浸没式超滤在垃圾渗滤液中的应用

摘要：垃圾渗滤液处理工程中MBR系统使用较多，其选用的超滤膜系统对整个工程能否稳定运行至关重要。本文对比介绍了浸没式超滤及外置式超滤在垃圾渗滤液处理工程中的选用及优缺点。

关键词：垃圾渗滤液、管式超滤、浸没式超滤、MBR系统 0 引言

随着社会经济的迅速发展，人民经济生活水平的不断提高，生产及生活过程产生的垃圾也随之增多。垃圾在收集、堆放过程中不可避免的要产生垃圾渗滤液。垃圾渗滤液成分复杂，污染物浓度高，对周边环境影响非常大。垃圾渗滤液必须经过处理后才能达标排放或者回用于生产。本文介绍了垃圾渗滤液常用处理工艺MBR系统中膜组件的对比分析，阐述了其各自的优缺点，及设计过程中的重点。 1 垃圾渗滤液处理概述

垃圾渗滤液成分复杂，水质及水量变化大且呈现非周期性，处理难度非常大。归纳其主要特点如下：1、成分复杂，污染物浓度。同时含有多种有机物和无机物及一些毒有害成分，因而其水质是相当复杂的。2、水质变化大。随时间推移，生化性降低。3、金属离子含量高。4、氨氮浓度高及营养失衡。

鉴于渗滤液的上述特点，垃圾渗滤液的处理工艺应有：氨氮去除能力高，抗冲击能力强，灵活性高（能够适应水质波动）、出水稳定性高。目前国内处理垃圾渗滤液的主流工艺路线为：预处理（氧化还原\\混凝沉淀\\初沉）+生化MBR系统（厌氧+A/O+MBR膜过滤）+深度处理（纳滤+RO/DTRO）。 2 超滤膜在垃圾渗滤液处理中的应用

目前在垃圾渗滤液处理领域，超滤系统的应用主要有采用中空纤维膜的浸没式超滤，以及采用管式膜的外置式超滤两种形式。其他如平板膜、陶瓷膜以及中空纤维柱式膜虽有应用，但案例较少。浸没式超滤和外置管式超滤的布置形式见下图:

图1 浸没式 图2 外置式

垃圾渗滤液处理工程中，外置管式超滤应用广泛，主流使用的管式超滤膜品牌有BERGHOF、PENTAIR等。外置式MBR有时也称为错流式MBR，膜组件完全独立于生物反应器，需设置有独立的大流量循环泵，保证渗滤液在膜管内达到一定的流速（一般为3-4m/s），减少膜元件的污堵

浸没式超滤一般采用中空纤维膜帘式或柱式膜组件，主要品牌有旭化成、住友等。浸没式超滤一般设置自吸泵，在膜组内产生负压，通过抽滤来实现产水。膜池内膜组件正下方设置曝气系统，冲刷搅动膜丝，在膜表面形成错流，以减少膜污堵，延长运行时间。配置的自吸泵间歇运行。自吸泵启动时，污染物在膜丝表面累积；自吸泵停止时，通过水流的冲刷，污染物脱落，恢复通量。浸没式超滤整个运行过程中，污染物在膜丝表面“累积—脱落”反复循环。膜的清洗根据时间控制，也可通过产水量降低到设定值、跨膜压差增大到设定值来控制。 3 浸没式超滤的优势

外置管式超滤由于操作管理、膜的清洗更换和增设容易等优点，目前是国内垃圾渗滤液处理领域占有主流地位，但其由于错流速度高而必须选择的大流量循环泵，造成能耗高的缺陷一致备受诟病。浸没式超滤相比外置管式超滤，节能效果明显。以150m3/d的处理规模比较浸没式超滤和外置管式超滤的设备配置及功

耗对比表见下：

不考虑设备变频等因素，清洗泵间歇开启，其他用电设备24h连续运行，通过对比表可知，浸没式超滤年耗电量74596.8 kW.h，外置管式超滤年耗电量

526603.7 kW，能耗差异巨大。但由于垃圾渗滤液项目一般规模较小，尤其是垃圾焚烧厂项目，无需外电供应，故造成项目设计时，对项目的能耗重视不够。 4 浸没式超滤设计要点 （1）通量的选择。

相较于常规的生活污水，垃圾渗滤液水质成分复杂，池内污泥浓度高，膜通量的选择对系统能否长期稳定满足产水量要求至关重要。浸没式超滤在一般生活污水项目中膜通量可选到15LMH，但垃圾渗滤液处理中宜选择较低的通量，一般可取8-12 LMH。

（2）膜材质的选择。

超滤膜的材质主要有PVC、PAN、PES、PVDF、PTFE等。其中PVDF材质具有伸长率高，不易断丝、耐酸碱性好、抗污染性强等优点，其也是目前主流厂家采用的污水用超滤膜。采用PTFE材质的主要厂家为日本住友。相较于其他材质，PTFE由于其自身的材料特性，其有优良的化学药剂耐受性能，不宜断丝，膜污堵后，可通过高浓度药剂清洗，通量恢复效果好，使用寿命长，但其价格也相对较高。

（3）曝气量

不同膜产品的要求不一致，需按厂家设计导则的要求执行。以住友PTFE柱式膜为例，建议空气流量为30～80L/(一支膜×分钟)。曝气流量在抽吸过滤过程中非常需要，抽吸过程中如果没有曝气对膜丝的冲刷作用，跨膜压差上升是非常迅速的。

（4）膜清洗

膜系统运行过程中，污染造成通量下降是不可避免的，良好的清洗系统设计可以有效的恢复膜通量，延长膜使用寿命。药剂清洗一般分为将膜组件浸没在活性污泥池内清洗的在线清洗 (EFM)和将膜组件浸没到药品中的浸没清洗（CIP）两种。一般厂家的设计导则中会规定膜的清洗要求，不同材质的膜对化学药剂的耐受程度不同。项目设计中需根据污染物特点，配置合适的清洗药剂进行清洗。 5 结论

（1）外置管式超滤能耗较高，一般可达浸没式超滤的5-8倍。

（2）由于外置管式超滤具有操作管理方便，膜的清洗更换和增设容易等优点，目前在国内垃圾渗滤液工程中应用非常多。但浸没式超滤系统能耗低，尤其是采用PTFE材质的柱式超滤膜，其还具有使用寿命长，清洗效果好，通量恢复率高的优点。

（3）垃圾渗滤液处理工程中污染物的去除主要依靠生化单元，超滤膜作为MBR生化系统的核心设备，其在设计过程中需全面考虑过滤形式、材质、通量等因素的选择。系统运行中膜的污堵、通量下降不可避免，清洗系统作为通量恢复的保证措施，其设计至关重要。 参考文献

[1]马月.城市垃圾渗滤液污染物控制技术综述[J].环境科学与管理.2014，39（8）：87-89.

[2] 张兰英，韩晶磊，安胜姬，等.垃圾渗滤液中有机污染物的污染及去除[J].中国环境科学.1998（2）：184-188.