垃圾渗滤液.ppt

垃 圾 渗 滤 液 处 理 方 法 及 MBR工 艺 的 应用 演 讲 ： 卜 凡 阳 概 念 及 特 性形 成 及 来 源主 要 指 标 及 处 理 难 点国 内 外 处 理 现 状MBR工 艺 的 应 用垃 圾渗 滤 液 概 念 垃 圾 渗 滤 液 是 在 垃 圾 卫 生 填 埋 过 程 中 形 成 的 一 种 成 份 复 杂 的 高 浓 度 有 机废 水 ， 含 有 大 量 有 机 物 、 悬 浮 物 、 氨 氮 、 重 金 属 离 子 以 及 致 病 菌 等 。 v特 性 1.有 机 污 染 物 种 类 繁 多 ， 水 质 复 杂 。 2.污 染 物 浓 度 高 ， 变 化 范 围 大 。 3.水 质 水 量 变 化 大 。 产 量 随 季 节 变 化 大 ， 雨 季 明 显 大 于 旱 季 。 由 于 垃 圾 填 埋 场 是 一 个 敞 开 的 作 业 系 统 ， 所 以 填 埋 场 中 的 自 然 降 水 为 垃圾 渗 滤 液 来 源 的 主 要 部 分 ， 因 而 垃 圾 渗 滤 液 的 产 量 随 季 节 变 化 大 ， 雨 季 明 显大 于 旱 季 。 4. 金 属 含 量 高 。 垃 圾 渗 滤 液 中 含 有 10多 种 金 属 离 子 ， 由 于 国 内 垃 圾 不 像 国 外 某 些 城市 那 样 经 过 严 格 的 分 类 和 筛 选 ， 所 以 国 内 外 垃 圾 渗 滤 液 中 金 属 离 子 浓 度 有差 异 。 其 中 铁 浓 度 可 高 达 2050mg/L， 铅 的 浓 度 可 达 12.3 mg/L， 锌 的 浓 度 可达 130mg/L， 钙 的 浓 度 可 达 4300 mg/L。 5.氨 氮 含 量 高 。 高 氨 氮 浓 度 是 城 市 垃 圾 渗 滤 液 的 重 要 水 质 特 征 之 一 ， 随 着 垃 圾 填 埋 年数 而 增 加 ， 可 以 高 达 1700mg/L， 渗 滤 液 中 的 氮 多 以 氨 氮 形 式 存 在 ， 约 占TN的 70% 80%。 6.营 养 元 素 比 例 失 调 。 对 于 生 化 处 理 ， 污 水 中 适 宜 的 营 养 元 素 比 例 是 BOD5:N:P=100:5:1， 而一 般 的 垃 圾 渗 滤 液 中 的 BOD5:P大 都 大 于 300， 与 微 生 物 所 需 的 磷 元 素 相 差较 大 。 卜 琳 . 垃 圾 渗 滤 液 处 理 技 术 研 究 D. 哈 尔 滨 工 业 大 学 ， 2007. 形 成 垃 圾 在 堆 放 和 填 埋 过 程 中 由 于 压 实 、 发 酵 和 降 水 渗 流 作 用 ， 会 产生 一 种 高 浓 度 的 有 机 废 水 ， 及 垃 圾 渗 滤 液 。 垃 圾 填 埋 后 ， 在 微 生 物作 用 下 ， 垃 圾 中 的 有 机 物 经 过 好 氧 反 应 和 厌 氧 反 应 产 生 降 解 。 垃 圾降 解 后 生 成 的 无 机 物 以 及 垃 圾 中 的 可 溶 污 染 物 ， 大 量 进 入 垃 圾 渗 滤液 中 ， 这 就 使 得 渗 滤 液 中 污 染 物 浓 度 极 高 。 产 生 渗 滤 液 的 同 时 ， 垃圾 中 的 病 原 微 生 物 也 会 在 雨 水 的 淋 溶 作 用 下 进 入 渗 滤 液 ； 垃 圾 降 解产 生 的 CO2溶 于 垃 圾 渗 滤 液 以 后 会 使 垃 圾 渗 滤 液 偏 酸 性 环 境 ， 这 种酸 性 环 境 使 得 垃 圾 中 不 溶 于 水 的 碳 酸 盐 、 金 属 以 及 金 属 氧 化 物 等 无机 物 发 生 溶 解 ， 继 而 使 垃 圾 渗 滤 液 中 含 有 种 类 繁 多 且 含 量 超 标 的 重金 属 类 物 质 。 来 源 垃 圾 渗 滤 液 的 产 生 受 诸 多 因 素 影 响 ， 不 进 水 量 变 化 大 ， 并 且 变 化 无 规律 性 。 垃 圾 渗 滤 液 的 产 生 来 自 以 下 五 个 方 面 ： 降 水 的 渗 入 。 降 水 包 括 降 雨 、 雪 、 霜 、 雹 等 。 