外置浸没式超滤膜处理垃圾焚烧发电厂渗滤液

李贝张璐顾铮

（1.中国恩菲工程技术有限公司 北京100038； 2.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 武汉430081）

外置浸没式超滤膜处理垃圾焚烧发电厂渗滤液

李贝1张璐2顾铮2

（1.中国恩菲工程技术有限公司 北京100038； 2.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 武汉430081）

结合外置浸没式超滤膜处理垃圾渗滤液的中试试验，对垃圾焚烧厂渗滤液SBR出水进行处理，主要研究结果如下：外置浸没式超滤膜（膜孔径0.1μm）对CODCr去除率为36.86% ，出水SDI为1.87～3.69，可以作为纳滤预处理工艺使用 ，选取10 L／（m2·h）的运行通量较为合理。

垃圾渗滤液 外置浸没式超滤膜 膜通量

0 引言

近年来，膜技术在垃圾渗滤液处理工艺中发展较快，是最具发展前景的处理技术之一。与常规活性污泥法相比较，外置浸没式超滤膜能与活性污泥法组成膜生物反应器 ，具有高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内 ，反应器内的微生物浓度高、耐冲击负荷强且传质效率高、设备布置具有灵活性等优点，这也是超滤膜技术在垃圾渗滤液处理中得以迅速发展的原因所在［1］。本文结合外置浸没式超滤膜处理垃圾渗滤液的中试试验，研究外置浸没式超滤膜作为厌氧处理系统的后处理工艺，处理垃圾焚烧发电厂渗滤液的技术可行性。

1 处理工艺及装置

1.1 焚烧厂垃圾渗滤液特性

焚烧法处理垃圾时必须将新鲜垃圾在垃圾储坑中储存3～5 d进行发酵熟化，以达到沥出水分、提高热值的目的 ，保证焚烧炉的正常运行。焚烧厂垃圾渗滤液具有如下特性：①COD和BOD均较高，可生化性较好；②氨氮含量高，渗滤液中的氮主要以NH＋4－N的形式存在，约占TN的70%～80% ；③营养比例失调 ，与城市污水相比，渗滤液中的C／N比失调，生物脱氨难以进行 ，出水难以达标排放；④水质水量变化大，主要受垃圾的性质、气候变化和地域条件等因素的影响。

1.2 渗滤液处理工艺流程

渗滤液处理工艺流程见图1。垃圾渗滤液经过预处理及厌氧系统处理后进入SBR系统进行好氧反应，去除大部分有机污染物及固体悬浮物。SBR系统出水进入出水池并由潜水泵打入外置浸没式超滤膜系统内进一步处理，系统浓液回流到SBR出水池循环处理。盐酸经加药泵打入外置浸没式超滤膜箱，防止膜丝结垢。其中“预处理＋厌氧＋SBR”处理工艺为原有工艺，外置浸没式超滤膜为本次试验新增的处理工艺，水质对象为SBR系统出水。

图1 渗滤液处理工艺流程

1.3 进出水设计水质

该中试试验处理规模为20～30 m3／d，以工程SBR好氧出水作为试验进水 ，进出水设计水质见表1。

表1 设计进出水水质参数指标 mg／L（pH除外）

1.4 试验装置及其原理

外置浸没式超滤膜中试装置主体采用FLEXELL－200膜元件，膜面积为200 m2。整个膜块的外形尺寸为1 200mm×720mm×2 050 mm，该单元由中空纤维膜丝、曝气管、产水集合管组成，多根膜丝浇注成为一个膜束，若干个膜束形成一排，通过柔性管路与组件模块相连；6排膜束共同构成一个外置浸没式超滤膜膜块。

膜池为圆形桶，直径2 160mm，通过管道与其他辅助系统相连接；膜池中放置1个超滤膜膜块。超滤膜膜块浸没在膜池中，通过管道连接与系统形成一整套完整的外置浸没式超滤膜中试装置。

待过滤水即SBR出水通过进水泵进入膜池，膜池由鼓风机提供曝气。产水系统的自吸泵负压抽吸将原水从中空纤维膜外侧抽吸过膜壁，收集于集水管，进入产水箱。膜池内浓液回流入SBR出水池。在过滤过程中，鼓风机对膜系统进行曝气，在膜表面形成切向力使膜丝表面污染物质脱离。定期通过清洗泵将药液打入膜丝内部并浸泡进行维护性清洗 ，用以减缓超滤膜的污染，见图2。

图2 外置浸没式超滤膜工作原理

2 结果与分析

2.1 对CODCr的去除效果

进出水CODCr值变化趋势见图3。

图3显示，外置浸没式超滤膜系统进水CODCr质量浓度为344～896mg／L，平均值为626mg／L。出水CODCr质量浓度为286～672 mg／L，平均值为421 mg／L；对CODCr的去除率范围为12.50%～55.95% ，平均值为36.86%。在运行过程中仅有一次出水CODCr质量浓度监测数据超过500mg／L，可见作为生化处理的后续处理工艺，通过超滤膜处理后基本能较为稳定地将生化段工艺出水CODCr质量浓度控制在500mg／L以内。根据经验值，当前段工艺出水CODCr质量浓度小于500 mg／L时，纳滤系统出水CODCr质量浓度基本处在100mg／L以内，即厌氧出水通过“外置浸没式超滤膜＋NF”的组合工艺处理后，CODCr出水指标能够达到一级排放标准。

