以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理.docx
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以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
一、我国垃圾渗滤液处理技术介绍
近10年来，我国工业化和城市化进程加快。
城市垃圾总量以每年10%以上的速度增长，有一些城市增长率更是高达15%一20%。
按这样的增长速度测算，到2010年底我国城市生活垃圾将达到2.6亿吨，2030年将超过4亿吨。
目前我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量约2900万吨，可控点源排放的渗滤液约1515万吨，再加上填埋场、堆场历年垃圾产生的渗滤液，年产量估计为新鲜渗滤液的数倍，而1吨渗滤液约相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。
但目前为止，适合我国国情、符合“高效、低耗”处理标准的渗滤液处理工艺仍处于研发阶段。
国家又制定了垃圾渗滤液新标准GB16889-2008，垃圾渗滤液现场处理并达标排放，则要求较复杂的处理工艺、较高的管理水平和较高成本。
表11997标准与2008标准的对比污染物
1997年标准
2008年标准
（一级）
（二级）
（三级）
排放限值
特别限值
SS（mg/L）
70
200
400
30
30
BOD5（mg/L）
30
150
600
30
20
CODcr（mg/L）
100
300
1000
100
60
氨氮（mg/L）
15
25
25
8
色度（倍）
---
---
40
30
总氮（mg/L）
---
---
40
20
总磷（mg/L）
---
---
3
1.5
我国卫生填埋起步较晚，真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。
渗滤液处理厂的建设就更晚，从时间上看，渗滤液的处理经历了三个阶段，如图1所示。
第一阶段：
好氧处理工艺（接触氧化、SBR、氧化沟等）
（处理出水达甚至达不到97年老的排放标准）
第二阶段：
厌氧（UASB等）+好氧处理工艺
（对氨氮处理效果不好,只能达到老标准中二、三级排放要求）
第三阶段：
MBR+深度处理工艺&两级DTRO反渗透
（可以稳定达到新标准排放的要求）
图1我国垃圾渗滤液处理工艺的发展
目前，深度处理分为两类，膜法深度处理和高级氧化深度处理。
从运行费用上看，目前主要采用膜法深度处理，其中应用到管式超滤膜，浸没式平板膜，纳滤膜，反渗透膜等。
其中各种工艺的比较如表2所示。
表2垃圾渗滤液处理工艺的比较典型工艺
优势
劣势
回灌处理
1、工艺简单2、投资小
1、非彻底去除，已经基本不再采用
物化+生化
1、设计成熟2、投资适中3、大部分填埋场采取的工艺
1、出水难以保障，无法达到2008新标准
2、构筑物多，占地大
两级反渗透RO
1、出水效果好2、占地小
1、初投资和运行费用大
2、COD，盐分不断累积，无法彻底根除
3、需要30%浓缩液回灌处理
生化MBR+NF&RO
1、工艺成熟2、出水效果好3、彻底去除COD，氨氮
1.对膜材料的选择及其维护上要求高
较之其他所列工艺，目前，以生化MBR+NF&RO工艺最为成熟，在老填埋场的污水处理改造和新填埋场建设中使用范围更广。
但选择MBR工艺时需要考虑选择能够耐高污泥浓度，抗膜污染，耐化学清洗的超滤膜膜产品。
这不但可以保证MBR运行的稳定性，还可以给后序纳滤或者反渗透提供可靠稳定的出水水质。
对保护纳滤膜或者反渗透膜的运行起到关键作用。
二、陶瓷膜简介
陶瓷膜以金属氧化物为支撑，起分离功能得是金属氧化物涂层、烧结而成的活性层，在支撑体和分离活性层之间可内插不同粒径的粒子作为中间过渡层。
这种多种结构的陶瓷超滤膜孔径分布窄、空隙率高、分离层薄、过滤阻力小、单位膜表面积处理量高。
与一般有机管式膜和中空纤维膜相比，陶瓷膜具有明显的优越性：
使用寿命长、可以克服中空纤维膜膜孔严重堵塞、渗透通量底和有机管式膜清洗难等问题。
陶瓷膜是以陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、氧化钛等制成的不对称分离膜，呈单管状和多通道状，管壁密布微孔，在操作压差的作用下，料液在膜管内错流流动，小于膜孔径的部分通过膜孔进入渗透侧成为滤液，而大于孔径的物质被膜截留而成为浓缩液，从而达到物质的分离、浓缩和提纯的目的。
无机陶瓷膜的性能特点
ü化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐有机溶剂；
ü错流过滤，不会形成滤饼，持续操作时间长；
ü机械强度大,可承受几十个大气压的外压；
ü不对称膜孔径分布，可反向冲洗,再生能力强；
ü抗微生物能力强,不与微生物发生作用；
ü耐高温，一般可以在400℃以下操作，最高可以达800℃；
ü孔径分布窄，分离效率高；
ü分离过程简单，配套装置少，能耗低，操作运转简便；
ü使用寿命长，垃圾渗滤液中应用超过3年。
以陶瓷膜为核心的MBR工艺流程如下所示：
原液→生化处理→陶瓷膜超滤→（纳滤或反渗透处理）→出水
出水可达GB16889－2008排放限值标准，可作为回用水，以陶瓷膜为核心的MBR工艺流程具有以下优点。
膜过滤系统抗有机污染及再生能力强，清洗周期长，使用寿命久；
膜过滤系统对进液要求低，进液无需特别预处理，工艺及操作简单；
出水质量好、水质稳定，膜过滤系统整体维护成本低、使用寿命高；
浓缩效率高，极大降低浓缩液的后续处理成本；
超滤系统机械强度高、化学稳定性好，可用强酸、强碱、强氧化剂等清洗剂来清洗再生，或在高温高压下使用和清洗。
表3比较了各种不同MBR工艺，目前市场上应用比较多的是有机膜管式膜的MBR工艺（使用特里高的有机管式膜），其运行稳定，可靠。
但其关键产品是有机材料（PES、PVDF材质），不耐化学清洗，当膜污染严重时，无法通过化学清洗恢复，使用寿命只有1年。
中空纤维帘式膜和柱式膜由于容易发生污堵，断丝，清洗难等缺点已经很少再应用该项技术，其应用领域适合自来水生产，生活污水处理，而不适合高COD，高氨氮，高盐份的垃圾渗滤液处理。
已有的该MBR工艺的工程在运行半年以后，频繁出现换膜等系列问题。
表3MBR工艺的比较MBR工艺
优点
缺点
有机管式膜
运行稳定，可靠，目前使用最为广泛
膜不可以反冲洗，膜使用寿命1年，化学恢复清洗差
陶瓷膜
皮实，耐酸、耐碱、可反冲洗，可化学恢复清洗，使用寿命长，3年以上
初投资成本较高
中空纤维帘式膜
初投资低、运行能耗低
易断，易堵，寿命短（3-6个月），膜不耐酸碱清洗
中空纤维柱式膜
便宜，能耗低，便于操作
易堵，难清洗，寿命短，
有机平板膜
便宜、能耗低
易裂，运行麻烦，
投资受限，不需要长期运行（6个月），
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