降 雨 的 淋 溶 作 用 是渗 滤 液 产 生 的 主 要 来 源 。 外 部 地 表 水 的 流 入 。 包 括 地 表 径 流 和 地 表 灌 溉 。 地 下 水 的 渗 入 。 当 填 埋 场 内 渗 滤 液 水 位 低 于 场 外 地 下 水 水 位 ， 并没 有 设 置 防 渗 系 统 时 ， 地 下 水 就 有 可 能 渗 入 填 埋 场 内 。 垃 圾 本 身 含 有 的 水 分 。 这 包 括 垃 圾 本 身 携 带 的 水 分 以 及 大 气 和 雨水 中 的 吸 附 量 。 垃 圾 填 埋 后 ， 微 生 物 厌 氧 分 解 产 生 的 水 。 卜 琳 . 垃 圾 渗 滤 液 处 理 技 术 研 究 D. 哈 尔 滨 工 业 大 学 ， 2007. v指 标 色 度 ： 颜 色 呈 淡 茶 色 或 是 暗 褐 色 ， 色 度 在 20004000之 间 ， 有较 浓 的 腐 化 臭 味 。 pH值 ： 填 埋 场 初 期 pH值 为 67， 呈 弱 酸 性 ， 随 着 时 间 的 推 移 ，pH值 可 以 提 高 到 78， 呈 弱 碱 性 。 BOD5： 随 着 时 间 和 微 生 物 活 动 的 增 加 ， 渗 滤 液 中 的 BOD5也逐 渐 增 加 。 一 般 填 埋 6个 月 至 2.5年 ， 达 到 最 大 值 ， 此 时 BOD5多 以 溶解 性 为 主 ， 随 后 此 指 标 开 始 下 降 ， 到 615年 填 埋 场 稳 定 化 为 止 。 COD： 渗 滤 液 的 生 物 降 解 性 可 用 BOD5/COD之 比 来 反 映 ， 当BOD5/COD 0.5时 渗 滤 液 较 易 生 物 降 解 ； 当 BOD5/COD 0.1时 ， 渗滤 液 难 于 生 物 降 解 。 当 BOD5/COD介 于 0.4到 0.6之 间 时 ， 表 明 渗 滤 液中 的 有 机 物 开 始 生 物 降 解 ； 对 于 成 熟 的 填 埋 场 ， 渗 滤 液 的 此 项 比 值通 常 为 0.050.2， 其 中 常 含 有 不 易 生 物 降 解 的 腐 殖 质 和 富 里 酸 。 TOC： 浓 度 一 般 为 2652800mgL-1。 BOD5/COD可 反 映 渗 滤 液 中有 机 碳 氧 化 状 态 。 填 埋 初 期 ， BOD5/COD值 高 ； 随 着 时 间 的 推 移 ，填 埋 场 趋 于 稳 定 化 ， 渗 滤 液 中 的 有 机 碳 以 氧 化 态 存 在 ， 则BOD5/COD值 降 低 。 溶 解 性 总 固 体 ： 渗 滤 液 中 溶 解 固 体 总 量 随 填 埋 时 间 推 移 而 变 化 。填 埋 初 期 ， 溶 解 性 盐 的 浓 度 可 达 到 10000 mgL-1， 同 时 具 有 相 当 高的 钠 、 钙 、 氯 化 物 、 硫 酸 盐 和 铁 。 填 埋 624个 月 达 到 峰 值 ， 此 后 随时 间 的 增 长 无 机 物 浓 度 降 低 。 SS： 一 般 多 在 300 mgL-1以 下 。 氮 化 物 ： 氨 氮 浓 度 较 高 ， 以 氨 态 为 主 ， 一 般 为 0.4gL-1左 右 ， 有 时高 达 1 gL-1， 有 机 氮 占 总 氮 的 1/10。 重 金 属 ： 生 活 垃 圾 单 独 填 埋 时 ， 重 金 属 含 量 很 低 ， 不 会 超 过 环 保标 准 ； 但 与 工 业 废 物 或 污 泥 混 埋 时 ， 重 金 属 含 量 会 增 加 ， 并 可 能 超标 。 卜 琳 . 垃 圾 渗 滤 液 处 理 技 术 研 究 D. 哈 尔 滨 工 业 大 学 ， 2007. 渗 滤 液 的 处 理 主 要 有 3个 难 点 : (1)渗 滤 液 中 含 有 200-1500mg/L不 可 生 物 降 解 的COD,该 类 物 质 呈 胶 体 和 溶 解 状 态 ,普 通 生 化 工 艺 和混 凝 沉 淀 、 过 滤 工 艺 难 以 去 除 。 (2)晚 期 渗 滤 液 C/N1,C/N不 能 满 足 生 物 脱 氮 的 要求 。 ( 3 )随 着 填 埋 时 间 的 延 长 , C O D、 B O D 5 、BOD5/COD变 化 很 大 ,普 通 的 生 化 工 艺 往 往 不 能 适 应这 种 变 化 ,需 要 对 工 艺 进 行 改 造 以 满 足 排 放 标 准 。 土 地 处 理 法 生 物 处 理物 化 处 理 法土 地 处 理 法 ， 即 在 人 工 控 制 条 件 下 通 过 土 地 -植 物 系 统物 理 、 生 物 和 化 学 的 综 合 反 应 进 行 处 理 的 方 法 。 物 化 处 理 不 受 水 质 水 量 变 化 的 影 响 ， 出 水 水 质 比 较 稳 定 ， 对BOD5/COD介 于 0.070.20之 间 及 含 有 毒 、 有 害 的 难 以 生 化 处 理 的渗 滤 液 处 理 效 果 较 好 ， 但 由 于 物 化 法 运 行 成 本 高 ， 多 用 于 对 垃 圾 渗 滤 液 进 行 预 处 理 和 深 度 处 理 。 常 见 的 物 理 化 学 方 法 包 括 光 催 化氧 化 、 Fenten法 、 混 凝 吸 附 法 、 化 学 沉 淀 法 、 膜 过 滤 等 。 当 渗 滤 液 的 BOD5 /COD值 大 于 0.3时 ， 表 明 渗 滤 液 的 可生 化 性 较 好 ， 可 采 用 生 化 法 处 理 。 生 化 处 理 具 有 处 理 效果 好 、 成 本 低 等 优 点 ， 它 是 目 前 应 用 最 广 泛 的 处 理 方 法， 也 作 为 主 体 处 理 。 回 灌 处 理 法 是 20世 纪 70年 代 由 美 国 的 Pohland最 先 提 出 的 。 垃圾 渗 滤 液 回 灌 是 一 种 简 单 易 行 的 增 加 填 埋 场 内 部 湿 度 ， 加 速 填 埋 场稳 定 化 进 程 的 操 作 方 法 ， 同 时 还 能 降 低 渗 滤 液 污 染 物 浓 度 ， 加 速 填埋 气 体 （ 甲 烷 ） 产 生 。 通 过 回 灌 可 提 高 垃 圾 层 的 含 水 率 (由 20 %25 %提 高 到 60 % 70 %) ， 增 加 垃 圾 的 湿 度 ， 增 强 垃 圾 中 微 生 物 的活 性 ， 加 速 产 甲 烷 的 速 率 、 垃 圾 中 污 染 物 的 溶 出 及 有 机 物 的 分 解 。其 次 ， 通 过 回 灌 ， 不 仅 可 降 低 渗 滤 液 的 污 染 物 浓 度 ， 还 可 以 因 喷 洒过 程 中 挥 发 等 作 用 而 减 少 渗 滤 液 的 产 生 量 ， 对 水 量 和 水 质 起 稳 定 化的 作 用 ， 有 利 于 废 水 处 理 系 统 的 运 行 ， 节 省 费 用 。 但 回 灌 法 仍 存 在几 点 急 待 解 决 的 问 题 ， 一 是 渗 滤 液 不 能 完 全 消 失 ， 仍 有 部 分 COD需 外 排 处 理 ； 二 是 渗 滤 液 在 垃 圾 层 中 的 循 环 导 致 重 金 属 、 氨 氮 和 其他 毒 性 物 质 不 断 积 累 ； 三 是 渗 滤 液 在 回 灌 过 程 中 带 来 的 环 境 卫 生 问题 需 要 解 决 ； 四 是 对 回 灌 渗 滤 液 中 有 机 物 的 去 除 效 果 随 垃 圾 堆 体 高度 的 增 加 而 增 加 ， 但 是 进 入 垃 圾 堆 体 的 有 机 负 荷 不 能 无 限 制 地 增 加， 否 则 会 毁 坏 渗 滤 液 回 灌 系 统 。 徐 新 燕 . 垃 圾 渗 滤 液 的 深 度 处 理 技 术 D. 上 海 交 通 大 学 ,2007崔 韬 ,陈 寅 生 ,赵 伟 华 . 垃 圾 处 理 技 术 研 究 的 最 新 进 展 J. 