图3 进出水CODCr值变化趋势

2.2对NH3－N的去除效果

进出水NH3－N值变化趋势见图4。

图4 进出水NH3－N值变化趋势

图4显示，外置浸没式超滤膜进水NH3－N质量浓度为6.1～19.8 mg／L，平均值为15.45 mg／L。出水NH3－N质量浓度为3.7～14.2 mg／L，平均值为12.5 mg／L，不经过纳滤系统处理即能达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级排放标准中对出水NH3－N质量浓度小于15 mg／L的要求。对NH3－N平均去除率约为19.1% ，也显示出对于0.1 μm膜孔径的超滤膜并不足以对分子直径较小的NH3－N起到较好的拦截效果。

2.3 对SS去除效果

外置浸没式超滤膜对SS去除效果见图5。

图5 外置浸没式超滤膜对SS去除效果

图5显示，外置浸没式超滤膜进水SS质量浓度为156～2 104 mg／L，平均值为644 mg／L，出水SS质量浓度为10～22 mg／L，平均值为16mg／L；SS的去除率为92.25%～99.31% ，平均值为96.44%。显示出超滤膜对固体悬浮物的高效拦截作用，对于0.1 μm膜孔径的超滤膜，基本能将出水SS质量浓度稳定控制在20mg／L以下，从而保证出水SS达标。具有传统二沉池工艺无法比拟的优势。

2.4 出水SDI

出水SDI变化趋势见图6。

图6 出水SDI变化趋势

图6显示，外置浸没式超滤膜系统出水SDI处在1.87～3.45之间，平均值为2.5。SDI能较全面反应膜出水效果，图6显示出无论是最高值还是平均值都符合一般反渗透系统对进水SDI小于5的要求，且较为稳定，可以作为纳滤或反渗透的前处理工艺使用。同时也起到了降低反渗透系统负荷的作用，延长了反渗透系统的使用寿命。

2.5 膜通量的选取

运行通量对化学清洗周期影响见表2。

表2运行通量对化学清洗周期影响

由表2可知，浸没式超滤膜系统运行化学清洗周期与运行通量大小成反比，随着运行通量的降低，膜污染速度放缓，化学清洗周期逐步增加。但通过降低膜通量获得的周期延长效果并不显著 ，同时过低的运行通量在经济考虑上并不合理。综上所述，在试验过程中较为适合的膜通量为10 L／（m2·h）。

2.6 运行费用

膜系统运行能耗为4 kW／h，大大低于外置管式超滤膜系统运行能耗［2］。综合考虑人工费、电费、水费、药剂费用，该套试验装置吨水运行成本约为3.1元／m3污水。

3 结语

（1）外置浸没式超滤膜能够有效地降低焚烧厂生活垃圾渗滤液的有机负荷。对CODCr的平均去除率为36.86%；对NH3－N的平均去除率为19.1%；对SS的平均去除率为96.44%，较为稳定。

（2）试验中超滤膜出水SS质量浓度＜20mg／L，SDI＜5，符合一般反渗透系统对进水SDI的要求，可以作为纳滤／反渗透的前处理工艺使用。

（3）在处理垃圾渗滤液这类高浓度有机废水时 ，较高的膜通量会加速膜的污染 ，造成浸没式超滤膜无法稳定运行。试验设计膜通量为15～20 L／（m2·h），而在实际运行中证明选取10 L／（m2·h）的运行通量较为合理。

（4）在下一步工程应用中应针对膜材质、孔径、膜反洗工艺作出改进，简化运行流程，延长化学清洗周期，以便得到最佳的处理效果。

［1］曾一鸣.膜生物反应器技术［M］.北京：国防工业出版社，2007.

［2］申欢，李明波.膜生物法处理城市垃圾渗滤液［J］.中国给水排水，2004，20（3）：56－59.

Research of Treatment for Incineration Power Plant Leachate by External UFMembrane

LIBei1ZHANG Lu2GU Zheng2
（1.ChinaWell Philippines Engineering Technology Co.，Ltd.Beijing100038）

In thispaper，theexternal immersion UF isapplied to treat leachateand themain research resultsshow，theexternal UFmembranewith 0.1micron aperture has 36.86%ofCODCrremovalefficiency and theoutlet SDI rangesbetween 1.87 and 3.69，which can be used for the pretreatment process of nanofiltration systems and it ismore reasonable to choosemembrane flux of 10 L／（m2·h）.

leachate TBIMB membrane flux

李贝，男，1984年生 ，硕士 ，主要从事垃圾焚烧厂烟气脱酸、超滤膜系统在渗滤液中的应用等工作。

2015－10－28）