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摘要:垃圾渗滤液是填埋场产生的一种危害较大的高浓度有机废水，如果处理不当将对周围环境和地下水造成严重的污染。MBR工艺是近年来发展起来的一种高效垃圾渗滤液处理工艺，应用前景非常广阔。本文就结合实例，就MBR工艺在垃圾渗滤液处理工程中的应用进行研究。处理效果表明：经MBR工艺处理后，出水水质能满足要求。
关键词:垃圾渗滤液；处理；MBR工艺；出水水质
中图分类号：S141.8 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市数量增加和人口的增多，城市垃圾也急剧增长。集中卫生填埋是我国现阶段城市垃圾处理的主要方式，而渗滤液是垃圾填埋在降解过程中所产生的具有高污染性的排放物，其水质成分复杂。如果处理不当就直接排放，将对环境造成严重污染，因此垃圾渗滤液的有效处理已成为目前环境保护领域的难点之一。MBR工艺是生化反应器和膜分离相结合的高效垃圾渗滤液处理新工艺，反应器体积小，生化反应效率提高，出水中无菌体和悬浮物，但是MBR工艺的应用时间并不长，为了更好的了解MBR工艺，本文就MBR工艺在垃圾渗滤液处理中的应用中的相关问题进行研究。
1 渗滤液处理工艺的现状
垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的典型特点，BOD5和COD浓度高、成分复杂、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法中，将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇，因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难，因此，现有的城市垃圾填埋场基本都配套有渗滤液处理站。
因此，目前国内外渗滤液处理工艺，多采用生物处理为主体，物化分为预处理工艺，土地法作为后处理工艺的系统。
2 垃圾渗滤液处理工程概况
某城市生活垃圾填埋厂渗滤液日处理量为150m3，渗滤液水质情况如表1所示。
表1 渗滤液原水水质
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。其主要水质指标如表2所示。
表2 渗滤液出水水质
3 工艺流程
根据进、出水水质要求，本项目采用的是膜生物反应器+纳滤+反渗透主体工艺，其主要流程如图1所示。
图1 系统工艺流程图
来自填埋场内的渗滤液经收集管道进入调节池，用水泵提升，经过袋式过滤器去除较大颗粒物后进入MBR系统。MBR是一种分体式膜生化反应器，包括生化反应器和超滤UF两个单元。生化反应器分为前置式反硝化和硝化两部分。在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，在硝化池中，氨氮一部分通过生物合成去除，大部分在驯化产生的高效的硝化菌的作用下转变为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到生物脱氮的目的。为提高氧的利用率，采用特殊设计的曝气机构，保证氧的利用率高达35%。超滤UF采用孔径0.03um的有机管式超滤膜，膜生化反应器通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度高达15～30g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解的有机物也能逐步降解。系统出水无菌，无悬浮物。
MBR出水进入纳滤系统，其核心是在通过抗污染浓缩分离膜(美国陶氏化学公司)，在13bar左右的压力下对污水进行浓缩分离。纳滤采用浓水内循环二段式系统，回收率保证在90%以上。
纳滤出水经清液罐调节后进入反渗透系统。反渗透膜同样采用抗污染膜，其工作压力为23bar左右，浓缩分离出水稳定达标，进入反渗透出水罐临时调节，其余自流排放到贮水池。反渗透同样采用浓水内循环二段式系统，回收率保证在80%以上。
在设计水质条件下，以上系统将保证系统的总产品水回收率在72%以上，且系统产水稳定达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889－2008)的要求。
4 工艺特点
(1)A/O脱氮工艺
A/O脱氮工艺是一个基于生物脱氮理论的系统工艺，通过各类微生物在不同阶段的生化降解、转化作用将污水中的含氮物质最终转化为N2排出，并同时降解、转化、去除部分其他有机物。其主要作用過程如下:
①氨化作用
