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二级DTRO工艺处理垃圾渗滤液

发表时间:2016-07-20 13:21

        卫生填埋是我国目前应用最普遍的生活垃圾处理技术。经过好氧和厌氧反应,垃圾中所含的无机物及分解产生的有机物,随雨水、垃圾自身所带的水分及分解产生的水形成垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度废水,若处理不当会严重污染填埋场区的地下水、地表水和土壤,给生态环境和人体健康带来很大危害。因此,必须对城市垃圾填埋场的渗滤液进行妥善处理。

  例如:某县填埋场垃圾主要为居民生活垃圾,根据对该县人口规模、垃圾收集站的数量及转运能力的调查分析,确定该工程渗滤液产生规模为100t/d。该填埋场的垃圾渗滤液主要有2个来源,大部分渗滤液是新鲜垃圾在填埋后滤出的,另有一部分是填埋作业面和中间覆盖面的降雨转化而来的。渗滤液多为垃圾酸性发酵阶段的产物,属于典型的原生渗滤液,污染物浓度高。本工程设计进、出水水质见表1。出水水质要求达到GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2中规定的排放标准的要求。

表2:GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》

     2工艺设计

        2.1工艺流程

        垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、降水量、填埋工艺及填埋时间等因素的影响,具有成分复杂、及有机物浓度高、水质变化大等特点,用常规的生化处理方法难以处理达标。与生化法相比,膜分离技术受原水水质变化的影响较小,能够保持出水水质稳定,用于处理垃圾渗滤液具有明显的优势。金正环保采用碟管式反渗透(DTRO)膜处理垃圾渗滤液,其工艺流程如图:

二级DTRO处理工艺,流程见图1。

  渗滤液先汇集到调节池进行水质、水量调节,原水贮罐出水经加酸调节pH值,以防止碳酸盐类无机盐结垢,再经砂式过滤器和芯式过滤器过滤降低SS浓度。预处理后的渗滤液进入第一级系统,在膜组件中进行反渗透,产生的透过液进入第二级DTRO系统,第一级DTRO浓缩液排入浓缩液储池等待回灌;第二级DTRO系统透过液排入脱气塔,吹脱除去水中二氧化碳等气体,使pH值达到6~9,然后进入清水池,达标后排放,第二级DTRO浓缩液回流进入第一级DTRO的进水端。

  膜处理的必然产物是浓缩液,本工程采用回灌法处理。浓缩液的处理方法很多,包括焚烧、固化、蒸馏干燥等方法,但是与回灌法相比,其它方法的设备投资和运行费用都非常巨大。填埋场垃圾堆体本身就是一个巨大的生物反应器和贮存体,垃圾中的大量有机污染物在这里得到消解和稳定。浓缩液污染物浓度虽然很高,但其污染物量相比于垃圾体污染物总量是较少的,大约占2.4%。把填埋场作为一个以垃圾为填料的生物滤床,有控制地将浓缩液进行回灌,通过物理、化学和生物等多种作用实现污染物的降解。

  2.2浓缩液的回灌

  本工程的浓缩液采用浅层回灌方式,即控制回灌管道系统的布水井点及回灌水量,使浓缩液刚好在填埋体表层的2~3m厚度内得以接纳,防止因回灌量过于集中,在回灌的垃圾体内形成饱和柱状体,降低回灌处理效果。

  由于浓缩液的有机污染物负荷量高,回灌率宜控制在1.6~2.5L/(h·m2)。本工程日处理渗滤液,回收率为78%,浓缩液总产量为22t/d。按1L/(h·m3)的回灌率计算回灌面积为。设计5个的圆形回灌点,每个服务面积不小于。

3、主要构筑物计算参数

(1)预处理。

        将渗滤液从调节池提升至反渗透系统的原水罐,并投加H2SO4,投加量为1.0~1.5L/m3去除难溶性碳酸盐类无机物,消除对膜的污染。

        原水罐出水由水泵加压后进入石英砂过滤器,过滤精度50μm。砂滤器进、出水压差超过25kPa时执行反冲洗程序,反冲洗周期约100h,对于SS值比较低的原水,砂滤运行100h后若压差未超过25kPa也须进行反冲洗,避免石英砂过度压实及板结现象,两者以先到时间自动激活反冲洗程序。砂滤反冲洗采用气、水结合,先气洗、再水洗,冲洗时间一般为5min、并可根据运行状态另行设定,冲洗废水排至调节池。

