膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的研究與應(yīng)用

DYL001 固體垃圾滲濾液反應(yīng)實驗裝置

DYL006 垃圾發(fā)酵實驗箱

DYL021 垃圾滲濾液小試實驗裝置

DYL026 滲漏液厭氧反應(yīng)實驗裝置

DYL041 立式筒倉式發(fā)酵槽實驗裝置

DYL046 電解法滲漏液膜反應(yīng)實驗裝置

DYL051 厭氧反應(yīng)加膜生物反應(yīng)實驗裝置

DYQ136Ⅱ 數(shù)據(jù)采集液膜吸收器

1前言

垃圾滲濾液含有很多的無機化合物，而且氣味難聞，給環(huán)境帶來很大的危害。我們亟待尋找解決的有效辦法。

2垃圾滲濾液的概況

垃圾滲濾液是一種高濃度的廢水，源于垃圾填埋場垃圾本身有水，進入垃圾填埋場的雨水或水或其余的水，在垃圾中，覆蓋土壤飽和含水量?？鄢螅ㄟ^垃圾層，覆蓋層終形成。垃圾滲濾液水質(zhì)非常復(fù)雜，如有機物（高濃度），重金屬鹽等。通常認為4——9的范圍是pH范圍，每升2,000——62000mg的CODcr的范圍在每升BOD5的60——450000mg的范圍內(nèi)。

與市場重金屬相比，滲濾液中重金屬的濃度相似。隨著垃圾的組成，季節(jié)和填埋時間等方面的變化，水質(zhì)，水分也將發(fā)生很大的變化。與污水相比，水質(zhì)，換水是垃圾滲濾液的主要特征。可以看出，不僅對土壤和地表水造成嚴(yán)重污染，而且嚴(yán)重威脅到地下水的安全。

3膜法組合工藝處理垃圾滲濾液的主要方法

在生化處理基礎(chǔ)上應(yīng)用膜組合工藝處理垃圾滲濾液已在國外應(yīng)用成熟，近年來國內(nèi)也開始增加膜組合工藝，用于垃圾滲濾液處理。膜過程的組合受到垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)變化和水分含量的限制，可以保證流出液穩(wěn)定，滲濾液可以通過膜分離技術(shù)處理，當(dāng)滲濾液可生物降解時，可以獲得良好的效果。用于處理垃圾滲濾液的膜分離技術(shù)主要是膜生物反應(yīng)器（MBR，TMBR）工藝，納濾膜（NF）工藝，反滲透膜（RO）膜組合工藝。

3.1膜生物反應(yīng)器(MBR、TMBR)

膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種新的污水處理技術(shù)，結(jié)合膜技術(shù)和生物技術(shù)，是廢水處理技術(shù)的創(chuàng)新。膜生物反應(yīng)器取代了傳統(tǒng)的沉淀和過濾分離技術(shù)，利用膜分離設(shè)備截留生化反應(yīng)槽中的活性污泥和大分子物質(zhì)，大大增加了活性污泥濃度，HRT時間，大大縮短，難以降解反應(yīng)器中的物質(zhì)也會繼續(xù)反應(yīng)，降解。

其運行控制相對靈活，延長生化系統(tǒng)污泥年齡，更好地促進好氧微生物的生長繁殖，提高脫氮效率。同時由于系統(tǒng)泥漿年齡較長，因此產(chǎn)生的多余污泥量;堿性水不含懸浮固體。該系統(tǒng)可以通過膜生物反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)沉淀池，減少面積和一次性投資成本。

根據(jù)不同形式的膜生物反應(yīng)器放置，它被分為浸沒（也稱為內(nèi)置或集成MBR）和外部（或分裂TMBR）。由于垃圾滲濾液在生化過程中需要較高的污泥濃度，通常為15-30g/L，而浸入式MBR容易引起堵塞，導(dǎo)線出現(xiàn)，導(dǎo)致通量降低，難以清洗，影響嚴(yán)重的加工效果。管狀膜MBR技術(shù)是一種外在形式，通過泵將污泥進入膜管，由膜中的壓力驅(qū)動分離，水通過膜進入生產(chǎn)罐，并將污泥返回生化池參與生化。

3.2納濾(NF)與反滲透膜(ＲO)組合工藝

TMBR水主要是大部分小分子的水溶性腐殖質(zhì)，氨氮污染物通常可以達到排放標(biāo)準(zhǔn)，但有些難熔有機物不能去除，這就需要較小的膜孔濾器和反滲透組合方法進一步分離難分解大分子有機物和部分氨氮，同時進一步脫鹽處理。納濾膜是功能性半透膜，允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子通過。

它是一種特殊且非常有前途的分離膜品種，其可以保留的材料的大小被命名為納米，它被捕獲的有機物分子量約為150-500左右，截留溶解鹽的能力為2％-98％之間。但納濾后得到的水仍然難以排放標(biāo)準(zhǔn)，為了保證處理效果，需要進入反滲透系統(tǒng)進一步加工。

