平板式陶瓷膜在垃圾滲濾液處理中的應用
行業(yè)動態(tài)
垃圾滲濾液是垃圾堆積和填埋過程中滲漏出來的液體，其成分復雜，有機物濃度高。尤其在南方地區(qū)，雨水充足，氣溫較高，垃圾滲濾液水量較多，微生物滋生，水質復雜，生化降解困難，處理難度較大。隨著《生活垃圾填埋場污染控制指標》（GB16889-2008）的頒布與實施，出水指標有了更高的標準，這對處理技術要求更高。傳統的垃圾滲濾液處理技術已經無法滿足需求，與之相比，基于膜分離和膜生物反應的垃圾滲濾液處理技術不受原水的可生化性影響，具有出水水質穩(wěn)定、占地面積小、運行成本低、操作簡單和維護方便等優(yōu)點。
相比于國外的垃圾滲濾液莫處理技術，我國雖然起步較晚，但是發(fā)展迅速。上海、北京、廣東等地已有實際應用案例，并且取得了較好的成果。在膜的使用上，從有機膜逐漸向無機膜發(fā)展。在膜的使用上，從有機膜逐漸向無機膜發(fā)展。按照成膜材料進行分類，無機膜有金屬膜、陶瓷膜、玻璃膜以及碳分子篩膜，其中陶瓷膜在水處理中應用較為廣泛。陶瓷膜是以無機陶瓷材料Al2O3、TiO2、ZrO2和添加劑均勻混合，經過成型和高溫煅燒而成。陶瓷膜內部含有大量氣孔，孔隙率在30%以上，平均孔徑在0.1～100μm，膜孔相互連通，呈外密內疏的非對稱結構。跟有機膜相比，陶瓷膜具有耐酸堿、耐腐蝕、化學穩(wěn)定性好；耐高溫、耐高壓、物理穩(wěn)定性強；可沖洗、不易碎，機械強度高；防微生物、不易堵，使用壽命長；孔徑分布窄、通量大，除雜分離效果好等優(yōu)點。
陶瓷膜過濾分離機理主要是“篩分機理”。根據膜孔徑大小和原料液中所含物質分子的直徑大小，直徑小于膜孔的小分子或液體透過濾膜，直徑大于膜孔的大分子或固體將被截留，使原水達到過濾、分離、凈化等目的。其中，平板式陶瓷膜過濾分離技術的實現主要采用抽吸方式。平板式陶瓷膜的內部有豎狀的集水通道，一端被封閉，一端有橫向的集水管，集水管口與抽吸泵相連，在吸力的作用下，池內的原水從膜兩側進入，原水中的大分子物質、懸浮顆粒等污染物被平板式陶瓷膜截留，過濾后水流經集水通道，在橫向的集水管匯總，從管口由抽吸泵抽出，達到過濾分離效果。
本垃圾滲濾液處理案例是基于平板式陶瓷膜的綜合處理系統，采用厭氧處理+膜生物反應器MBR+納濾工藝NF對垃圾滲濾液進行處理。利用厭氧系統EGSB降解有機物，采用吹脫和厭氧好氧工藝法（A/O）工藝進行氨的回收利用和脫氮，采用MBR+NF作為深度處理，達到排放要求。
1 試驗部分
1.1 試驗水樣
試驗用原水來源于廣東某垃圾場垃圾滲濾液調節(jié)池，水樣渾濁，呈棕褐偏深褐色，有刺激性氨味，pH在6.9～8.1，COD濃度在350～2000mg/L，NH3-N濃度在3～25mg/L。
1.2 陶瓷膜組件參數
采用微納瓷膜NanoMem生產的平板式陶瓷膜，具體性能如下：
型號 | NM-UA-50-3 |
膜片規(guī)格（mm） | 長510×寬150×厚4 |
膜片材質 | α-氧化鋁 |
標稱孔徑（nm） | 50 |
膜片數量（片） | 34 |
有效膜面積（㎡） | 5 |
處理水量（m3/h） | 3 |
1.3 分析項目
試驗對進水和出水的渾濁度、COD、NH3-N、TN和pH值進行檢測，分析方法均按《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）進行。
2 試驗結果與討論
2.1 滲濾液初濾效果
將原水通過平板式陶瓷膜的抽濾，初濾的水樣由原始的渾濁，棕褐偏深褐色變成澄清、透明，棕褐色。這從直觀上說明了陶瓷膜裝置對于原水中的固體物質、懸浮顆粒以及大分子具有很好的截留和去除作用。
2.2 滲濾液處理結果
將垃圾滲濾液原水經過整個處理系統處理，運行之后，其處理效果如下表所示：
項目指標 | 處理前 | 處理后 | 處理效果 |
COD（mg/L） | 1963 | 579.9 | 降低70.5% |
NH3-N（mg/L） | 21.86 | 9.29 | 降低57.5% |
TN（mg/L） | 31.88 | 19.12 | 降低40.0% |
pH | 6.9 | 7.0 | 基本沒有變化 |
經過膜生物反應器和厭氧處理，將垃圾滲濾液中的大部分有機物進行降解，這使得COD降低了70.5%。采用吹脫和A/O工藝，將垃圾滲濾液中的氨進行回收處理和對水體中的有機物進行脫氮，轉變?yōu)闅怏w排出水體，降低了滲濾液中NH3-N濃度。相應地，其TN濃度也隨之降低。相比NH3-N濃度降低了57.5%，TN濃度只降低了40.0%。這一結果表明了部分的NH3-N在A/O過程中轉變?yōu)榭扇苄缘暮a物，進入了水體。水體的pH值沒有明顯的變化。
3 結論
本試驗采用平板式陶瓷膜初濾、厭氧處理、吹脫、A/O工藝以及納濾工藝對垃圾滲濾液進行處理，實際運行表明，該處理系統對垃圾滲濾液的渾濁度有明顯提升，能夠有效降低水體中的COD、NH3-N和TN濃度，分別降低了70.5%、57.5%和40.0%。這說明了該系統能夠有效去除垃圾滲濾液中的固體懸浮物和大分子，降解其中的有機物，在原理和技術上證明了該系統的可行性。通過膜組的設計和系統的進一步改進，平板式陶瓷膜能夠更加有效地處理垃圾滲濾液。