含氮有机物+O2好氧菌、氨化菌小分子有机物+CO2+NH3
②硝化作用
NH4++1.83O2+1.98HCO3-硝化菌0.012C5H7NO2+1.04H2O+1.88H2CO3+0.98NO3-
③反硝化作用
6NO3-+5CH3OH反硝化菌5CO2+3N2+7H2O+6OH－
A/O工艺具有如下优点:①流程简单、构筑物少、只有一个混合液回流系统，基建费用可大大降低；②充分利用原水中的碳源，降低了运行费用；③A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机物污染物得到进一步去除，提高出水水质；④缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反映产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求的一半左右。
本工艺将反硝化反应器放置在系统之前，所以又被称为前置反硝化生物脱氮系统。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化细菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流硝化液中的大量硝氮(NOx－N)还原成N2，而达到脱氮目的。然后再在后续的好氧池中进行有机物的生物氧化、有机氮的氨化及氨氮的硝化等生化反应。
(2)MBR工艺
膜生物反应器工艺(简称MBR)是一种将膜分离技术和传统生化方法进行有机结合的新型水处理技术。其最大的优势及特点是可以通过对活性微生物的完全截留使生化系统的活性污泥浓度上限得到大大提高，同时可以保证系统出水的水质稳定性。根据国内外多个类似工程实践经验证明，MBR系统采用反硝化+硝化工艺可以很好地对渗滤液废水中的氨氮、有机污染物进行有效去除，氨氮的去除率可达到99%以上，有机污染物去除率达到92%以上。整个系统可以全年运行，并能保证处理效果的稳定。
本工艺中MBR系统的超滤部分采用管式超滤膜(德国BERGHOF公司)，其过滤孔径为0.03um，可有效截留所有的微生物菌体和悬浮物。同时，超滤系统对大颗粒的有机污染物进行截留，进一步保证MBR系统出水的稳定。超滤系统设计采用大流量高速循环和错流过滤的方式，膜管内的水力流速达到3～5m/s，可以有效的防止污染物的沉积，减少膜污染的风险，延长膜使用寿命。并且系统采用了完整的过程监控设计，严格监控流量、温度、压力，并配套设置了膜清洗系统，可以有效保证系统能长期稳定的运行。
(3)纳滤及反渗透工艺
纳滤及反渗透处理工艺作为常用的水处理手段，已经在许多水处理行业中得到成功应用。纳滤及反渗透均属于膜分离技术范畴，所不同的是纳滤采用的是过滤孔径为1nm的纳滤膜，反渗透采用的是过滤孔径为0.1nm的反渗透膜。
膜分离技术主要是利用过滤膜的微小过滤孔径，在压力作用下对混合液进行浓缩分离得到部分浓度较低的产水和浓度较高的浓缩液。其作用的理论基础是膜对物质的选择透过性，即清水及小分子物质允许透过，大分子物质及颗粒物质被全部截留。膜分离技术可以有效的对水中的污染物截留浓缩并得到较为洁净的产品水。根据理论分析，纳滤膜的切割分子量等级为200D，即纳滤膜1nm过滤孔径可以保证膜对分子量大于200D的物质颗粒有90%以上的去除率，反渗透膜的切割分子量等级为20D。
在这套工艺中，污水首先经过纳滤系统进行浓缩分离，去除绝大部分有机污染和一部分盐分。反渗透系统对纳滤的产水进一步浓缩分离去除绝大部分剩余污染物和盐分，其产品水质可以达到一个很高的条件。结合本工程实际情况来看，纳滤系统可以对污水中分子量大于200D的有机污染物大量截留。经过纳滤系统的过滤，其产水中的有机物含量已经在一个比较低的程度，大分子物质全部被截留形成浓缩液另行处置。纳滤系统产水再进入反渗透系统进一步处理，将分子量大于20D的有机物质和盐离子大量截留去除，形成的产品水水质可以稳定达到目标标准的要求。
根据理论设计和工程实际经验证明，采用纳滤+反渗透的工艺组合作为渗滤液处理后段的深度处理，可以稳定保证系统产水的水质，纳滤系统的产品水回收率可以达到90%以上，反渗透系统的产品水回收率可以达到80%以上。
5 系统处理效果
各工艺段污染物去除效果如表3所示。
表3 垃圾渗滤液处理系统处理效果表
系统最终出水水质将优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889－2008)的相关要求，稳定达标。
6 结束语
总之，垃圾渗滤液对环境危害大，处理难度大，与一般处理工艺相比，MBR工艺处理垃圾渗滤液的优势更为明显，笔者相信，MBR工艺将在未来垃圾渗滤液处理中有更广泛的应用，将在环境保护中有着更加突出的地位。
