)上海(hai)市(shi)重大工(gong)程(cheng)之一。配套建設的(de)污水(shui)(shui)(shui)處理設施主(zhu)要(yao)處理該(gai)廠(chang)垃(la)圾(ji)滲(shen)(shen)濾液、生(sheng)產廢(fei)水(shui)(shui)(shui)/生(sheng)活污水(shui)(shui)(shui)等污水(shui)(shui)(shui)。該(gai)廠(chang)垃(la)圾(ji)滲(shen)(shen)濾液收集后，垃(la)圾(ji)熱(re)(re)值達到(dao)設計值時，滲(shen)(shen)瀝水(shui)(shui)(shui)回噴爐內焚燒處理，在試運行或垃(la)圾(ji)熱(re)(re)值偏(pian)低(di)時，滲(shen)(shen)瀝水(shui)(shui)(shui)由(you)專用(yong)槽車運到(dao)污水(shui)(shui)(shui)廠(chang)處理，處理后達標排放。
滲濾液經過預處理后，用污水泵將污水送入生化脫氮池，在生化脫氮池中COD、氨氮、TN得到大部分去除；之后出水進入BERGHOF管式膜TMBR處理系統，將粒徑大于30nm的顆粒、懸浮物、細菌等截留在系統內。TMBR處理段有單獨的循環泵以產生較大的表面流速，可達1~3m/s，可有效避免膜管堵塞。膜管由清洗泵沖洗，清洗后的清洗水循環回到清洗槽。每1個月加化學藥劑清洗一次。
出水排放執行生活垃圾填(tian)埋污染控制二級標準（GB16889—1997），處理后排入(ru)市政管網。處理工藝簡圖(tu)如圖(tu)2：
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圖2 工藝(yi)流程
2.2主要工藝設計參數(shu)
垃(la)圾焚燒廠(chang)滲濾液出水(shui)比一般的垃(la)圾填埋廠(chang)滲濾液出水(shui)要高(gao)，本(ben)項目(mu)設(she)計(ji)(ji)原水(shui)水(shui)質(zhi)及設(she)計(ji)(ji)產(chan)水(shui)水(shui)質(zhi)要求見表2：
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表(biao)2 設計原水水質及設計產水水質要求
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TMBR段(duan)采(cai)用特里高(gao)-德國BERGHOF管(guan)(guan)式(shi)膜，選膜型號為：83G 66.03 I8。該管(guan)(guan)式(shi)膜性(xing)能及(ji)膜組件(jian)參數見(jian)下表3。
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表(biao)3
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該工(gong)程TMBR段(duan)用膜(mo)數(shu)量為(wei)10支，分為(wei)兩個膜(mo)組，每(mei)組5支膜(mo)，每(mei)個膜(mo)組設計通量為(wei)200~220m3/d，設計表面流速3.3m/s，能(neng)耗(hao)僅為(wei)3~6kwh/m3，低(di)能(neng)耗(hao)TMBR管式超濾基本運行參數(shu)見表4。
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2.3工程運行(xing)效果
垃圾滲(shen)濾液處理設(she)施于(yu)2006年(nian)7月正式(shi)投入運(yun)行(xing)，垃圾滲(shen)濾液用(yong)TMBR工(gong)藝(yi)(yi)處理后，BOD、SS和濁度的(de)去除率都大于(yu)98%，COD的(de)去除率在78%-98%。整個處理系統一直(zhi)運(yun)行(xing)穩定，出水水質(zhi)遠(yuan)遠(yuan)超出要求(qiu)。該工(gong)藝(yi)(yi)技術(shu)流程短、占地(di)面積小，運(yun)行(xing)費用(yong)低，有非常好(hao)的(de)應用(yong)前景。
