垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液全量处理技术应用研究

（福州大学环境与资源学院 福建福州 350108）

我国绝大多数垃圾渗滤液厂采用了两级A/O+超滤（UF）+纳滤（NF）为主体的典型工艺，在已建成的300多座渗滤液处理工程中，膜生物反应器（MBR）+纳滤（NF）组合工艺约占 90%［1］。该工艺虽具有处理效率高、运行简便、经济合理等优点，但在处理过程中不可避免产生了约占渗滤液体积13%～25%的MBR+NF浓缩液［2］。MBR+NF浓缩液量大，水质复杂，污染性大，如处理不当可能对环境造成潜在的危害。因此，该组合工艺在环境的可持续性和技术经济的先进合理性上的不足，主要于MBR+NF浓缩液的难以处理。当前，MBR+NF浓缩液处理方法有回灌、高级氧化技术、蒸发、回喷焚烧炉以及用于飞灰增湿等［3］。虽然这些技术在一定程度能解决浓缩液的燃眉之急，但存在副作用大、效率低、能耗高、操作复杂、稳定性差等缺点，因此难于进行市场的推广应用。

针对MBR+NF浓缩液水质特性主要含有高浓度的难降解有机物和无机盐，且有机物中60%～80%为腐植酸，因此可从资源回收和无害化处理结合角度来解决MBR+NF浓缩液污染控制问题，相关研究表明该技术路线可行［4］，但实际应用工程案例还未见报道。本文介绍了渗滤液MBR+NF浓缩液全量处理二级超滤（UF）+纳滤（NF）工艺，考察该工艺在工程化应用中的有效性、稳定性和经济性，为最终解决MBR+NF浓缩液的污染控制问题、实现垃圾渗滤液的可持续处理提供技术参考。

1 项目概况

某垃圾焚烧发电厂垃圾日处理量可达1 400 t，产生渗滤液约200 t/d，采用UASB+两级A/O+UF+NF处理工艺，NF的回收率约为85%，因此产生MBR+NF浓缩液约30 t/d。MBR+NF浓缩液具体水质指标见表1。采用二级UF+NF工艺进行MBR+NF浓缩液全量处理耦合腐植酸资源回收，该技术已形成成套装备，于2019年3月份开始进场安装建成，2020年4月份投入试运行，2020年6月份正式生产运行。

2 工艺流程及运行效果

2.1 工艺流程

该工程所采用二级UF+NF工艺流程简图如图1所示。渗滤液处理站中产生的MBR+NF浓缩液自流至调节桶中，然后通过进液泵进入一级UF进料桶，并调节pH至6.1～6.4；系统完成pH调整后，进料泵将MBR+NF浓缩液泵入一级UF系统，并通过阀门将系统调至适合的浓缩倍数，有机物和无机盐得到有效分离，经过一级UF分离后得到一级UF截留液和透过液，分别进入到二级UF进料桶和NF进料桶；NF进料泵将一级UF透过液泵入NF系统，有机物几乎全部截留，NF透过液与渗滤液厂NF出水混合后一起达标排放；一级UF截留液泵入二级UF系统，经过分离浓缩得到最终浓缩液中腐植酸含量可达《含腐植酸水溶肥料》30 g/L标准，再经增补氮、磷、钾这些元素即得含腐植酸水溶肥料。

表1 MBR＋NF浓缩液水质

2.2 运行效果

2.2.1 有效性

MBR+NF浓缩液经一级UF约9倍浓缩得到一级UF截留液，再经过二级UF约10倍浓缩得到最终浓缩液。最终浓缩液中腐植酸含量满足《含腐植酸水溶肥料》30 g/L的标准限值，同时重金属含量也完全符合标准要求；增补氮、磷、钾元素后，产品可全面符合《含腐植酸水溶肥料》的各项指标要求，各指标数值详见表2。

表2 最终浓缩液制备含腐植酸水溶肥料指标数值

NF系统经过4.5倍浓缩得到NF截留液和NF透过液，NF透过液水质如表3所示，从表中数据可知，NF透过液符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2中排放标准限值，可以与渗滤液MBR+NF工艺处理出水混合后达标排放。