参考文献
[1] 卓洁.垃圾渗滤液危害及其处理工艺探讨[J].能源与环境,2012年03期
[2] 卿艳彬;李卓成;孟祥鹏.MBR工艺处理垃圾渗滤液的原理及其应用[J].科技致富向导,2011年第20期
关键词:垃圾渗滤液；处理；MBR工艺；出水水质
中图分类号：S141.8 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市数量增加和人口的增多，城市垃圾也急剧增长。集中卫生填埋是我国现阶段城市垃圾处理的主要方式，而渗滤液是垃圾填埋在降解过程中所产生的具有高污染性的排放物，其水质成分复杂。如果处理不当就直接排放，将对环境造成严重污染，因此垃圾渗滤液的有效处理已成为目前环境保护领域的难点之一。MBR工艺是生化反应器和膜分离相结合的高效垃圾渗滤液处理新工艺，反应器体积小，生化反应效率提高，出水中无菌体和悬浮物，但是MBR工艺的应用时间并不长，为了更好的了解MBR工艺，本文就MBR工艺在垃圾渗滤液处理中的应用中的相关问题进行研究。
1 渗滤液处理工艺的现状
垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的典型特点，BOD5和COD浓度高、成分复杂、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法中，将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇，因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难，因此，现有的城市垃圾填埋场基本都配套有渗滤液处理站。
因此，目前国内外渗滤液处理工艺，多采用生物处理为主体，物化分为预处理工艺，土地法作为后处理工艺的系统。
2 垃圾渗滤液处理工程概况
某城市生活垃圾填埋厂渗滤液日处理量为150m3，渗滤液水质情况如表1所示。
表1 渗滤液原水水质
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。其主要水质指标如表2所示。
表2 渗滤液出水水质
3 工艺流程
根据进、出水水质要求，本项目采用的是膜生物反应器+纳滤+反渗透主体工艺，其主要流程如图1所示。
图1 系统工艺流程图
来自填埋场内的渗滤液经收集管道进入调节池，用水泵提升，经过袋式过滤器去除较大颗粒物后进入MBR系统。MBR是一种分体式膜生化反应器，包括生化反应器和超滤UF两个单元。生化反应器分为前置式反硝化和硝化两部分。在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，在硝化池中，氨氮一部分通过生物合成去除，大部分在驯化产生的高效的硝化菌的作用下转变为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到生物脱氮的目的。为提高氧的利用率，采用特殊设计的曝气机构，保证氧的利用率高达35%。超滤UF采用孔径0.03um的有机管式超滤膜，膜生化反应器通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度高达15～30g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解的有机物也能逐步降解。系统出水无菌，无悬浮物。
MBR出水进入纳滤系统，其核心是在通过抗污染浓缩分离膜(美国陶氏化学公司)，在13bar左右的压力下对污水进行浓缩分离。纳滤采用浓水内循环二段式系统，回收率保证在90%以上。
纳滤出水经清液罐调节后进入反渗透系统。反渗透膜同样采用抗污染膜，其工作压力为23bar左右，浓缩分离出水稳定达标，进入反渗透出水罐临时调节，其余自流排放到贮水池。反渗透同样采用浓水内循环二段式系统，回收率保证在80%以上。
在设计水质条件下，以上系统将保证系统的总产品水回收率在72%以上，且系统产水稳定达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889－2008)的要求。
4 工艺特点
(1)A/O脱氮工艺
A/O脱氮工艺是一个基于生物脱氮理论的系统工艺，通过各类微生物在不同阶段的生化降解、转化作用将污水中的含氮物质最终转化为N2排出，并同时降解、转化、去除部分其他有机物。其主要作用過程如下:
①氨化作用
含氮有机物+O2好氧菌、氨化菌小分子有机物+CO2+NH3
②硝化作用
NH4++1.83O2+1.98HCO3-硝化菌0.012C5H7NO2+1.04H2O+1.88H2CO3+0.98NO3-
③反硝化作用
