MBR+雙膜法技術在水泥窯協同處理生活垃圾項目中的應用

唐盛偉，余 銳，朱 麗，陳銳章

（華潤水泥控股有限公司，廣東 深圳 518000）

華潤環保工程（賓陽）有限公司協同處置生活垃圾項目設計日處置300t原生態生活垃圾，垃圾滲濾液日處理量為113m3，滲濾液來源主要為生活垃圾機械擠壓脫水、生物降解污水、廢氣處理系統排出污水和其他廢水。

1 進、出水水質

本項目垃圾滲濾液系統處理后出水水質需達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889－2008）中相關標準的要求，見表1。

2 工藝流程及主要處理單元

2.1 工藝流程圖

根據進、出水水質要求，本項目采用的是預沉淀+UASB（厭氧）+MBR（膜生物反應器）+NF（納濾）+RO（反滲透）工藝，主要流程見圖1，實物布置見圖2。

表1 滲濾液處理系統進出口水質控制要求

圖 1 工藝流程圖

圖 2 實物布置圖

2.2 工藝運行參數（見表2）

表2 各工藝段運行參數

3 運行情況

3.1 運行效果

3.1.1 COD去除效果

滲濾液處理工藝單元進水有機物負荷波動較大。MBR系統平均COD去除率達到90.7%，MBR系統抗沖擊負荷較好，處理效率高。在納濾系統中，COD去除率高達99%以上，納濾系統有效去除難降解有機物、水體色度。在反滲透系統中，COD去除率70%～90%之間，反滲透系統進一步有效去除有機物含量、鹽離子，納濾與反滲透系統對有機物去除穩定且效率高，見圖3、圖4。

圖3 進水COD與超濾出水COD含量變化及去除率

3.1.2 氨氮去除效果

在穩定運行時（保持好氧池溶解氧和微生物活性），MBR系統氨氮去除率高達99%以上。由圖4可知，納濾系統對氨氮去除率在10%～30%之間。在反滲透處理系統中，反滲透膜對氨氮去除有較好的效果，平均去除率在85.6%，見圖5。且出水氨氮濃度均在3mg/L以下。因此，氨氮的去除主要發生在MBR系統中（消化池），為了滲濾液的最終出水穩定達標，須先通過生物處理方法將絕大部分氨氮進行有效去除，而后采用膜進行深度處理作為保障措施。

圖4 納濾出水COD與反滲透出水COD含量變化及去除率

3.2 滲濾液系統調試

3.2.1 生化預處理系統

生化預處理系統的運行管理工作重點為厭氧污泥床反應器（UASB）、膜生物反應器（MBR）的運行維護管理。

UASB系統進水流量控制5m3/h左右，可根據實際運行情況調整。為維持池內生物反應條件，應控制池內溫度35℃左右。厭氧污泥濃度較高時，定時啟動排泥泵排泥。厭氧罐在放空和注水過程前必須將頂部放空閥門打開與大氣連通。污泥直接送至現場，無需額外馴化時間。

MBR系統的調試按照滿負荷20%～30%左右啟動，然后根據實際情況進行負荷增加。好氧池主要監控溶解氧（1g/L～3mg/L）、溫度（＜38℃），溶解氧可通過調整曝氣風氣頻率調節（如溶解氧過高則降低頻率，反之亦然），溫度過高時開啟冷卻系統降低水溫。每天測量生化系統污泥濃度，化驗超濾出水NH4-N、NO2-N、NO3-N，納濾出水COD；污泥濃度，進水NH4-N、COD可以2d～3d化驗一次。出水水質應穩定（COD＜1 000mg/L，氨氮＜10mg/L）。

圖5 進水氨氮與超濾出水氨氮含量變化及去除率

圖6 納濾出水氨氮與反滲透出水氨氮含量變化及去除率

3.2.2 膜處理系統

膜處理系統由納濾系統和反滲透系統構成。納濾系統主要將水中的部分難降解有機物、懸浮物、微生物等去除，能夠有效降低色度。反滲透系統主要將小分子有機物、金屬離子、氨氮、鹽分等進一步去除，可顯著改善色度。圖7為膜處理系統設備布置現場。

圖7 膜處理系統設備現場布置圖

納濾系統操作壓力控制（6～12）×105Pa，反滲透操作壓力控制在（10～25）105Pa，一般一個月進行一次膜清洗；要完整記錄設備的各項運行壓力、流量等參數。

3.2.3 輔助系統

濃縮液回噴裝置：將污泥儲罐內干污泥與來自深度處理系統產生的濃縮液混合后由泵回噴至窯頭、窯尾系統內進行高溫焚燒處置。

沼氣焚燒裝置：厭氧消化過程釋放的沼氣通過管道直接送水泥窯焚燒。當水泥窯故障或檢修時，沼氣進入火炬系統最后在火炬燃燒器內放空燃燒。

3.3 系統運行指標

賓陽項目滲濾液系統處理能力能夠滿足設計要求，垃圾滲濾液自產自清，出水水質滿足《GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標準》中表3標準值。

實際出水水質控制指標已經達到地表水1類水質標準，除未設置消毒處理，實際接近飲用水水質。項目正常運行時，污水凈化處理到納濾清液即可補充到水泥熟料生產線正常工業用水。反滲透出水可作為余熱發電軟化水，最終出水可用于生態養魚池。圖8為各工藝段出水效果，圖9為系統最終出水用于生態養魚池。

表3 協同處置項目凈水出水水質指標

圖8 各工藝段出水效果圖

圖9 系統最終出水用于生態養魚池

4 總 結

UASB+MBR+膜深度處理（NF/RO）組合工藝是生化與膜技術的完美結合，該工藝流程簡單、調試周期短，操作管理簡便，運行穩定，處理效果好等優點，是一套技術含量、自動化程度比較高的組合工藝。

由運行數據可知，滲濾液系統處理效果好，最終出水水質實際接近飲用水水質。后續工藝優化可從運行成本方面考慮，結合實際情況進行優化。

截至2017年8月，華潤環保工程（賓陽）有限公司累計處置廣西賓陽縣城鄉生活垃圾超14萬噸，徹底解決了賓陽縣的垃圾圍城之困，使水泥企業從污染主體變身為“城市共生體”，為美麗城鄉建設、水泥行業的綠色轉型發展探索了一條有效的途徑，得到了全國人大、政協、國資委、行業協會以及地方政府的高度評價。目前田陽、彌渡、鳳慶等同類項目正在進行建設中，圖10為田陽項目三維效果圖。

圖10 華潤田陽項目三維效果圖

參考文獻：

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