科 技 情 况 开 发 与 经 济 ,2008(20) 渗 滤 液 回 灌 条 件优 化 研 究渗 滤 液 回 灌 减 量 研 究 渗 滤 液 异 位 回 灌 处 理 技 术 的研 究 进 展1 23 孙 月 等 通 过 土 柱 模 拟 垃 圾 填 埋 场 土 壤 层 进 行 回 灌 条 件 下 的 水 量 平 衡 实 验研 究 表 明 ： 在 回 灌 条 件 下 填 埋 场 覆 土 层 的 水 分 饱 和 程 度 提 高 ， 土 壤 蒸 发 按蒸 发 能 力 进 行 ， 接 近 甚 至 可 能 大 于 水 面 蒸 发 量 ； 其 在 进 行 了 春 、 夏 、 秋 、冬 四 季 的 实 验 研 究 后 指 出 ： 通 过 循 环 回 灌 蒸 发 作 用 ， 垃 圾 渗 滤 液 产 量 可 以大 幅 削 减 。 张 瑞 明 等 采 用 回 喷 法 处 理 垃 圾 填 埋 渗 滤 液 的 中 试 研 究 表 明 ： 在 非 降 雨 气象 条 件 下 ， 根 据 渗 滤 液 产 量 采 用 不 同 的 回 喷 次 数 和 水 量 ， 可 以 基 本 达 到 全年 渗 滤 液 量 与 蒸 发 量 的 平 衡 ， 渗 滤 液 减 100%， 同 时 渗 滤 液 处 理 后 水 质 达到 特 种 行 业 污 水 排 放 标 准 。 曾 晓 岚 等 通 过 现 场 试 验 研 究 认 为 ： 在 我 国 西 部 和 北 部 少 雨 地 区 中 小 城 镇卫 生 填 埋 场 ， 根 据 渗 滤 液 产 生 量 的 不 同 ， 以 当 地 历 年 各 月 的 日 平 均 水 面 蒸发 量 （ 20年 以 上 统 计 资 料 ） 为 基 准 ， 调 整 各 月 日 均 回 喷 负 荷 和 回 喷 频 率 ，对 渗 滤 液 进 行 回 喷 蒸 发 处 理 ， 可 以 实 现 渗 滤 液 的 “ 零 排 放 ” 。1.减 量 研 究 曾 晓 岚 . 垃 圾 渗 滤 液 循 环 回 灌 原 位 处 理 试 验 研 究 D. 重 庆 大 学 ， 2007. 调 节 回 灌 的 渗 滤 液 水质进 行 生 物 接 种改 善 填 埋 构 造及 空 气 状 况 有 哪 几 种措 施 呢 ？ 当 垃 圾 堆 体 中 乙 酸 菌 和 产 甲 烷 菌 缺 乏 时 ， 渗 滤 液 回 灌 会 导 致VFAs的 积 累 ， 并 对 甲 烷 化 过 程 产 生 抑 制 。 研 究 表 明 ， 对 渗 滤 液 pH进 行 调 节 后 再 回 灌 ， 则 有 利 于 建 立 厌 氧 降 解 环 境 ， 加 快 进 入 甲 烷 化过 程 ， 消 除 VFAs积 累 现 象 。 西 南 交 通 大 学 通 过 模 拟 生 物 反 应 器 填 埋 场 的 对 比 试 验 ， 发 现 回灌 时 调 节 渗 滤 液 的 pH值 、 回 灌 前 对 渗 滤 液 加 热 可 加 快 填 埋 场 的 稳 定化 进 程 。 也 有 学 者 认 为 在 渗 滤 液 中 加 入 缓 冲 剂 后 回 灌 ， 可 以 使 填 埋场 中 pH保 持 近 中 性 ， 有 利 于 产 甲 烷 ， 还 可 以 使 渗 滤 液 的 污 染 强 度 迅速 下 降 。 C.R.Viettez等 在 回 灌 过 程 中 将 渗 滤 液 经 上 流 式 产 甲 烷 反 应 器 处理 后 再 回 灌 至 填 理 层 ， 结 果 表 明 ： 垃 圾 中 碳 水 化 合 物 、 蛋 自 质 和 脂类 的 转 化 率 分 别 为 90%,49%和 37%。 沈 东 升 等 通 过 将 新 鲜 垃 圾 填 埋单 元 的 渗 滤 液 经 UASB反 应 器 处 理 后 再 回 灌 的 研 究 表 明 ， 该 工 艺 能加 速 填 埋 单 元 渗 滤 液 的 稳 定 ， pH值 稳 定 6.5以 上 的 时 间 缩 短 ， 产 气时 间 提 前 。 邹 庐 泉 将 渗 滤 液 经 好 氧 和 厌 氧 生 物 处 理 后 回 灌 表 明 ， 该 法 能 有效 解 决 “ 酸 积 累 ” 问 题 。 孙 英 杰 将 新 鲜 垃 圾 填 埋 单 元 产 生 的 渗 滤 液经 矿 化 垃 圾 处 理 后 再 行 回 灌 ， 加 速 了 新 鲜 垃 圾 的 降 解 与 沉 降 ， 改 善了 新 鲜 垃 圾 填 埋 单 元 初 期 的 渗 滤 液 水 质 ， 增 加 了 水 量 削 减 ， 并 有 助 于 垃 圾 中 含 氮 物 质 的 降 解 。 