2.4膜(mo)污染及膜(mo)堵塞(sai)問(wen)題
目前制約膜技術發展的一個重要(yao)問(wen)題是膜污(wu)染及(ji)膜堵塞，污(wu)水中纖維太多、流(liu)速(su)太慢或(huo)部分膜管流(liu)速(su)太慢、非正(zheng)常停機等均會容易造成膜管堵塞，主要(yao)表現(xian)(xian)為膜通量(liang)降低、清洗后通量(liang)恢復效果差、膜進口(kou)處(chu)壓力異(yi)常升高(gao)、膜出口(kou)處(chu)壓力異(yi)常降低、泵流(liu)量(liang)下降等現(xian)(xian)象。
BERGHOF管式超濾膜(mo)在世界各地(di)的(de)(de)應用(yong)案例已有一千余項(xiang)，無需反沖，定(ding)期化(hua)(hua)學(xue)清(qing)洗(xi)就可以(yi)恢復(fu)通(tong)量，使用(yong)壽命可達7年以(yi)上。化(hua)(hua)學(xue)清(qing)洗(xi)時建議在 pH值(zhi)范圍1-11、溫(wen)度(du)低于(yu)40℃的(de)(de)條件下進行膜(mo)清(qing)洗(xi)。使用(yong)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)清(qing)洗(xi)試劑有：雙氧(yang)水（最大濃度(du)：1000ppm）；氫氧(yang)化(hua)(hua)鈉(na)溶(rong)液(ye)（pH最大11）；硝酸（pH最小1）；磷酸（pH最小1）；磷酸納；檸檬酸；草酸及EDTA溶(rong)液(ye)。
上海江橋垃圾滲(shen)濾(lv)液(ye)廢水(shui)處理工程于2006年(nian)7月開始運行(xing)后，每1個月進行(xing)一次(ci)常規化學(xue)清洗，至2007年(nian)8月23日(ri)出現膜(mo)堵塞問題，主要表現為：膜(mo)通量下(xia)降(jiang)(jiang)，第一組通量下(xia)降(jiang)(jiang)到6m3/h，第二組通量下(xia)降(jiang)(jiang)到5m3/h，采(cai)用常規方(fang)法對該(gai)膜(mo)系統進行(xing)化學(xue)清洗，清洗水(shui)呈濃黑(hei)膠狀，通量恢復(fu)效果不明顯(xian)。
后(hou)采(cai)取下述方(fang)法對該膜(mo)(mo)組件除堵(du)：首(shou)先用清(qing)水沖(chong)(chong)洗，然(ran)后(hou)用硅橡膠軟管輕輕的(de)(de)、緩慢(man)的(de)(de)通入堵(du)塞的(de)(de)膜(mo)(mo)管內，然(ran)后(hou)通水（可使用揚程5-10m的(de)(de)泵）慢(man)慢(man)清(qing)開(kai)堵(du)塞；之后(hou)用次氯(lv)酸鈉溶液（200~500ppm，濃度根據清(qing)洗效果逐步提高）進行浸泡24h或以上(shang)，最后(hou)用清(qing)水沖(chong)(chong)洗，保證(zheng)單支膜(mo)(mo)清(qing)洗水通量達到5~6m3/h。
通過以上(shang)方法后，單組(zu)膜通量由5m3/h提(ti)高(gao)到10m3/h，效果明顯。膜通后運行(xing)至今已半年時間，運行(xing)效果穩定，未(wei)再次出現膜堵塞問題(ti)。
造(zao)成膜(mo)(mo)堵(du)塞(sai)(sai)(sai)的可(ke)能(neng)原因很(hen)多：系統停(ting)機后沒有及時沖洗(xi)，或者沖洗(xi)不(bu)干(gan)凈，特別是突然(ran)停(ting)機的時候；泵壓小，膜(mo)(mo)表(biao)面流速太低(di)（原則上表(biao)面流速不(bu)要低(di)于2.5m/s，對(dui)于8寸膜(mo)(mo)循環泵的流量不(bu)要低(di)于165m3/h）；污泥(ni)濃度過高(gao)（大于40g/L或更高(gao)）、污泥(ni)性狀不(bu)好(hao)（含有較多粘性物質，如原油(you)，焦油(you)，PAM等）；調試階段(duan)，污泥(ni)未經有效預處理(li)便應(ying)用(yong)，前處理(li)系統缺少過濾(lv)裝(zhuang)置污泥(ni)中含有較多的纖維，特別是長于5mm的纖維，等，均可(ke)能(neng)造(zao)成膜(mo)(mo)管(guan)堵(du)塞(sai)(sai)(sai)。