反滲透膜與輥式有機復(fù)合膜相同，大的優(yōu)點是膜組件脫鹽率達95％-99％，水質(zhì)穩(wěn)定。由于納濾液質(zhì)量非常好，反滲透系統(tǒng)回收率可達85％以上，反滲透裝置作為后一部分工藝，確保排放標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定排放。

4膜污染的防治方法

在污水滲濾液處理中容易發(fā)生膜污染，主要由廢水中的溶膠，無機，有機和膠體物質(zhì)引起，膜分離過程中膜或膜表面被吸附沉積，膜孔徑變窄，甚至堵塞膜孔，終降低膜通量。同時膜污染的位置不一樣，通常分為膜孔污染和膜污染。膜污染嚴(yán)重影響加工效果，因此膜分離技術(shù)的應(yīng)用必須結(jié)合實際情況，采取有效措施減少膜污染的影響，具體控制方法如下：

4.1實施膜材料改性

膜材料直接影響化學(xué)穩(wěn)定性，膜通透性和耐污染性，相應(yīng)的新型膜材料的開發(fā)和研究是膜污染預(yù)防和處理的基本方法。在實際處理中，原材料成分差異較大的材料選擇應(yīng)參照水質(zhì)特征和加工要求，作為合理選擇膜材料的依據(jù)。因此，在相關(guān)研究開發(fā)中，員工可以專注于膜材料的改性，在具體工作中重點發(fā)展復(fù)合材料，以有效提高薄膜的化學(xué)穩(wěn)定性和壓力。

例如，研究人員研究了污染物和膜材料，發(fā)現(xiàn)污染的性質(zhì)和膜的性質(zhì)一起作用在膜污染上。發(fā)現(xiàn)膜的親水性影響膜的污染，親水性越低，易受污染?；诖?，膜改性方式可以減輕膜污染的可行性。在膜改性過程中主要是膜材料改性和膜表面改性兩者，前者可以使用納米顆粒實現(xiàn)超濾膜改性，增加膜的親水性，提高膜通量，減少膜污染率，降低系統(tǒng)的能耗;并且后者可以放置在海洋氧化膜的表面，改性接觸角顯著降低，有效提高了反滲透膜的耐污染性。

4.2優(yōu)化膜清洗工藝

即使在膜材料的應(yīng)用中保證選擇的合理性和操作條件的規(guī)范性，膜的特殊效果，仍然會有膜孔堵塞或膜表面凝膠層的污染等。根據(jù)實際經(jīng)驗，處理上述膜污染的有效方法是膜清洗。

根據(jù)不同的清洗操作，膜清洗分為化學(xué)清洗和物理清洗兩種，前者主要應(yīng)用復(fù)合物，酸，堿和氧化劑如清潔膜，可有效去除膜污染，易發(fā)生二次污染;主要包括超聲波清洗，空氣和水回洗和空氣凈化等，但物理清洗將影響膜通量的回收，清洗效果比化學(xué)清洗更差。

（NF）膜，例如，具體的清洗過程如下：①工作人員首先用純水洗膜;②膜浸泡在膜中浸泡在膜中，檸檬酸，pH值為3.0±0.1或執(zhí)行pH控制在2.5±0.1的短期（30min）循環(huán)清洗實施;③浸泡或循環(huán)清洗膜元件再次純水沖洗;④EDTA溶液和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉的pH值為10.5±0.1，薄膜用溶液清洗;⑤膜元件再次用純水洗滌，后恢復(fù)生產(chǎn)。酸洗主要用于由于無機污染的影響而恢復(fù)膜組分，由于有機污染的影響，堿性清洗主要用于膜元件。

4.3保證滲透液預(yù)處理的有效性

如果廢水中含有的大分子有機物質(zhì)，固體顆粒或膠體未經(jīng)預(yù)處理或預(yù)處理效果差，則膜分離會導(dǎo)致膜污染。因此，滲濾液的預(yù)處理在膜污染過程中尤其重要。目前，滲透物的預(yù)處理方法主要是生物學(xué)方法，絮凝組合，機械過濾等，在具體的預(yù)處理方法中應(yīng)充分考慮滲透物的位置和年齡，有效避免了不良影響的發(fā)生。

以TMBR工藝為例，利用厭氧反應(yīng)器顯著降低廢水中有機物的含量，通過脫氮硝化過程，從垃圾滲濾液氨氮和硝態(tài)氮中排出，并通過有機管膜系統(tǒng)增強系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的處理效果。經(jīng)過上述預(yù)處理，可大大增加納濾膜或反滲透膜的通量，降低膜元素污染，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定，排水標(biāo)準(zhǔn)。