表3 NF透过液水质

脱盐率是表征膜对无机盐截留效果的重要指标，工程上为了检测的简便性，可用电导率变化率来表征膜系统的脱盐效果（R），其计算公式为：R=（P0～Pf）×100%/P0（P0表示进水电导率，Pf表示出水电导率）。图2为5月至8月随机抽取的12批水样的脱盐率，由图可知，脱盐率整体在15%～25%之间波动，处在较低的水平，说明系统透盐率高，有机物和无机盐分离效果较好。

2.2.2 稳定性

图3表示二级UF+NF系统进水和出水COD的变化关系图。从图中可以看出，系统进水（MBR+NF浓缩液）COD浓度在2 500～3 500 mg/L范围内浮动，出水（NF透过液）COD维持在40～80 mg/L之间，低于 《生活垃圾填埋场污染控制标准》中COD排放限值 （100 mg/L）。表明该工艺应用于垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液效果稳定，出水可以达标。

图4表示两级UF+NF系统最终浓缩液UV254的变化关系，可以看出，最终浓缩液UV254总体维持在692～1 200的范围内，根据COD与UV254得换算公式：

可知最终浓缩液COD浓度约在65 485～111 855 mg/L之间，其中腐植酸占比约70.9%，由算式腐植酸质量浓度和COD浓度关系式Cm=0.77 Cc［5］可得最终浓缩液腐植酸含量约为40.9～61.0 g/L，满足《含腐植酸水溶肥料》中30 g/L的浓度要求，表明二级UF系统对有机物截留有较好的稳定性。

2.3 经济初步分析

本工程设计规模30 t/d，工程投资总额约300万元。运营成本主要包括人工费、电费、药剂费、维修费等。

（1）人工费。现场运营采用轮班制，早班2人，中班1人，晚班1人，共计4人。每人月工资5000元，则每年人工费支出24万元，则处理每吨水人工费用22.2元。

（2）电费。膜系统总装机容量约27 kW，日均用电量约为390度，电费0.8元/度，则每吨水动力消耗为10.4元。

（3）药剂费。包括：一级UF调节pH所需的工业盐酸，NF系统所需的阻垢剂，药洗所需的工业盐酸和烧碱。一级UF调节pH所需的工业盐酸约为1 L/m3，工业盐酸每吨700元，则每吨所需盐酸费用为0.7元；NF系统阻垢剂用量为20 mg/L，每升阻垢剂约为32元，则每吨水所需阻垢剂费用为0.64元；根据实际运行情况可知，膜系统约45天进行1次药洗，分别进行酸洗和碱洗，用量较小，可忽略不计。故每吨水总药剂费用为1.34元。

（4）折旧费。膜更换周期为2年，折算为吨水处理费为15.7元，其它设备更换周期为6年，折算为吨水处理费为40.4元，故每吨水折旧费为56.1元。

（5）维修费。每年维修费用约为4万元，折算为吨水处理费约为3.65元。

目前，有一定工程应用且效果良好的MBR+NF浓缩液处理工艺主要有浸没燃烧蒸发、机械蒸汽再浓缩和二级UF+NF等有限的几种技术。表4列出了3种不同MBR+NF浓缩液处理工艺的主要经济指标比较。从表中可以看出，二级UF+NF工艺无论是投资成本还是运行成本都明显低于其它2种技术。

3 结论

目前，研发的MBR+NF浓缩液处理技术种类很多，但具有工程案例的成功应用则较少。因此，选用一种技术先进、经济合理并且能够长期稳定运行的工艺成为行业讨论的焦点。二级UF+NF全量处理耦合腐植酸资源回收技术从工艺的有效性、稳定性、经济性及资源化利用等方面考虑都具有明显的优势。该技术可实现MBR+NF浓缩液全量达标处理，还可提取含腐植酸水溶肥料，从而全面消除MBR+NF浓缩液污染问题。

表4 现有工艺经济性比较