MBR技术在垃圾渗滤液处理中的应用

马杰

摘要：随着经济的快速增长以及工业化、城市化进程的加快，使固体废弃物的产量不断增加，而卫生垃圾填埋场是处理固体废物最常用的一种方法。但其存在的主要缺点是，雨水或地下水会渗入垃圾填埋场，从而产生垃圾渗滤液。文章通过对垃圾渗滤液的来源及水质特征进行分析，并详细介绍了包括厌氧膜生物反应器(AnMBR)技术、厌氧生物处理+MBR技术等以MBR技术为核心的组合工艺在垃圾渗滤液中的应用，仅供参考。

关键词：MBR技术；垃圾渗滤液；处理；应用

1导言

进入到科学信息技术发展的21世纪，经济发展水平不断提升，城市化进程的速度也在不断加快，人类在生产生活过程之中产生的各类生活垃圾的数量也在不断增多，我国城市垃圾在填埋过程中产生的垃圾渗滤液对人体的危害程度较大，同时，对人类所生活的自然生态系统也会造成一定的损害，垃圾普遍使用卫生填埋方式，产生的垃圾渗滤液对环境的污染程度更加严重，是当前垃圾处理技术面临的突出处理难点。

2垃圾渗滤液概述

作为废弃物处置场所，垃圾填埋场通常包含各种残余废料和焚烧残渣，而垃圾填埋场最严重的问题之一就是渗滤液。垃圾渗滤液通常是由于雨水渗入垃圾顶部覆盖面以及暴露区域，或地下水渗入垃圾填埋场而产生的成分复杂的含高浓度污染物的液体。由于渗滤液中的污染物大部分可能有剧毒且能在环境中持久存在，所以对环境产生了严重的负面影响。

垃圾渗滤液污染是一系列物理、化学和生物过程的结果。而渗滤液中污染物的种类和性质取决于所沉积的生活垃圾的种类和成分、废物降解阶段（即好氧阶段、厌氧阶段、产甲烷阶段和稳定阶段）、填埋场的降解速率和年龄、填埋场区域的水文地质和气候条件。通常，随着填埋场的老化，在各种因素的影响下，一些污染物会发生显著变化。例如，COD和BOD可能会降低十倍，而NH4+-N浓度可能会在十年内增加三倍以上。经研究，垃圾渗滤液中含有多种有毒污染物，包括重金属、多环芳烃（PAHs）、酚类化合物、农药、病原生物、微塑料和药物等。当未经处理或处理不当的垃圾渗滤液进入接收水体时，这些有毒污染物会对生态系统和人类健康构成严重威胁。

近年来，研究人员探索了多种可用于处理垃圾渗滤液，并能减轻其对环境影响的方法，但这些方法的有效性会因渗滤液特性、填埋场年龄、污染物类型和操作条件而大相径庭。此外，单一方法已无法满足垃圾渗滤液处理的所有要求。因此，组合技术和新兴材料在垃圾渗滤液处理领域受到了越来越多的关注。

3垃圾渗滤液处理存在的突出问题

3.1垃圾渗滤液氨氮含量高

垃圾渗滤液氨氮含量高是当前垃圾渗滤液处理过程中存在的最突出问题之一，高浓度的氨氮是影响水质的主要因素。根据不同填埋方式和垃圾成分的不同，垃圾渗滤液中的氨氮含量浓度也是有所差异的。

而且随着时间的不断推移，垃圾中的有机氮还会向无机氮转化，会导致渗滤液中的氨氮浓度呈现上升趋势。氨氮浓度过高的垃圾渗滤液对自然生态系统的影响主要表现在两大方面，一是不利于生物处理系统和生态系统之间的平衡，相反还会产生一定的抑制作用。二是渗滤液氨氮比例失衡，不利于生物脱氮技术的实施。

3.2深度处理技术缺乏

随着时代发展的不断变迁和科学经济的不断发展，垃圾渗滤液的处理技术也在不断改革和创新，在此背景下，传统的生物处理技术显然不适应现代经济的发展，因为传统的生物处理技术在处理老化渗滤液的过程之中，里面存在的有机物无法达到降解，因此，就需要对传统的生物处理技术进行改进和改革，这也反映出了深度处理垃圾渗滤液的技术十分匮乏。目前采用的深度处理技术，主要包括了物化法，混凝沉淀，吸附，膜处理技术。不同的处理技术有不同的工作原理，比如混凝沉淀的处理技术，其主要的工作原理就是对垃圾渗滤液中的重金属物质以及有机物进行及时有效的清除，虽然这一方法具有一定的可行性，但是在处理过程中需要使用大量的化学试剂，由此会加大处理的成本，价值性作用的发挥受限。

