MBR法在垃圾填埋场渗滤液处理工程中的应用
膜生物反应器【1](Membrane bioreactor，MBR)是国际上于20世纪60年代开始研究、90年代得到快速发展和应用的一项废水生物处理新技术，它将膜分离技术与生物反应过程有机结合， 以膜技术的高效分离作用取代传统活性污泥法中的二沉池，实现传统工艺所无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果，消除了污泥膨胀的影响，并大幅度提高了曝气池中活性污泥的浓度，省却了污泥回流系统，大大延长了泥龄，减少了剩余污泥量，并通过膜对废水中SS、有机物、病原菌和病毒的高效截留作用，大大提高了出水水质，并在通常情况下，其处理出水无需进行消毒处理即可达到相关的卫生标准。
生活垃圾渗滤液浓度高、成分复杂，随填埋体的历时长短水质不同，处理困难。垃圾渗滤液中的主要污染物大致包括有机物、总氮、氨氮、离子态重金属等。经过多年的实践，单纯采用物理法、化学法或生
物法处理渗滤液，往往难以达到目的，而且费用昂贵。在考虑工艺选择时应具有下述特点：具有很高的氨氮去除能力；高负荷的污水处理能力：能够适应不同季节，不同年限渗滤液浓度的变化，能保证出水水质的稳定性 。近年来，已在国内外使用的MBR法是比较理想的方法之一。
1 工程实例及技术方案
1.1 工艺流程选择
某市垃圾填埋场垃圾处理规模为200 t/d，选用“厌氧+膜生物反应器+纳滤”的组合工艺处理。渗滤液的水质随填埋场年龄的变化而有较大的变化，单纯的生物处理方式不能够把渗滤液处理到排放标准，必须采用生物处理和物理化学处理的工艺组合，对于“年轻”的垃圾填埋场渗滤液，生物处理效果较好，而对“年老”的垃圾填埋场渗滤液，则宜强化物化处理方式。在这样的工艺组合中，采用生物处理的方法将垃圾渗滤液的污染物(包括氨氮)处理到尽可能低的浓度水平，剩下的污染物的消减任务由物化法完成，物化法中最具有可行性的是膜分离技术四。垃圾填埋场可以消纳纳滤的浓水和整个处理装置产生的剩余污泥。具体工艺流程示意于图1。
渗滤液经过调节池调节水质水量后， 由提升泵提升，先经过换热器升温，进入厌氧反应器，经过厌氧微生物的充分作用，把可生化的高浓度有机污染物尽最大可能利用厌氧生物消化，最终分解为沼气、二氧化碳、水、氨氨及未被完全消化利用的中间产物和难降解有机物，随水流流到缺氧反应器.在缺氧反应器，与回流水完全混合，兼氧微生物分解利用厌氧中未被完全降解的有机物中间产物。在此过程中，把回流液中氧气充分利用后，兼氧微生物利用硝酸盐及亚硝酸盐作为氧原降解有机污染物，同时使硝酸盐转化为氮气，溢出水体，使水中总氮含量得以降低，同时产生碱度，使MBR好氧池中硝化作用所需碱度条件更有保障。经过反应后进入MBR好氧反应池，在MBR好氧反应池，利用好氧微生物的作用，使残余的可生物降解有机物进一步分解去除，氨氮在亚硝酸和硝酸细菌的作用下形成硝酸盐，使氨氮污染物得以控制。不能生物降解的有机污染物在抽吸泵的作用下，随水流进入中间水池。然后进一步由纳滤(NF)系统处理，出水达标排放，浓水与生物各段排放的污泥一起回灌填埋场。纳滤浓水和MBR、厌氧等产生的污泥均经污泥存储池回灌至垃圾填埋场。
1.2 主要工艺设计参数
根据某市具体情况，通过设计论证，确定某市垃圾填埋场设计规模为80 t/d，废水水质见表1。
2 工程运行和处理效果
该工程自建成后，运行正常，效果明显，通过环保部门验收，实际运行效果见表2。可以看出，处理效果优于生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889．2008)证明了该工艺路线的选择是完全正确和切实可行的。
3 处理工艺分析及运行成本
3.1 中温厌氧池
3.1.1 工作原理
厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的，大分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳等。其有机物的分解过程可分为酸性(酸化)阶段和碱性(甲烷化)阶段，其中甲烷消化阶段基本上控制着厌氧消化的整个过程f6]。由于甲烷细茵是专性厌氧的，它对温度的变化很敏感，因此要保持温度的恒定。厌氧产生的沼气通过管道输送到沼气燃放装置燃烧排放，避免了二次污染。
3.1.2 运行效果
调节池的污水经厌氧后，极大程度地削减了渗滤液中的COD，经连续检测，污水经厌氧池后的COD削减率可达到7O％。
3.2 膜生物反应器
3.2.1 工作原理
MBR是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。MBR工艺一般由膜组件、生物反应器、膜清洗系统三部分组成。一体式MBR工艺是将膜组件直接安置在膜池中，通过工艺泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。由于膜浸没在膜池的混合液中，因此也称为浸没式或淹没式膜一生物反应器.由于微滤膜分离技术的应用，反应器内的生物种类和数量是其他工艺所无法比拟的，一些在传统生物处理工艺中不能发育起来的微生物在膜一生物反应器内都可以壮大起来，从而大大提高生物处理的适应能力和改善其处理效果。为了提高脱氮效果和节省曝气量，在MBR前增加缺氧段，并把好氧段的混合液(硝酸根)回流到缺氧段，从而完成硝化和反硝化，并获得很好的脱氮效果。
3.2.2 运行效果
MBR系统运行以来，通过污泥接种、培养、驯化，并添加了硝化细菌进行强化培养，目前反应器内的微生物浓度为4 g·L 左右，预计最终可稳定在6～10 g·L 范围内，反应器在高容积负荷下运行，无污泥产生，通过DO在线监测仪对风机的风量进行自动化变频控制，既优化控制了反应池内的溶氧量，又极为合理地控制了运行成本。膜池采用标准化装置，清洗维护十分方便，整个工艺流程和高程布置简洁、合理。在上述工艺流程中，属于预处理工艺阶段的中温厌氧+MBR作为削减污染物的主要工艺环节和技术手段，从现阶段的运行结果和处理效果上来说，均发挥了相当好的作用，达到了设计的要求。目前，在原水浓度指标很高的情况下，预处理阶段(即厌氧+MBR的出水)指标均已达到较好的效果(见表2)。
3.3 纳滤装置
3.3.1 工作原理
MBR的出水流到中间水池， 以平衡MBR和NF的工作水量，通过增压系统保安过滤器过滤，截留和防止大于5 Ixm 的颗粒进入纳滤系统，过滤后的水通过高压泵进入纳滤膜组件，通过膜组件的水为清水(即最终出水)，未通过膜组件的水为浓水，进水中的各种有机物和各种离子由于纳滤膜的阻隔基本上被截留到浓水侧，而淡水中的有机物和离子浓度极低(远低于排放标准)。约20％的浓水回流至污泥池，用浓水回灌泵回灌至填埋场区。
整套纳滤装置的关键部分在于它的投药和清洗部分，投药的药剂选择和用量以及清洗的方式和频率直接影响到产水率和运行成本的高低。本套系统的加药和清洗装置，完全根据纳滤系统中所配备的各种在线仪表自动进行加药和清洗，在保证了高产水率的前提下(产水率达80％)，准
确控制了药剂用量和人工费用，使得运行成本经济合理。系统自动化程度高，运行简便。
3.3.2 运行效果
纳滤系统开通以来，系统运行稳定、可靠，出水指标优异，观感效果清澈、透明，整套系统根据中间水池的液位自动启、停。运行过程中自动实现加药、清洗动作，无需值守，加药罐内的药剂约一周左右添加一次，药罐内的药剂快使用完毕时在值班室内的控制屏上出现警示，提醒加药，安全保障系统运行。
3.4 运行成本
某市垃圾填埋场渗滤液处理工程运行后，处理渗滤液的主要运行费用由电费(9.38元·m-3)、药剂费(0.56元·m-3)构成，其直接运行成本为9.94元·m-3。
4 结论
MBR法在某垃圾填埋场渗滤液处理工程中得到了较好的应用，该工程技术含量高，工艺流程短，设备运行稳定可靠，达到了出水水质优、投资成本省、运行费用低的目的。工程证明了该工艺技术用于垃圾渗滤液的处理是切实可行的，其工程投资和运行成本均在国内同行业中居领先地位，为我国生活垃圾填埋场渗滤液的处置提供借鉴。
