孟慶禮孫 征邢雯雯

1.中建一局集團(tuán)安裝工程有限公司；2.長(zhǎng)安大學(xué)

1 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為民生關(guān)注的首要問(wèn)題[1]，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，截至2017年，中國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理量20138.2萬(wàn)噸，其中衛(wèi)生填埋量為12183.6萬(wàn)噸，占比約為60%；焚燒量為7589.3萬(wàn)噸，占比約為37.7%。由于成本、技術(shù)及土地等因素的限制，城市生活垃圾處理技術(shù)中衛(wèi)生填埋依舊是最廣泛、最常用的處理途徑，然而，該方式處理弊端是會(huì)產(chǎn)生大量色度高，惡臭重，毒性大，污染物成分復(fù)雜多變,難處理的滲濾液。

2 垃圾滲濾液特點(diǎn)

2.1 垃圾滲濾液的來(lái)源

垃圾滲濾液是一種高濃度有機(jī)廢水，它的來(lái)源主要分為以下三種[2]：一是大氣降水，大氣降的雨、雪水占滲濾液中的絕大部分，并且具有集中性、短時(shí)性和復(fù)雜性；二是地下潛水的反滲；三是垃圾中生化反應(yīng)所產(chǎn)生的水和垃圾本身所含的水。

2.2 垃圾滲濾液的特點(diǎn)

（1）按照不同的分類原則，滲濾液可以進(jìn)行不同的分類，若根據(jù)填埋場(chǎng)的年齡進(jìn)行分類，可分為年輕滲濾液和老年滲濾液，水質(zhì)和水量在這兩種不同階段下的變化很大。

（2）成分較復(fù)雜，在利用氣相色譜技術(shù)分析垃圾滲濾液中的有機(jī)污染物時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)垃圾滲濾液可檢出高濃度的有機(jī)廢水[3]。共檢測(cè)出64種主要的有機(jī)污染物。

（3）微生物的營(yíng)養(yǎng)成分比例失衡。（4）滲濾液中大量含有金屬離子。（5）填埋時(shí)間越長(zhǎng)，滲濾液中的氮元素越多，并主要以氨氮形式存在。

2.3 垃圾滲濾液的變化

隨著時(shí)間的推移，滲濾液的BOD5/coder的比值會(huì)產(chǎn)生變化，初期的比值在0.5和0.7之間，而后期的比值僅僅不到0.15。這樣導(dǎo)致的問(wèn)題是垃圾填埋場(chǎng)到中后期時(shí)，垃圾滲濾液的可生化性變得很差，無(wú)法在無(wú)預(yù)處理情況下將滲濾液降解。

3 我國(guó)垃圾滲濾液處理存在的問(wèn)題

我國(guó)垃圾滲濾液的處理主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：第一，在滲濾液處理的過(guò)程中，雨水的多少會(huì)影響生物處理系統(tǒng)的處理效果。第二，冬季時(shí)，滲濾液量減少，反應(yīng)器重新啟動(dòng)較困難。第三，隨著填埋時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，有機(jī)氮逐漸轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮，滲濾液中的氨氮濃度也漸漸增大，造成碳氮比例失衡。第四，滲濾液中的含鹽量較大，無(wú)法進(jìn)行有效的生物脫鹽。最后，還存在比如適應(yīng)性差、生物降解性不高、脫色困難等其他問(wèn)題。

4 MBR工藝

膜生物反應(yīng)器技術(shù)是一種新的、高效的污水處理技術(shù)[4]，它有機(jī)結(jié)合了膜分離技術(shù)和生物技術(shù)，利用膜分離組件在生化反應(yīng)池中截留活性污泥及大分子有機(jī)物。MBR能夠大大提高活性污泥的濃度，分別控制水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間，使得難降解物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷地發(fā)生反應(yīng)直至降解。MBR法與傳統(tǒng)的處理工藝相比的確有非常多的優(yōu)勢(shì)，例如膜生物反應(yīng)器可有效抵抗污泥的膨脹，能夠很好地去除污染物，出水的水質(zhì)穩(wěn)定可靠，出水中懸浮的顆粒物較少等。

5 DTRO工藝

5.1 DTRO膜的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

DTRO膜主要應(yīng)用的就是DT膜技術(shù)[5]，全稱是碟管式膜技術(shù)，根據(jù)不同的膜殼結(jié)構(gòu)方式分為兩類，即碟管式納濾和碟管式反滲透。它的工作原理是入口進(jìn)入的濾料進(jìn)入容器后，通過(guò)導(dǎo)流盤與殼體之間的通道流到另一端法蘭處，再經(jīng)8個(gè)通道進(jìn)入導(dǎo)流盤。獨(dú)特的水力設(shè)計(jì)，使處理液在壓力作用下流過(guò)膜表面時(shí)，接觸到膜表面的凹凸點(diǎn)，形成紊流，增加傳輸速率和自潔功能，有效避免濃差極化和膜堵塞，大大延長(zhǎng)膜的使用壽命。隔膜上的污垢也容易清洗，該方法可以很好地適應(yīng)較差的進(jìn)水條件。

5.2 DTRO膜過(guò)濾原理

污水進(jìn)入膜柱后會(huì)沿導(dǎo)流盤與外殼之間的間隙來(lái)到濾膜堆[6]。在壓力推動(dòng)下，水分子不斷的透過(guò)膜片進(jìn)入凈水流道，然后通過(guò)中間拉桿上的凈水收集孔排出。污水中的污染物由于被過(guò)濾膜截留，凈水不斷透過(guò)，使污水隨著經(jīng)過(guò)的過(guò)濾膜片變得越來(lái)越濃，最后從濃液口排出；DT膜切向過(guò)濾是使污水在系統(tǒng)中不斷地折返形成開放式湍流通道。圖1示意了DTRO膜的運(yùn)行示意圖。