大 量 模 拟 生 物 反 应 器 填 埋 场 的 研 究 证 实 ， 厌 氧 污 泥 接 种 回 灌有 利 于 加 速 垃 圾 中 有 机 物 降 解 。 Mata-Akvarez等 在 垃 圾 中 加 入 猪 粪 接 种 ， 渗 滤 液 调 pH值 后 回 灌， 结 果 表 明 渗 滤 液 水 质 与 产 气 之 间 有 很 好 的 相 关 性 ， 产 气 量 最 大 时渗 滤 液 pH值 约 为 7， 其 氧 化 还 原 电 位 降 到 最 低 约 -100mV。 Leuschne在 渗 滤 液 中 加 缓 冲 剂 、 营 养 物 和 厌 氧 消 化 污 泥 回 灌 ， 发 现 产 甲 烷 速率 明 显 提 高 ， 降 解 80%的 有 机 物 仅 需 要 3.2年 。 但 是 ， 也 有 研 究 认 为 ， 加 污 泥 后 回 灌 可 能 促 进 VFA的 产 生 ， 对甲 烷 菌 的 生 长 不 利 。 Leckie等 用 消 化 污 泥 接 种 ， 发 现 加 快 了 产 酸 速率 ， 产 生 的 有 机 物 超 出 了 填 埋 场 的 缓 冲 能 力 ， 结 果 抑 制 了 后 续 的 产甲 烷 化 过 程 。 Onay和 Pohland等 学 者 在 实 验 室 将 垃 圾 堆 肥 产 物 作 为 填 埋 层 ， 构建 出 一 种 将 硝 化 及 反 硝 化 相 分 开 的 填 埋 结 构 ， 使 渗 滤 液 中 氨 氮 去 除 率达 95%， 同 时 硫 化 物 也 得 到 有 效 去 除 。 李 兵 研 究 发 现 ， 渗 滤 液 回 灌 好 氧 填 埋 垃 圾 体 ， 不 仅 使 有 机 物 迅 速降 解 ， 垃 圾 体 快 速 稳 定 ， 而 且 所 产 生 的 渗 滤 液 COD可 达 二 级 排 放 标 准， BOD和 氨 氮 均 可 达 一 级 排 放 标 准 ， 不 需 要 或 稍 作 处 理 后 即 可 排 放 。 李 轶 伦 对 新 鲜 垃 圾 产 生 的 渗 滤 液 进 行 好 氧 和 厌 氧 两 种 条 件 下 的 循环 回 灌 试 验 表 明 ， 好 氧 情 况 较 厌 氧 情 况 的 渗 滤 液 COD和 凯 氏 氮 浓 度 下降 较 快 ， 渗 滤 液 产 生 量 少 ； 随 着 水 力 负 荷 的 增 大 ， 厌 氧 柱 渗 滤 液 的 凯氏 氮 和 COD去 除 率 均 逐 渐 下 降 ， 好 氧 柱 则 变 化 不 大 。 于 晓 华 提 出 采 用 向 填 埋 层 进 行 间 歇 通 风 ， 同 时 进 行 渗 滤 液 回 灌 的方 法 ， 不 仅 可 以 有 效 解 决 填 埋 初 期 有 机 酸 积 累 的 问 题 ， 使 填 埋 层 尽 快由 水 解 酸 化 阶 段 过 渡 到 甲 烷 化 阶 段 ， 而 且 可 以 通 过 适 当 调 节 回 灌 负 荷， 使 垃 圾 中 的 CODCr及 氨 氮 同 时 得 到 有 效 去 除 。 何 若 等 对 填 埋 垃 圾 上层 间 歇 曝 气 充 氧 ， 促 进 了 填 埋 垃 圾 层 硝 化 细 菌 和 反 硝 化 细 菌 的 生 长 ，有 利 于 回 流 渗 滤 液 含 N化 合 物 的 去 除 以 及 填 埋 垃 圾 的 降 解 。 Chugh通 过 试 验 研 究 发 现 ， 将 陈 垃 圾 与 新 鲜 垃 圾 的 渗 滤 液 进行 交 叉 回 灌 ， 可 以 大 大 加 速 新 鲜 垃 圾 填 埋 体 的 稳 定 化 进 程 。 刘 海 春 等 采 用 新 鲜 垃 圾 作 生 物 反 应 器 填 埋 场 ， 采 用 已 填 埋 一年 的 垃 圾 分 别 设 置 产 甲 烷 生 物 反 应 器 和 硝 化 反 应 器 ， 构 建 渗 滤 液 回灌 型 生 物 反 应 器 填 埋 场 系 统 和 脱 氮 型 生 物 反 应 器 填 埋 场 系 统 ， 通 过实 验 室 动 态 模 拟 试 验 研 究 ， 结 果 表 明 ， 后 者 对 有 机 物 和 氮 的 去 除 效果 远 远 好 于 前 者 ， 达 到 了 将 填 埋 垃 圾 和 渗 滤 液 在 同 一 系 统 得 到 同 时处 理 的 预 期 目 标 。 