MBR+双膜法技术在水泥窑协同处理生活垃圾项目中的应用

2017-05-14唐盛伟陈锐章

中国水泥 2017年10期

关键词：纳滤反渗透滤液

唐盛伟，余锐，朱丽，陈锐章

（华润水泥控股有限公司，广东深圳 518000）

华润环保工程（宾阳）有限公司协同处置生活垃圾项目设计日处置300t原生态生活垃圾，垃圾渗滤液日处理量为113m3，渗滤液来源主要为生活垃圾机械挤压脱水、生物降解污水、废气处理系统排出污水和其他废水。

1 进、出水水质

本项目垃圾渗滤液系统处理后出水水质需达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889－2008）中相关标准的要求，见表1。

2 工艺流程及主要处理单元

2.1 工艺流程图

根据进、出水水质要求，本项目采用的是预沉淀+UASB（厌氧）+MBR（膜生物反应器）+NF（纳滤）+RO（反渗透）工艺，主要流程见图1，实物布置见图2。

表1 渗滤液处理系统进出口水质控制要求

图 1 工艺流程图

图 2 实物布置图

2.2 工艺运行参数（见表2）

表2 各工艺段运行参数

3 运行情况

3.1 运行效果

3.1.1 COD去除效果

渗滤液处理工艺单元进水有机物负荷波动较大。MBR系统平均COD去除率达到90.7%，MBR系统抗冲击负荷较好，处理效率高。在纳滤系统中，COD去除率高达99%以上，纳滤系统有效去除难降解有机物、水体色度。在反渗透系统中，COD去除率70%～90%之间，反渗透系统进一步有效去除有机物含量、盐离子，纳滤与反渗透系统对有机物去除稳定且效率高，见图3、图4。

图3 进水COD与超滤出水COD含量变化及去除率

3.1.2 氨氮去除效果

在稳定运行时（保持好氧池溶解氧和微生物活性），MBR系统氨氮去除率高达99%以上。由图4可知，纳滤系统对氨氮去除率在10%～30%之间。在反渗透处理系统中，反渗透膜对氨氮去除有较好的效果，平均去除率在85.6%，见图5。且出水氨氮浓度均在3mg/L以下。因此，氨氮的去除主要发生在MBR系统中（消化池），为了渗滤液的最终出水稳定达标，须先通过生物处理方法将绝大部分氨氮进行有效去除，而后采用膜进行深度处理作为保障措施。

图4 纳滤出水COD与反渗透出水COD含量变化及去除率

3.2 渗滤液系统调试

3.2.1 生化预处理系统

生化预处理系统的运行管理工作重点为厌氧污泥床反应器（UASB）、膜生物反应器（MBR）的运行维护管理。

UASB系统进水流量控制5m3/h左右，可根据实际运行情况调整。为维持池内生物反应条件，应控制池内温度35℃左右。厌氧污泥浓度较高时，定时启动排泥泵排泥。厌氧罐在放空和注水过程前必须将顶部放空阀门打开与大气连通。污泥直接送至现场，无需额外驯化时间。

MBR系统的调试按照满负荷20%～30%左右启动，然后根据实际情况进行负荷增加。好氧池主要监控溶解氧（1g/L～3mg/L）、温度（＜38℃），溶解氧可通过调整曝气风气频率调节（如溶解氧过高则降低频率，反之亦然），温度过高时开启冷却系统降低水温。每天测量生化系统污泥浓度，化验超滤出水NH4-N、NO2-N、NO3-N，纳滤出水COD；污泥浓度，进水NH4-N、COD可以2d～3d化验一次。出水水质应稳定（COD＜1 000mg/L，氨氮＜10mg/L）。

图5 进水氨氮与超滤出水氨氮含量变化及去除率

图6 纳滤出水氨氮与反渗透出水氨氮含量变化及去除率

3.2.2 膜处理系统

膜处理系统由纳滤系统和反渗透系统构成。纳滤系统主要将水中的部分难降解有机物、悬浮物、微生物等去除，能够有效降低色度。反渗透系统主要将小分子有机物、金属离子、氨氮、盐分等进一步去除，可显著改善色度。图7为膜处理系统设备布置现场。

图7 膜处理系统设备现场布置图

纳滤系统操作压力控制（6～12）×105Pa，反渗透操作压力控制在（10～25）105Pa，一般一个月进行一次膜清洗；要完整记录设备的各项运行压力、流量等参数。

3.2.3 辅助系统

浓缩液回喷装置：将污泥储罐内干污泥与来自深度处理系统产生的浓缩液混合后由泵回喷至窑头、窑尾系统内进行高温焚烧处置。

沼气焚烧装置：厌氧消化过程释放的沼气通过管道直接送水泥窑焚烧。当水泥窑故障或检修时，沼气进入火炬系统最后在火炬燃烧器内放空燃烧。

3.3 系统运行指标

宾阳项目渗滤液系统处理能力能够满足设计要求，垃圾渗滤液自产自清，出水水质满足《GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准》中表3标准值。

实际出水水质控制指标已经达到地表水1类水质标准，除未设置消毒处理，实际接近饮用水水质。项目正常运行时，污水净化处理到纳滤清液即可补充到水泥熟料生产线正常工业用水。反渗透出水可作为余热发电软化水，最终出水可用于生态养鱼池。图8为各工艺段出水效果，图9为系统最终出水用于生态养鱼池。

表3 协同处置项目净水出水水质指标

图8 各工艺段出水效果图

图9 系统最终出水用于生态养鱼池

4 总结

UASB+MBR+膜深度处理（NF/RO）组合工艺是生化与膜技术的完美结合，该工艺流程简单、调试周期短，操作管理简便，运行稳定，处理效果好等优点，是一套技术含量、自动化程度比较高的组合工艺。

由运行数据可知，渗滤液系统处理效果好，最终出水水质实际接近饮用水水质。后续工艺优化可从运行成本方面考虑，结合实际情况进行优化。

截至2017年8月，华润环保工程（宾阳）有限公司累计处置广西宾阳县城乡生活垃圾超14万吨，彻底解决了宾阳县的垃圾围城之困，使水泥企业从污染主体变身为“城市共生体”，为美丽城乡建设、水泥行业的绿色转型发展探索了一条有效的途径，得到了全国人大、政协、国资委、行业协会以及地方政府的高度评价。目前田阳、弥渡、凤庆等同类项目正在进行建设中，图10为田阳项目三维效果图。