6NO3-+5CH3OH反硝化菌5CO2+3N2+7H2O+6OH－
A/O工艺具有如下优点:①流程简单、构筑物少、只有一个混合液回流系统，基建费用可大大降低；②充分利用原水中的碳源，降低了运行费用；③A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机物污染物得到进一步去除，提高出水水质；④缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反映产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求的一半左右。
本工艺将反硝化反应器放置在系统之前，所以又被称为前置反硝化生物脱氮系统。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化细菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流硝化液中的大量硝氮(NOx－N)还原成N2，而达到脱氮目的。然后再在后续的好氧池中进行有机物的生物氧化、有机氮的氨化及氨氮的硝化等生化反应。
(2)MBR工艺
膜生物反应器工艺(简称MBR)是一种将膜分离技术和传统生化方法进行有机结合的新型水处理技术。其最大的优势及特点是可以通过对活性微生物的完全截留使生化系统的活性污泥浓度上限得到大大提高，同时可以保证系统出水的水质稳定性。根据国内外多个类似工程实践经验证明，MBR系统采用反硝化+硝化工艺可以很好地对渗滤液废水中的氨氮、有机污染物进行有效去除，氨氮的去除率可达到99%以上，有机污染物去除率达到92%以上。整个系统可以全年运行，并能保证处理效果的稳定。
本工艺中MBR系统的超滤部分采用管式超滤膜(德国BERGHOF公司)，其过滤孔径为0.03um，可有效截留所有的微生物菌体和悬浮物。同时，超滤系统对大颗粒的有机污染物进行截留，进一步保证MBR系统出水的稳定。超滤系统设计采用大流量高速循环和错流过滤的方式，膜管内的水力流速达到3～5m/s，可以有效的防止污染物的沉积，减少膜污染的风险，延长膜使用寿命。并且系统采用了完整的过程监控设计，严格监控流量、温度、压力，并配套设置了膜清洗系统，可以有效保证系统能长期稳定的运行。
(3)纳滤及反渗透工艺
纳滤及反渗透处理工艺作为常用的水处理手段，已经在许多水处理行业中得到成功应用。纳滤及反渗透均属于膜分离技术范畴，所不同的是纳滤采用的是过滤孔径为1nm的纳滤膜，反渗透采用的是过滤孔径为0.1nm的反渗透膜。
膜分离技术主要是利用过滤膜的微小过滤孔径，在压力作用下对混合液进行浓缩分离得到部分浓度较低的产水和浓度较高的浓缩液。其作用的理论基础是膜对物质的选择透过性，即清水及小分子物质允许透过，大分子物质及颗粒物质被全部截留。膜分离技术可以有效的对水中的污染物截留浓缩并得到较为洁净的产品水。根据理论分析，纳滤膜的切割分子量等级为200D，即纳滤膜1nm过滤孔径可以保证膜对分子量大于200D的物质颗粒有90%以上的去除率，反渗透膜的切割分子量等级为20D。
在这套工艺中，污水首先经过纳滤系统进行浓缩分离，去除绝大部分有机污染和一部分盐分。反渗透系统对纳滤的产水进一步浓缩分离去除绝大部分剩余污染物和盐分，其产品水质可以达到一个很高的条件。结合本工程实际情况来看，纳滤系统可以对污水中分子量大于200D的有机污染物大量截留。经过纳滤系统的过滤，其产水中的有机物含量已经在一个比较低的程度，大分子物质全部被截留形成浓缩液另行处置。纳滤系统产水再进入反渗透系统进一步处理，将分子量大于20D的有机物质和盐离子大量截留去除，形成的产品水水质可以稳定达到目标标准的要求。
根据理论设计和工程实际经验证明，采用纳滤+反渗透的工艺组合作为渗滤液处理后段的深度处理，可以稳定保证系统产水的水质，纳滤系统的产品水回收率可以达到90%以上，反渗透系统的产品水回收率可以达到80%以上。
5 系统处理效果
各工艺段污染物去除效果如表3所示。
表3 垃圾渗滤液处理系统处理效果表
系统最终出水水质将优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889－2008)的相关要求，稳定达标。
6 结束语
总之，垃圾渗滤液对环境危害大，处理难度大，与一般处理工艺相比，MBR工艺处理垃圾渗滤液的优势更为明显，笔者相信，MBR工艺将在未来垃圾渗滤液处理中有更广泛的应用，将在环境保护中有着更加突出的地位。
参考文献
[1] 卓洁.垃圾渗滤液危害及其处理工艺探讨[J].能源与环境,2012年03期
[2] 卿艳彬;李卓成;孟祥鹏.MBR工艺处理垃圾渗滤液的原理及其应用[J].科技致富向导,2011年第20期