赵 由 才 等 通 过 新 鲜 垃 圾 柱 渗 滤 液 自 身 回 灌 以 及 新 鲜 垃 圾 柱 之间 、 新 鲜 垃 圾 柱 与 不 同 填 埋 龄 垃 圾 柱 之 间 渗 滤 液 的 交 叉 回 灌 小 试 试验 研 究 表 明 ， 利 用 稳 定 化 程 度 较 高 的 封 场 单 元 进 行 渗 滤 液 交 叉 异 质回 灌 ， 具 有 比 同 质 回 灌 更 好 的 处 理 效 果 。 曾 晓 岚 . 垃 圾 渗 滤 液 循 环 回 灌 原 位 处 理 试 验 研 究 D. 重 庆 大 学 ， 2007. MBR应 用 最 新 进 展垃 圾 渗 滤 液 MBR的 分 类 及 优 点MBR的 由 来MBR 随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， “ 膜 ” 这 种 物 质 已 经 越 来 越 多 的 应 用 到 生 产和 生 活 中 。 所 谓 膜 （ Membrane)， 指 的 是 在 一 种 流 体 相 (RuidPhase)内 或 者 在 两 种 流 体 相 之 间 ， 有 一 层 薄 的 凝 聚 相 (condensedPhase)物质 把 流 体 相 分 割 为 互 不 相 通 的 两 部 分 ， 并 能 使 这 两 部 分 之 间 产 生 传质 作 用 。 这 一 薄 层 物 质 就 是 “ 膜 ” 。 膜 可 以 是 固 态 的 ， 也 可 以 是 液态 或 者 气 态 的 。 可 以 是 均 匀 的 单 一 相 ， 也 可 以 由 两 相 以 上 的 凝 聚 态构 成 复 合 体 。 无 论 怎 样 的 膜 ， 它 都 有 两 个 界 面 ， 且 界 面 和 被 分 割 的两 侧 流 体 相 接 触 。 利 用 天 然 或 者 人 工 合 成 的 、 具 有 选 择 透 过 性 能 力的 薄 膜 ， 以 使 外 界 能 量 或 化 学 位 差 为 推 动 力 ， 对 双 组 分 或 多 组 分 溶质 和 溶 剂 进 行 分 离 、 分 级 、 提 纯 或 富 集 的 方 法 ， 称 为 膜 分 离 。 膜 分离 技 术 的 产 生 与 发 展 ， 为 膜 生 物 反 应 器 的 提 出 与 发 展 奠 定 了 技 术 基础 。 膜 生 物 反 应 器 (MBR)是 膜 分 离 技 术 和 传 统 活 性 污 泥 法 相 结 合 的 一 种新 型 废 水 处 理 技 术 。 韩 丹 ， 汪 永 辉 . 纳 滤 膜 深 度 处 理 垃 圾 渗 滤 液 的 研 究 J. 环 境 科 学 与 管 理 ,2008,(03). 90% 30% 55%按 作 用 方 式按 组 合 方 式按 作 用 不 同MBR分 类 内 压 式外 压 式分 置 式一 体 式固 液 分 离 MBR 无 气 泡 膜 曝 气 生 物 反 应 器 萃 取 膜 生 物 反 应 器 Click to add Text Click to add Text Click to add Text (1)结 构 紧 凑 ， 占 地 面 积 小 。 (2)处 理 效 果 高 ， 出 水 水 质 好 ， 出 水 可 以 直 接 作 为 回 用 水 ， 并 且 解 决 了 活性 污 泥 膨 胀 引 起 的 二 沉 池 泥 水 分 离 和 水 质 恶 化 问 题 。 (3)使 生 物 反 应 器 能 保 持 高 浓 度 的 微 生 物 。 膜 分 离 装 置 能 阻 止 高 分 子 量 的有 机 物 和 悬 浮 物 向 系 统 外 流 失 ， 使 参 与 反 应 的 微 生 物 完 全 保 持 在 生 物 反 应 器内 ， 这 对 于 截 留 世 代 期 较 长 的 微 生 物 尤 其 有 利 ， 如 硝 化 细 菌 在 反 应 器 中 的 停留 时 间 ， 有 利 于 系 统 硝 化 效 率 。 (4)膜 可 以 阻 留 许 多 分 解 速 度 较 慢 的 大 分 子 难 降 解 物 质 ， 通 过 延 长 其 停 留时 间 而 提 高 对 它 的 降 解 效 率 ;容 积 负 荷 高 ， 抗 负 荷 冲 击 能 力 强 。 MBR实 现 了水 力 停 留 时 间 (HRT)和 污 泥 停 留 时 间 (SRT)的 完 全 分 离 ， 可 以 同 时 实 现 很 短的 HRT和 很 长 的 SRT。 因 而 能 够 在 反 应 器 中 保 留 足 够 高 的 污 泥 浓 度 ， 好 氧 膜生 物 反 应 器 处 理 城 市 生 活 污 水 时 污 泥 浓 度 一 般 为 10-20g/L， 最 高 可 达 50g/L，处 理 工 业 废 水 时 ， 污 泥 浓 度 为 2-40g/L， 大 部 分 高 于 20g/L。 MBR中 较 高 的 污泥 浓 度 不 仅 使 MBR所 能 达 到 的 容 积 负 荷 大 大 提 高 ， 还 使 系 统 抵 抗 冲 击 负 荷 和有 毒 有 害 物 质 的 能 力 得 到 了 加 强 ， 并 使 系 统 运 行 的 稳 定 性 得 以 提 高 。 (5)剩 余 污 泥 产 量 小 ， 污 泥 处 理 费 用 少 ; MBR中 较 高 的 污 泥 浓 度 可 以 实 现 在 容 积 负 荷 很 高 的 同 时 ， 污泥 负 荷 保 持 很 低 ， 因 此 ， 进 入 MBR的 基 质 将 主 要 用 于 维 持 微 生 物的 最 低 营 养 要 求 ， 而 污 泥 的 增 殖 量 则 很 少 ， 大 大 减 小 了 剩 余 污 泥 的产 量 。 (6)易 于 实 现 自 动 化 ， 操 作 管 理 方 便 。 MBR由 于 构 筑 物 少 ， 系 统 结 构 紧 凑 ， 非 常 容 易 加 工 为 成 套 设备 ， 便 于 运 输 和 安 装 ， 可 大 大 缩 短 施 工 期 。 另 外 ， 自 动 化 程 度 高 ，可 实 现 无 人 值 班 看 守 ， 因 此 大 大 节 约 了 人 工 费 。 但 是 ， 膜 生 物 反 应 器 也 有 不 足 之 处 ， 主 要 在 以 下 几 个 方 面 ：(l)膜 造 价 较 高 ， 使 得 膜 生 物 反 应 器 的 基 建 投 资 较 高 ； (2)容 易 出 现膜 污 染 ， 给 操 作 管 理 带 来 不 便 ， 使 运 行 费 用 提 高 。 简 海 霞 . 好 氧 MBR对 垃 圾 渗 滤 液 的 降 解 特 性 研 究 D. 厦 门 大 学 ,2007. 单 一 污 水 处 理 技 术 难 以 满 足 不 同 水 质 、 不 同 处 理 要 求 的 需 要 ； 多种 技 术 的 组 合 与 优 化 是 解 决 这 一 问 题 的 必 然 趋 势 。组 合 工 艺 Fenton-MBRMBR与 人工 湿 地 MBR与PBBR 创 新 之 处 MBR对 有 机 物 、 悬 浮 固 体 的 去 除 效 果 甚 佳 ， 但 处 理 后 的出 水 氮 (N)、 磷 (P)浓 度 偏 高 。 人 工 湿 地 技 术 (CW)以 其 价 格 低廉 、 较 高 的 N、 P去 除 率 、 易 于 管 理 、 环 境 效 益 好 等 诸 多 优 势得 到 广 泛 的 应 用 。 膜 生 物 反 应 器 -人 工 湿 地 复 合 工 艺 取 两 者 之长 、 补 两 者 之 短 ， 利 用 SMBR的 高 效 降 解 性 能 及 人 工 湿 地 的高 效 脱 氮 除 磷 能 力 ， 污 水 的 处 理 与 回 用 中 将 有 良 好 的 应 用 前景 。 （ 1） 在 高 浓 度 进 水 条 件 下 ， 比 较 了 7种 不 同 水 力 负 荷 组 合 下 SMBR-IVCW的 净 化 效 果 ， 得 到 最 好 的 水 力 负 荷 组 合 方 式 为 ： SMBR，1000L/d； IVCW， 375mm/d。 在 此 水 力 负 荷 组 合 下 ， SMBR-IVCW系统 总 停 留 时 间 为 19.22h， 处 理 后 出 水 中 CODCr、 TP、 NH3-N等 指 标 达到 或 优 于 地 表 水 环 境 质 量 标 准 类 ； TN6mg/L。 (2)在 中 浓 度 进 水 条 件 下 ， 比 较 了 2种 不 同 水 力 负 荷 组 合 下 SMBR-IVCW的 净 化 效 果 ， 得 到 较 好 的 水 力 负 荷 组 合 为 ： SMBR， 1000L/d； IVCW， 375mm/d。 此 条 件 下 ， 出 水 中 CODCr、 TP、 NH3-N、 TN等 指 标 均达 到 地 表 水 类 ， 其 中 TP、 NH3-N、 CODCr等 达 到 或 优 于 类 。(3)在 低 浓 度 进 水 条 件 下 ， 比 较 了 2种 不 同 水 力 负 荷 组 合 下 SMBR-IVCW对 低 浓 度 污 水 的 净 化 效 果 的 比 较 ， 得 到 较 好 的 水 力 负 荷 组 合 为 ：SMBR， 1000L/d； IVCW， 500mm/d。 在 此 条 件 下 ， 出 水 、 TP、 NH3-N、 TN等 指 标 均 达 到 地 表 水 类 ， 其 中 TP、 NH3-N、 CODCr等 达 到 或优 于 类 。(4)对 于 同 种 的 污 水 ， 要 达 到 相 同 的 净 化 效 果 ， 增 加 水 力 负 荷 是 以 膜 面 积(SMBR)或 土 地 面 积 (IVCW)为 代 价 的 。 在 土 地 或 预 算 紧 张 的 地 区 ， 建议 以 较 低 负 荷 运 行 。 可 根 据 实 际 情 况 ， 选 择 不 同 的 水 力 组 合 方 式 。 肖 恩 荣 . 膜 生 物 反 应 器 -人 工 湿 地 复 合 系 统 净 化 工 艺 研 究 D.中 国 科 学 院 水 生 生 物 研 究 所 ,2007. 创 新 之 处(l)构 建 新 型 MBR-PBBR捷 径 生 物 脱 氮 工 艺 ， 通 过 引 入 生 物 强 化 技 术 将 高效 短 程 硝 化 功 能 菌 和 亚 硝 酸 型 反 硝 化 功 能 菌 分 别 接 种 至 MBR和 PBBR中 ， 使 二 者 同 时 在 各 自 最 佳 生 长 环 境 下 发 挥 作 用 ， 实 现 了 MBR一PBBR捷 径 生 物 脱 氮 工 艺 的 快 速 启 动 和 稳 定 运 行 。(2)采 用 现 代 分 子 生 态 学 中 的 DGGE和 FlsH技 术 ， 跟 踪 检 测 MBR短 程 硝 化反 应 器 内 微 生 物 群 落 的 结 构 和 动 态 变 化 ， 揭 示 了 MBR-PBBR捷 径 生 物脱 氮 工 艺 稳 定 运 行 的 微 生 物 作 用 机 理 。 微 生 物 群 落 中 功 能 微 生 物 N.europha为 优 势 种 群 ， 处 于 食 物 链 的 起 始 端 ， 细 胞 生 长 和 死 亡 释 放 大量 SMP;SMP中 大 分 子 物 质 为 CFB种 群 提 供 代 谢 底 物 ;而 SMP中 的 小 分子 物 质 和 CFB的 代 谢 产 物 为 proteobacteria提 供 底 物 ;上 述 三 大 微 生 物 种群 相 互 协 调 ， 在 降 解 氨 氮 和 有 机 物 的 过 程 中 互 营 联 合 ， 形 成 了 物 质 代谢 和 能 量 传 递 的 有 序 的 “ 生 物 链 ” 。 构 建 两 级 MBR一 PBBR新 型 捷 径 生 物 脱 氮 工艺 ， 分 别 接 种 短 程 硝 化 功 能 菌 和 亚 硝 酸 型 反 硝 化功 能 菌 ， 实 现 了 该 工 艺 的 快 速 启 动 。 启 动 期 MBR一 PBBR工 艺 的 总 氮 去 除 率 达 90%， 其 中 MBR的氨 氧 化 率 为 85%， PBBR的 反 硝 化 率 接 近 100%。MBR中 几 乎 检 测 不 到 NO3一 ， 亚 氮 积 累 率 接 近100%， 说 明 该 工 艺 氮 的 脱 除 全 部 以 捷 径 途 径 完 成。 效 果张 云 霞 . 新 型 MBR_PBBR组 合 系 统 捷 径 生 物 脱 氮 研 究 D. 大 连 理 工 ,2009.