膜技术在垃圾渗滤处理领域的应用

李艳儿

摘 要：生活垃圾渗滤液处理系统采用膜技术进行深度处理，具有工艺先进、出水水质较好等特点，是目前国内垃圾渗滤液处理的有效方法之一。介绍了膜技术在某生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处理工程中的实际应用，着重分析了超滤、纳滤、反渗透膜的设计、运行和最终出水水质情况。

关键词：超滤；纳滤；反渗透；垃圾渗滤液

中图分类号：X703 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.093

某垃圾渗滤液处理站属于生活垃圾焚烧发电厂项目的配套工程，设计日处理规模为400 m3/d，采用“生化+膜”处理工艺，出水水质执行《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中表1敞开式循环冷却水水质标准。其中，生化工艺采用“机械过滤+调节池+混合反应沉淀池+厌氧系统+A/O系统”，可以降解大部分有机物，改善生化出水水质，从而为膜处理工艺奠定基础。膜工艺采用“外置管式超滤膜系统+纳滤系统+反渗透系统”，可以拦截绝大部分残留有机物、无机物等，使出水达到回用标准。

垃圾渗滤液经过膜深度处理后，可用于厂区内敞开式循环冷却水补充水源，实现了污水资源化，节省了水资源，促进了可持续发展。

1 生化处理工艺简介

由于垃圾渗滤液具有成分复杂、有机物浓度高、氨氮浓度高、离子含量高，且水质和水量随季节性变化大等特点，采用单纯的膜工艺无法解决污染问题。因此，通过生化处理工艺降解大部分有机污染物后，再通过膜工艺进一步深化处理，从而实现垃圾渗滤液再利用。“生化+膜”工艺是目前垃圾渗滤液处理的主流工艺。

本工程的生化处理工艺为：机械过滤→调节池→混合反应沉淀池→厌氧系统→A/O系统。

2 膜处理工艺

深度处理工艺包括超滤系统、纳滤系统和反渗透系统。现分别对每种工艺作简要介绍。

2.1 超滤处理工艺

超滤系统采用德国berghof外置式超滤膜，该技术主要应用于污水处理、垃圾渗滤液领域。该膜技术具有机械性能好、使用寿命长和出水稳定的特点，系统采用大流量循环减少膜面污染，并配置有独立的冲洗和化学清洗功能，可实现“手动/全自动”控制。

2.2 纳滤处理工艺

纳滤系统采用美国DOW纳滤膜，该技术主要应用于物料浓缩领域。该膜技术具有膜面积大、运行压力低、抗污染性能好和出水稳定的特点，系统设计为内流量循环、单段清洗和两段升压，并配置有独立的化学清洗功能，可实现“手动/全自动”控制。

2.3 反渗透处理工艺

反渗透系统采用美国DOW反渗透膜，该技术主要应用于水质净化领域。该膜技术具有运行压力高、抗污染性能好和出水水质好的特点，系统设计为内流量循环、单段清洗和两段升压，并配置有独立的化学清洗功能，可实现“手动/全自动”控制。

3 膜技术参数

超滤、纳滤和反渗透膜技术的具体参数如表1所示。

表1 膜技术参数

项 目 超滤 纳滤 反渗透

膜材料 PVDF 聚酰胺复合膜 聚酰胺复合膜

膜类型 外置式 卷式膜 卷式膜

型号 83G NF270 一段BW30，二段SW30

膜长度/mm 3 000 1 016 1 016

pH耐受范围 2～11 3～10 2～11

最大耐温/℃ 60 45 45

最大操作压力/kPa 800 41 一段41，二段83

从表1可知，该超滤膜材质为PVDF，具有较好的耐pH、耐高温、耐压力性能，且膜平均孔径为30 nm，可截留大分子物质。纳滤膜和反渗透膜材质均为聚酰胺复合膜，具有较好的耐pH、耐高温、耐压力性能。一段反渗透膜采用苦咸水膜，二段反渗透膜采用海水膜。

4 膜对污染物截留分析

4.1 超滤膜对污染物截留分析

由于超滤膜为大孔径膜，能截留部分COD、BOD5等有机物，几乎不截留无机盐、小分子物质，对出水pH、氨氮也无明显影响。运行中，超滤膜前设有一道过滤器，可对超滤膜起到预保护作用。每次停机时进行清水冲洗，运行一段时间后，超滤膜产水量下降、运行压力升高，需对膜进行化学清洗。2014-03—06超滤系统进、出水水质检测数据统计分析如图1所示。

从图1可知，超滤系统对COD的去除率在31.2%～39.7%，对BOD5的去除率在19.0%～32.2%，且出水清澈。

4.2 纳滤膜对污染物截留分析

由于纳滤膜为中等孔径膜，允许硬度成分中等通过，其他盐分中等或较高程度通过，因此，具有较低的渗透压和操作运行压力。运行中，纳滤膜前设有一道过滤器，可对膜起到预保护作用。每次开、停机时进行清水冲洗，运行一段时间后，纳滤膜产水量下降、运行压力升高，需对膜进行化学清洗。2014-03—06纳滤系统进、出水水质检测数据统计分析如图2所示。

图1 超滤系统对COD、BOD5的去除效果 图2 纳滤系统对COD、BOD5的去除效果

从图2可知，纳滤系统对COD的去除率在66.8%～72.1%，对BOD5的去除率在62.5%～68.9%，且出水清澈，无色或略带黄色。

4.3 反渗透膜对污染物截留分析

由于反渗透膜为小孔径

膜，膜孔径已经达到纳米级

以上，几乎只允许水分子和

极少量小分子物质通过，因

此，具有较高的渗透压和操作

运行压力，出水水质良好。运

行中，反渗透膜前设有一道过

滤器，可对膜起到预保护作

用。每次开、停机时进行清水冲洗，运行一段时间后，反渗透膜产水量下降、运行压力升高，需对膜进行化学清洗。2014-03—06反渗透系统进、出水水质检测数据统计分析如图3所示。

从图3可知，该反渗透系统对COD的去除率在93.0%～93.8%，对BOD5的去除率在85.7%～88.2%，对氨氮有很好的去除作用，几乎监测不到出水氨氮，且出水清洁，可作为敞开式循环冷却水补充水源。

5 结束语

本工程膜系统自2014-01投入运行至今，对各主要进、出水水质数据进行了监测，膜出水符合敞开式循环冷却水水质标准。虽然垃圾渗滤液进水水质在不断波动，但性能优良的膜产品和严密的设计保证了系统的运行稳定、出水达标。采用膜深度处理工艺实现了垃圾渗滤液再回用和资源再利用。

参考文献

[1]彭跃莲，秦振平，孟洪，等.膜技术前沿及工程应用[M].北京：中国纺织出版社，2009.

[2]靖大为.反渗透系统优化设计[M].北京：化学工业出版社，2006.

〔编辑：张思楠〕