膜生物反应器结合反渗透工艺处理垃圾渗滤液的实践与应用

文/蒋玉广

引言

随着国民经济的迅速发展，我国城市居民生活水平日益提高，城市固体废弃物的总量越来越大、种类也越来越多，且每年正以 10%左右的速率增加。目前城市垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。采用垃圾填埋过程中产生垃圾渗滤液不仅是一种的高浓度的有机废水，而目其水量和水质的变化很大，水质成份也比较复杂，含有多种污染物。垃圾渗滤液的特点是COD和BOD浓度高、氨氮含量高、金属含量高以及渗滤液中微生物营养比例失调。未达标的污水随雨水及地表水漫流，会造成地表水的污染。用受渗滤液污染的水灌溉农田会引起农田水富营养化及化学毒理和生态毒理效应，对农作物造成小良影响，继而通过食物链危害人体及其它生物的健康。

滨海新区某垃圾处理场渗滤液处理系统设计于2001年，设计处理能力200吨/日，设计出水水质为垃圾二级排放标准并进行外排，后经环保主管部门组织有关专家进行环境评价论证，确定设计出水水质达不到外排标准，改为场内回喷利用，进而提出升级改造的计划。

改造背景分析

受当时国内特定条件下建设资金和处理技术的影响

原渗滤液处理场设计从2000年酝酿，一是由于受当时建设资金的限制，同时考虑运营成本，基本原则是按低投资、低成本、适用性进行设计，并在市建委组织的相关部门和专家参加的论证会上获得通过。从建设成本分析，工程设计概算投资253万元，实际投资239万元，按处理能力200吨/日核算，单位建设投资为1.2万元；二是当时条件下，国内垃圾渗滤液处理技术尚处于起步摸索阶段，处理技术不完善，科技发展水平不高。

设计进水水质和实际进水水质存在很大差异

设计时，由于时间紧促，没有连续稳定的本地区的垃圾渗滤液监测数据可以提供，所以设计上只能参考其它地区的水质监测分析成果。

当时处理工程设计进水水质如下。

调试期间，经多次采样测试，实际进水水质如下。

需要说明的是，以上数据由于监测时间较集中，不能反映全年跨季节的变化情况。

可以说，实际渗滤液水质大部分应比设计指标更为严重，因此设计处理系统难以达到预想的处理效果。

国家当前环保政策对渗滤液处理提出了更高的要求

滨海新区某垃圾处理场是服务于滨海新区的项目，其垃圾渗滤液处理水平的高低关系整个新区的形象，特别是天津市创建国家环保模范城市及滨海新区创建国家卫生区以来，原有设计出水水质难以适应上述要求，对渗滤液处理系统进行升级改造更显得尤为重要。基于以上原因，对现有某垃圾处理场渗滤液处理系统进行升级改造刻不容缓。设计处理量仍按原设计200吨/日考虑，设计处理后水质按区环保部门的要求达到GB3097-1997中规定的一级标准值进行外排。考虑污水回用，确定增加50吨/日的深处理系统。

改造方案工艺特点

（1）改造工艺采用多级厌氧——好氧生物串连工艺、生物处理之后接臭氧氧化和生物活性炭工艺，确保处理后渗滤液达标排放。根据相关部门多年对垃圾渗滤液的研究，渗滤液是非常难处理的，要想达到COD100mg/L的排放标准，实际上难度非常大，需要吹脱—混凝沉淀—厌氧—好氧—臭氧氧化—生物碳吸附的多级处理工艺，才有可能实现达标排放。高级氧化单元是本技术的核心单元，且该单元的处理成本在本技术中占据主要部分。因此，对高级氧化单元的优化对确保处理效果，降低处理成本具有重要意义。高级氧化单元优化主要包括膜生物反应器形式优化，氧化剂与催化剂种类、投量优化等方面。

（2）化学氧化、高级氧化组合技术处理效果与工艺参数优化。高级氧化技术处理效果好，但是处理成本仍相对较高。为了解决该问题，进一步将化学氧化与高级氧化技术进行组合，降低了高级氧化单元的氧化剂与催化剂投量，在保证处理效果的前提下降低了处理成本。

组合氧化技术在不同参数条件下对垃圾渗滤液处理效果表

组合氧化技术对垃圾渗滤液处理效果如表所示。其中，该组合氧化技术中氧化剂、催化剂投量均较前一部分有不同程度的降低，从而明显降低处理成本。其中，工艺中催化剂投加量降为0，仍表现出很强的强化去除水中难降解有机物的能力。另一方面，上述处理工艺出水满足国家《生活垃圾填埋污染控制标准》二级排放标准；并可根据工程需要调整氧化剂投加量、优化化学氧化与高级氧化配比关系及调整反应时间以满足不同出水要求。对该工艺的处理成本进行了估算，处理药剂费用降低了2元/m3以上，在5-6元.m3之间。

（3）回用水的处理工艺须经过生物活性炭，生物活性炭出水再经过：二级生物碳—精密过滤器—反渗透—加二氧化氯消毒—接触反应池—回用水。

设计充分利用了原有钢筋混凝土水池，将原有的调沉池改造成氨氮吹脱池、混凝沉淀池和厌氧水解酸化池，将现有的2个SBR生化池中的1个改造成厌氧浮动床生物膜反应器，1个改造成好氧移动床生物膜反应器。厌氧-好氧反应器串联运行，以提高垃圾渗滤液COD的去除效率。提升方案在移动床生物膜反应器后再串连膜生物反应器，膜生物反应器对极高浓度的生物量（活性污泥和生物膜），对于高含盐水处理和难降解有机物的去除十分有利。

膜生物反应器—Fenton氧化—活性炭吸附—保安过滤器—RO反渗透。

渗滤液经膜生物反应器处理后，渗滤液中部分难降解有机物可能还不会被去除，要确保COD低于100mg/L，还需要进一步进行臭氧氧化处理。臭氧氧化后，再经生物活性炭的生物降解与吸附作用，可使渗滤液达标排放。