4MBR技术在垃圾渗滤液处理中的应用

4.1厌氧膜生物反应器(AnMBR)技术

厌氧消化是一种适用于包括污水在内的各种废水的创新工艺，该工艺能够在有效处理有机化合物的同时产生甲烷气体，而AnMBR则是一种特殊的处理工序，能够在无氧条件下使用膜进行固液分离且AnMBR中生物总量约为好氧处理的10倍，具有较高的COD去除率、并能实现甲烷、肥料和水资源等的综合利用，从而达到保护环境和能源可持续利用的双重作用。AnMBR膜组件包括外部浸没式、外部错流式以及内部浸没式3种组合形式。Shin等在室温下对比了外置式AnMBR和淹没式AnMBR处理生活污水的性能，结果表明两组工艺对污水中COD去除率均超过91%,且在淹没式AnMBR中更有益于挥发性脂肪酸的积累，从而增加甲烷的产率。曾庆鹏等分析了AnMBR在不同温度下处理生活污水的性能，结果显示在夏秋(30～32℃)COD平均去除率为88.4%,而在春冬(14～27℃)时COD平均去除率仅为79.2%。由研究表明若控制温度在30～60℃时，AnMBR技术对污水具有较好的处理效果，当在低温下运行时，需要更长的固体停留时间(SRT)来稳定系统。Chen等通过实验验证了在较短的水力停留时间的条件下，采用AnMBR处理市政污水时甲烷的转换效率能够达到90%,并且去除1kgCOD仅产生0.06kg干污泥，表明了AnMBR在较短HRT条件下便能够实现高效能源回收和较低的污泥产率。冯裴等分析了AnMBR技术对垃圾渗滤液的处理效果，实验结果表明该技术能够去除渗滤液中80%的COD,膜的截流作用仅占5%,能够较大程度的减轻膜污染，减少膜清洗周期；且膜组件通过清洗后能够获得较为理想的通量恢复率，减少膜的更换频率。针对微量有机化合物，利用AnMBR+膜蒸发技术可以实现76%的去除率。

4.2采用氨吹脱法和生物脱氨技术

对于当前存在的垃圾渗滤液氨氮过高的问题，采取的主要技术手段就是氨吹脱法和生物脱氨技术，其中，氨吹脱法的具体工作原理是，通过在渗滤液中加入大量的碱，对垃圾渗滤液中的物质进行中和，一般而言，投入的碱性物质主要是氢氧化钙，这样的操作流程对于垃圾渗滤液的处理有一定的作用，但极易造成机器设备出现结垢问题，为有效规避此问题，加入过量的碱之后就要进行加酸处理。不仅如此，对于产生的气态氨氮还要进行有效的回收，由此才能够有效降低渗滤液的二次污染问题，生物脱氨技术在具体的操作过程中需要有一定的工作环境，该技术的运行要在低浓度的氨氮垃圾渗滤液之中才能够发生反应，氨氮浓度在不断升高时，氨氮对生物处理中的微生物将会产生阻碍作用，微生物的活性会降低。

4.3物化处理+MBR技术

采用物化处理技术进行预处理或深度处理对废水中难降解生物降解的有机物具有较好的去除效果。粉末状活性碳(PAC)-MBR联用能够依靠PAC的吸附作用与膜的截流作用，增强对胞外聚合物(EPS)的吸附能力和总有机碳(TOC)的生物降解性能。徐浩通过将PAC-MBR工艺结合与单一MBR工艺处理有机废水进行对比，实验结果表明PAC-MBR组合工艺不仅使多种污染物的去除率得到了显著提升，而且降低了EPS中的蛋白质等污染物质从而降低了膜污染现象。Zhang等验证了当向MBR中投加最适量PAC时，用于膜清洁和膜更换的运行、维护成本降低约25%,表明其组合工艺的使用能够有效减轻运行过程中的膜堵塞和减缓膜污染等问题。向MBR反应器中投加PAC能够增加微生物附着点，促进生物的降解能力以达到降低膜污染现象，尽管膜污染问题依然存在，且投加PAC使得MBR工艺运行费用额外增加，但目前中国PAC-MBR技术正在向处理工业化污水转型并取得了一定的研究进展，因此该组合工艺在未来可能是处理垃圾渗滤液的研究热点之一。

结束语

综上所述，针对垃圾渗滤液处理面临的实际现状和存在的突出问题，不断优化处理技术改革处理方法就成为了当前研究的重点，MBR结构紧凑、占地面积小、生物量大、处理污废水效果好且运行稳定，依靠生物吸附降解比活性污泥法具有更高的有毒化合物去除效率，在膜的物理隔离作用下液相中仅含通过膜孔的小分子物质，未引进新的污染物，保证了出水质量，因此与其他工艺组合被广泛应用于垃圾渗滤液的处理。

参考文献

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