        砂滤出水后进入芯式过滤器,过滤精度为10μm,采用10μmPP熔喷滤芯,进出口压力达到200kPa时更换滤芯。在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止结垢现象对膜系统的污染,阻垢剂为聚合物和盐的混合物,投加量为115mg阻垢剂和1mg硅酸盐。

(2)一级DTRO

        经过芯式过滤器的渗滤液经高压泵进入膜柱。设高压柱塞泵1台,泵后设减震器1个,用于吸收泵产生的压力脉冲,给反渗透膜柱提供平稳的压力;设高压在线泵各2台。由于高压泵流量难以保证膜柱所需水量,故通过在线泵将膜柱出口一部份浓缩液回流至膜柱,以保证膜表面足够的流量(每只膜柱不低于0.8m3/h)。膜材料为有机复合膜,设46支膜柱、单支面积9.405平方米。膜柱组出水分为浓缩液和透过液,浓缩液端设控制阀1个,用于控制膜组内的压力。透过液进入二级膜柱进一步处理,浓缩液排入浓缩液储池,用于回灌处理。

(3)二级DTRO

        经一级DTRO膜系统处理后的透过液直接通过二级高压泵进入二级DT膜系统,高压泵设变频控制,使其频率和输出流量将根据一级透过液流量传感器反馈值自动匹配,同时在入口管路设浓缩液自补偿装置,使二级系统的运行不受一级系统产水量的影响。

        二级DTRO设9支膜柱、单支面积9.405m2。二级浓缩液端也设控制阀1个,用于控制膜组内的压力。第二级膜柱浓缩液排向第一级系统的进水端,以提高系统的回收率,透过液排入脱气塔。

(4)清水池

        经二级DTRO的出水可达到GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》。出水存至清水池,可达标排放或用于绿化浇灌等。

(5)设备冲洗和清洗

        系统冲洗:目的是防止渗滤液中的污染物在膜片表面沉积,在每次系统关闭时进行,正常运行状态下需停机时,一般都采取先冲洗后再停机模式。系统故障时自动停机,也执行冲洗程序。系统冲洗分为渗滤液冲洗和净水冲洗:一级DTRO停机时先采用渗滤液原水冲洗,再采用清水冲洗;二级DTRO只需清水冲洗。两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定,一般为5~10min,冲洗用水量为5m3/h,冲洗后水排至调节池。

        化学清洗:为保持膜片性能,膜组需定期进行化学清洗,定期向储罐添加清洗剂和阻垢剂,并设定清洗执行时间,清洗时自动执行。清洗剂分为酸性和碱性两种,均为专用清洗剂,碱性清洗剂的主要作用是清除脂肪、腐殖酸等有机物的污染,酸性清洗剂的主要作用是清除铁盐、碳酸盐等无机物污染。清洗时间一般为1~2h,清洗后的液体排出系统到调节池。清洗周期取决于污染物浓度,当在相同进水条件下,膜系统透过液流量减少10%~15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值时即进行清洗,正常情况下清洗周期为:一级DTRO系统,碱洗5d(pH=10~11)、酸洗10d(pH=2.5~3.5);二级DTRO系统,碱洗14d(pH=10~11)、酸洗28d(pH=2.5~3.5)。

(6)浓缩液储池

        膜处理系统产生的浓缩液产量为22t/d,先排至浓缩液储池、再通过泵进行回灌处理。浓缩液储池设计停留时间t=15d。

   6结论

  (1)对某县生活垃圾处理场渗滤液采用二级DTRO 工艺进行处理,出水效果较好,各项指标均可以达到 GB 16889—2008 表 2 中规定的排放标准的要求

  (2)充分利用填埋场垃圾堆体的生物反应器特性,采用浓缩液回灌进行消解和稳定污染物,是渗滤液处理过程中一个经济可靠的处理环节。

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