圖1 DTRO膜運(yùn)行示意圖

5.3 DTRO系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

DTRO膜法同樣擁有非常多的優(yōu)點(diǎn)[7]，大概可列舉為以下幾點(diǎn)：第一，它創(chuàng)造式的加寬了料液的流道，以往常見的料液堵塞的問(wèn)題被很好地處理。第二，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得不會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，也防止了污染。第三，DT膜組件更換零件十分便捷，操作簡(jiǎn)單。第四，DT膜組件的操作壓力分別是75bar、150bar、200bar三個(gè)等級(jí)，應(yīng)用壓力等級(jí)可以適應(yīng)各種條件要求。第五，屬于一類集成系統(tǒng)使得整個(gè)系統(tǒng)的占地的面積較小。

6 DTRO工藝和MBR工藝的技術(shù)對(duì)比分析

6.1 運(yùn)行溫度的對(duì)比

MBR復(fù)合工藝是一種生化處理工藝，生化反應(yīng)受氣溫影響較大。然而，DTRO工藝是物理化學(xué)處理，溫度要求較低，處理效果不取決于進(jìn)水的生物降解性，出水水質(zhì)好，系統(tǒng)穩(wěn)定。

6.2 硬度和堿度的條件比較

硬度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致堵塞的MBR膜組合工藝系統(tǒng)，增加膜的清洗頻率系統(tǒng)；DTRO的特殊通道設(shè)計(jì)使水流紊流和減少形成小范圍的可能性。因此，DTRO對(duì)進(jìn)水的硬度要求低于MBR膜結(jié)合工藝。

6.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性比較

MBR組合工藝不適合中后期的垃圾滲濾液處理，只適合早期的垃圾滲濾液處理。而DTR0工藝作為一種物理化學(xué)處理方法[8]，不受填埋年限的影響，可以保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，DTRO工藝系統(tǒng)比MBR組合工藝系統(tǒng)更適合我國(guó)國(guó)情。

6.4 各指標(biāo)去除效果比較

研究表明[9]，DTRO對(duì)硬度、COD和鹽的去除率均在96%以上，氨氮去除率約為85%。由于鹽的粒徑、COD、硬度等分子或離子都比膜孔的開口大，它們的保留率較高。DTRO膜系統(tǒng)可以有效地去除滲濾液中的鹽，使鹽不會(huì)在系統(tǒng)中積累，該系統(tǒng)產(chǎn)生的精礦被送回焚化爐，以避免二次污染。MBR膜對(duì)氨氮、COD、BOD5的去除率均超過(guò)85%；出水濁度小于1.0NTU。

6.5 系統(tǒng)運(yùn)行比較

DTRO工藝和MBR組合工藝都可以有效地處理垃圾滲濾液，一種是采用物化法處理，另一種是采用生化法處理。對(duì)比二者的處理過(guò)程和成效可得出結(jié)論：由于DTRO具有獨(dú)特的開放

式流道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，因此在處理垃圾滲濾液時(shí)能大大減少內(nèi)部結(jié)垢和二次污染的現(xiàn)象，適合處理生化性較差的滲濾液。同時(shí)，膜柱使用壽命長(zhǎng)，易于更換及維護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益較高。而MBR組合工藝的靈活性強(qiáng)，適合處理生化性較強(qiáng)的污水，但系統(tǒng)運(yùn)行比起DTRO工藝就變得復(fù)雜，對(duì)環(huán)境影響大，處理效果好。

7 MBR+DTRO組合工藝

7.1 MBR+DTRO組合工藝流程特點(diǎn)

利用MBR+DTRO組合工藝處理垃圾滲濾液[10]，使處理過(guò)程更加的靈活高效，主要的優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn)：第一，占地面積小、耐沖擊性能強(qiáng)；第二，水力停留時(shí)間與泥齡分離。膜技術(shù)可以全部截留水中的微生物，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥齡的分離；第三，出水水質(zhì)高于傳統(tǒng)生化工藝。但該組合工藝也存在弊端，會(huì)產(chǎn)生高濃度的濃縮液，增加深度處理成本[11]。

7.2 MBR+DTRO組合工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

目前我國(guó)正在大力推進(jìn)城市垃圾分類及處置政策，垃圾滲濾液的處理研究已成為環(huán)保領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，MBR+DTRO組合工藝也已經(jīng)在一些地方有所應(yīng)用。李麗等[12]采用MBR+兩級(jí)DTRO系統(tǒng)對(duì)滲濾液進(jìn)行處理。經(jīng)該工藝處理后，出水水質(zhì)能夠滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）標(biāo)準(zhǔn)要求。高斌等[13]通過(guò)對(duì)南通市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液提標(biāo)改造工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)為采用DTRO膜處理MBR出水和蒸發(fā)工藝處理濃縮液使最終清液產(chǎn)率達(dá)到95.4%。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文末提出的MBR+DTRO組合工藝是將生化處理與膜技術(shù)相結(jié)合，即生化與物理相結(jié)合，充分利用兩種處理方式的優(yōu)勢(shì)，使MBR代替DTRO進(jìn)水的預(yù)處理工序。彌補(bǔ)了單獨(dú)使用MBR或DTRO工藝的不足，減少工藝流程，節(jié)省工程投資，充分發(fā)揮雙膜的組合優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能克服各自的缺點(diǎn)。使處理效果穩(wěn)定可靠地滿足排放要求，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，該組合工藝還能易于運(yùn)行管理，便于操作調(diào)試，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。