日常(chang)規范運行(xing)可(ke)有效降低(di)膜(mo)(mo)堵(du)塞(sai)(sai)(sai)的發生，膜(mo)(mo)管(guan)堵(du)塞(sai)(sai)(sai)一般可(ke)以從膜(mo)(mo)組件的進(jin)水(shui)端很(hen)容易(yi)觀察(cha)到，建(jian)議每兩周卸下彎頭(tou)觀察(cha)膜(mo)(mo)管(guan)是否堵(du)塞(sai)(sai)(sai)。
三、前景與展望
目前(qian)膜分離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)處(chu)理(li)垃圾(ji)滲濾(lv)液在國(guo)(guo)(guo)(guo)外已經成(cheng)熟，該技(ji)(ji)(ji)術(shu)具有受原水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)影響(xiang)小(xiao)、出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)好、運行穩(wen)定和占(zhan)地(di)面(mian)積小(xiao)等明顯優(you)勢。我國(guo)(guo)(guo)(guo)膜分離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)發(fa)(fa)展至今已有40多(duo)年(nian)歷史，但(dan)與世界發(fa)(fa)達國(guo)(guo)(guo)(guo)家相比還有較大差(cha)距。國(guo)(guo)(guo)(guo)內近年(nian)來(lai)開始(shi)將(jiang)MBR用于垃圾(ji)滲濾(lv)液的處(chu)理(li)。浸沒(mei)式MBR處(chu)理(li)工藝容易造成(cheng)膜斷絲，且(qie)運行維護費用高(gao)，清(qing)洗不方便(bian)，管(guan)式膜TMBR技(ji)(ji)(ji)術(shu)逐漸在國(guo)(guo)(guo)(guo)內應用并得到推廣(guang)。
德國BERGHOF管(guan)式(shi)膜(mo)(mo)(mo)膜(mo)(mo)(mo)管(guan)直(zhi)徑從(cong)5mm到12.5mm，具有優異的強度，工(gong)作壓力(li)可達(da)(da)(da)10bar；抗(kang)(kang)污(wu)(wu)染、抗(kang)(kang)氧化、耐(nai)酸堿性（pH1-13），工(gong)作溫度可高達(da)(da)(da)80oC；純(chun)水(shui)通量(liang)高達(da)(da)(da)750L/ m2•h，即使(shi)直(zhi)接過(guo)濾活性污(wu)(wu)泥濃度高達(da)(da)(da)40g/L的生化污(wu)(wu)水(shui)，膜(mo)(mo)(mo)通量(liang)仍然高達(da)(da)(da)80-140L/m2•h，是浸沒式(shi)超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)的5-10倍；無(wu)須反沖，2~8周化學清洗一次，易于清洗和(he)更換；使(shi)用壽命長達(da)(da)(da)7年以上(shang)。BERGHOF管(guan)式(shi)膜(mo)(mo)(mo)在(zai)垃圾滲(shen)濾液處理方面具有優越的抗(kang)(kang)污(wu)(wu)染性能和(he)針對性。隨著垃圾滲(shen)濾液處理要求的日益提高以及TMBR膜(mo)(mo)(mo)處理技術的日益成熟(shu)，相(xiang)信TMBR管(guan)式(shi)膜(mo)(mo)(mo)技術在(zai)垃圾滲(shen)濾液處理中的應用具有廣闊的前景。
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