垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土層的飽和持水量,并經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度廢水。
垃圾滲濾液的水質相當復雜,一般含有高濃度有機物、重金屬鹽、SS及氨氮,垃圾滲濾液不僅污染土壤及地表水源,還會對地下水造成污染,對于垃圾滲濾液中CODCr的去除已有許多研究,一般多采用生物法處理,但是處理效果卻不是很理想,且運行成本相對較高。
鑒于滲瀝液的上述特點,對于填埋場滲瀝液處理工藝而言,設計以及工藝的選用需要滿足以下條件:
1)滿足水量變化的特點
對于任何已經選定規模的水處理工藝而言,其處理能力均有水量處理上限的問題,因此,在設計工藝應具備較大的抗水力沖擊負荷能力適應較大的水量波動;
2)抗水質沖擊負荷能力強
由于滲瀝液水質波動變化較大,因此,要求處理工藝需要有極強的抗沖擊負荷能力。特別是要重點考慮隨著填埋年限的增長,滲瀝液的可生化性的大幅下降以及碳氮比的失調。
3)高COD、BOD 去除能力
填埋場滲瀝液COD 濃度高達4000-20000mg/l,而國家環保政策對滲瀝液處理出水水質要求越來越嚴格,因此處理工藝需要具備極高的有機污染物去除能力。
4)高效脫氮能力
填埋場滲瀝液氨氮濃度一般從數百到幾千mg/L 不等,與城市污水相比,垃圾滲瀝液的氨氮濃度高出數十至數百倍,并且由于本項目執行GB16889-2008標準,對出水氨氮和總氮的排放要求極為嚴格,要求處理工藝對氨氮的去除率達到99%以上。
5)處理設施運行穩定,操作管理簡便;
6)處理過程安全、無污染;
南京久安源環??萍加邢薰窘涍^多年的研發,開發出了DTRO膜集成系統處理垃圾滲濾液的新工藝。調節池滲濾液經泵提升至滲濾液原水儲罐,進行pH值調節、砂濾器、保安過濾器等簡單預處理后,進入一級DTRO膜,經一級DTRO處理后產生的透過液,進入STRO/第二級DTRO進一步處理,一級DTRO濃縮液排至濃縮液儲池等待回灌處理。經STRO/第二級DTRO處理后的透過液進入脫氣塔處理后達標排放,二級濃縮液返回一級DTRO合并繼續處理。DTRO膜集成系統處理垃圾滲濾液工藝示意圖如下圖所示:
DTRO膜集成系統處理垃圾滲濾液工藝示意圖
該系統的核心部件DTRO高壓反滲透膜,是實現淡水和雜質分離的核心元件,由高分子材料制成,而芳香族聚酰胺具有優異的化學性能被選為碟片式膜片的材質。廢水在進水泵增壓獲得初步壓力并經過保安過濾器過濾后即進入高壓泵提供壓力,而循環泵提供較大流量以滿足DTRO膜面的流速要求,液體在碟片式流道正/反“S”向流通,液體中的小分子顆粒物、溶解態的離子等被截留在濃水側,透過的淡水被收集起來成為清潔的過濾液。
DTRO膜組件構造與傳統的卷式膜著截然不同,該組件構造與傳統的卷式膜著截然不同,原液流道:碟管式膜組件具有專利的流道設計形式,采用開放式流道。料液通過入口進入壓力容器中,從導流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端,在另一端法蘭處,料液通過8個通道進入導流盤中,被處理的液體以最短的距離快速流經過濾膜,然后180o逆轉到另一膜面,再從導流盤中心的槽口流入到下一個導流盤,從而在膜表面形成由導流盤圓周到圓中心,再到圓周,再到圓中心的雙”S”形路線,濃縮液最后從進料端法蘭處流出。DTRO組件兩導流盤之間的距離為3mm,導流盤表面有一定方式排列的凸點。這種特殊的水力學設計使處理液在壓力作用下流經濾膜表面遇凸點碰撞時形成湍流,增加透過速率和自清洗功能,從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現象,成功地延長了膜片的使用壽命;清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈,保證碟管式膜組適用于惡劣的進水條件。
DTRO流態示意圖
盤片/膜片相對位置示意圖
滲透液從膜外側垂直進入膜內側得以分離,由濾膜分離的滲透液通過中心拉桿流出膜柱。濃縮液及滲透液的分離是借助盤片與膜片之間的密封圈實現的。
采用碟管式反滲透膜處理垃圾滲濾液,具體如下技術優點:
1)出水穩定達標,不受滲濾液可生化性的影響
由于碟管式反滲透技術分對污染的截留率很高,初期、中期、晚期的滲濾液均能穩定達到排放標準,不受滲液可生化性、炭氮比等因素的影響,對于中期及晚期的老垃圾場滲濾液有著很大的優勢;
2)投資及運行費用低
在達到高水平的排放標準的前提下,相對于其它工藝,碟管式反滲透技術工藝流程最短,能耗最低,投資及運行費用低。在同樣可以達到新標準的處理工藝中,兩級DTRO的運行費用要遠低于其它處理工藝。
3)膜使用壽命長
DTRO組件具備3mm開放式寬流道及獨特的帶凸點導流盤,料液在組件中形成湍流狀態,最大程度上減少了膜表面結垢、污染及濃差極化現象的產生。DTRO膜組件有效避免膜的結垢,膜污染減輕,使反滲透膜的壽命延長。DTRO的特殊結構及水力學設計使膜組易于清洗,清洗后通量恢復性非常好,從而延長了膜包壽命。實踐工程表明,在滲液原液處理中,一級DTRO膜包壽命可長達3年,甚至更長,二級DTRO壽命長達5年以上,這對一般的反滲透處理系統是無法達到的。
4)膜組件易于維護
DTRO膜組件采用標準化設計,組件易于拆卸維護,打開DTRO組件可以輕松檢查維護任何一片過濾膜包及其它部件,維修簡單,當零部件數量不夠時,組件允許少裝一些膜包及導流盤而不影響DTRO膜組件的使用,這是其它形式膜組件所無法達到的。
5)過濾膜包更換費用低
DTRO組件內部任何單個部件均允許單獨更換。過濾部分由多個過濾膜包及導流盤裝配而成,當過濾膜包需更換時可進行單個更換,對于過濾性能好的膜包仍可繼續使用,這最大程序減少了換膜成本,這是卷式、中空纖維等其它形式膜組件所無法達到的,比如當卷式膜出現補丁、局部泄漏等質量問題或需更換新膜時只能整個膜組件更換。
DTRO膜系統作為一種膜分離工藝相對傳統的生化工藝具有如下優勢:
1)運行靈活
DTRO膜系統作為一套物理分離設備,操作十分靈活,可以連續運行,也可間歇運行,還可以調整系統的串并聯方式,來適應水質水量的要求;
2)建設周期短,調試、啟動迅速
DTRO膜系統的建設主要為機械加工,附以配套的廠房、水池建設,規模很小,建設速度快。設備運抵現場后只需兩周左右的時間安裝調試工作就可完成;
3)自動化程度高,操作運行簡便
DTRO膜系統為全自動式,整個系統設有完善的監測、控制系統,PLC可以根據傳感器參數自動調節,適時發出報警信號,對系統形成保護,操作人員只需根據操作手冊查找錯誤代碼排除故障,對操作人員的經驗沒有過高的要求;
4)占地面積小
DTRO膜系統為集成式安裝,附屬構筑物及設施也是一些小型構筑物,占地面積很小;