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碟管式反渗透DTRO技术在垃圾渗滤液处理中的应用
碟管式反渗透(DTRO)技术
在垃圾渗滤液处理中的应用
-标准化文件发布号:
(9456七UATWK・MWUB・WUNN・INNUL・DDQTY-KII碟管式反渗透(DTRO)技术在垃圾渗滤液处理中的应用
(烟台金正环保科技有限公司)
垃圾渗滤液是指垃圾填埋过程中,由于厌氧发酵、有机物分解、雨水冲淋等产生多种代谢物质,形成污染严重的高浓度有机废液,它具有水质复杂、化学耗氧量(COD)和氨氮浓度高、水质变化大等特点,且用常规的生化等处理方法出水难以达标.与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小,能够保持出水水质稳定,在垃圾渗滤液等高浓度、难降解废水的处理中具有明显的优势.碟管式反渗透(DTRO)是一种新型的反渗透处理技术,分为碟管式反渗透(DTRO)和碟管式纳滤(DTNF)两大类,该技术是专门针对垃圾渗滤液处理开发的一种专利型膜分离设备,目前己经在垃圾渗滤液的处理中得到较为广泛的应用.
1碟管式反渗透技术介绍
1.1碟管式反渗透技术的发展历程
DTRO技术源于德国,2988年,DTRO系统进入渗滤液处理市场,第一座DTRO设备处理垃圾渗滤液工程在德国Ihlenberg建成.到1997年,DTRO在欧洲、美洲、远东等国家或地区己有200多个成功的工程实例,占反渗透法处理渗滤液市场的75%,到2999年,市场份额为80%.2012年,烟台金正环保成为国内DTRO生产商,该公司用RO502型DTRO产品在中国进行了渗滤液的处理试验.结果表明,RO502型DTRO对进水水质有较强的适应能力,完全可以处理国内的渗滤液.近年来采用DTRO系统相继在我国已建设多个工程项目.
1.2碟管式反渗透系统简介
DTRO膜组件构造与传统的卷式膜截然不同,膜柱是通过两端都有螺纹的不锈钢管将一组导流盘与反渗透膜紧密集结成筒状而成的(见图1).碟管式膜组的优良性能依赖于品质优良的反渗透膜片和导流盘(图2).导流盘表而有一定方式排列的凸点,使处理液形成湍流,增加透过速率和自清洗功能.导流盘将膜片夹在中间,使处理液快速切向流过膜片表面。
(图2)
(图2)
1.3碟管式反渗透处理系统工艺流程
根据不同的进水水质、出水要求及工程成本,垃圾渗滤液处理系统可采用两级DTRO、单级DTRO、MBR+单级DTRO/NF、DTRO与DTNF组合等工艺.目前采用较多的是两级DTRO工艺,一般来讲可以达到《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》排放标准,满足中水回用要求;单级DTR0主要用于污染指标较低的渗滤液;MBR+单级DTRO/NF适合处理可生化性较好的渗滤液类型;如果在岀水指标允许的条件下,还可以应用DTNF,或使用DTRO与DTNF组合系统,既满足去除率又可去除部分单价盐类.
典型两级DTRO工艺流程如下:
填埋场的渗滤液从调节池由漂浮泵输送至原水罐,先经砂滤器和芯滤器作预处理,经过预处理的渗滤液直接进入一级DTRO系统,第一级反渗透系统产生的透过液排向第二级反渗透的进水端,浓缩液排入浓缩液储池,第二级反渗透处理第一级透过液,二级的透过液进入清水池,浓缩液进入第一级反渗透的进水端,进行进一步的处理.浓缩液回灌、蒸发或外运.
1.4碟管式反渗透处理系统的特点
专门为处理高浓度料液而设计;解决了膜片堵塞问题,不依赖特别的预处理;膜片使用寿命超过3年,提高了系统的稳定性;操作简便,可远程控制,远程诊断;土建设施少,占地面积小;浓缩倍数高,回收率高;出水稳定达标.
碟管式反渗透处理系统的工程应用
碟管式反渗透设备根据用户的需求可以设计成集装箱式、室内式和车载式.例如:
重庆长生桥垃圾填埋场渗滤液处理系统为3个集装箱式碟管式反渗透设备WWW.dtro-china.com;北京南宫堆肥场为1个集装箱式设备,北京阿苏卫垃圾填埋场、北京安定垃圾填埋场渗滤液处理系统为室内式设备,碟管式反渗透中试车演示设备为车载式设备;碟管式反渗透设备根据所要求的系统回收率可选择是否需要高压反渗透,一般垃圾填埋场渗滤液的电导率低于20000徹/cm,要求回收率〈80%时,用常压反渗透,运行压力在2〜4MPa范围内.
例如:
重庆长生桥垃圾填埋场、北京南宫堆肥场、北京阿苏卫垃圾填埋场渗滤液处理设备,现有垃圾填埋场渗滤液处理系统中多数为常压反渗透设计.若电导率高于30000徹/cm,要求回收率〉80%时,则考虑采用高压反渗透,压力可达12MPa,例如北京安定垃圾填埋场渗滤液处理设备.
碟管式反渗透设备的控制系统可以根据用户需求进行设计,主要分为全自动和部分全自动.全自动为进水和岀水系统完全自动控制,目前,大部分垃圾填埋场的碟管式反渗透处理系统采用全自动控制方式.部分全自动多用于单级反渗透,适合出水水质要求灵活的系统.
2003年以来,碟管式反渗透处理系统在我国北京、上海等地己有多个工程项目,2005年以后国内主要工程应用项目、工程规模、主体工艺等见表1.
表IDTRO系炖19内应用项目
TabicITkcappliedpresentsituationofDTROsysteminChin^
工秤地点
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2007 湖北“八炖圾竝埋场 : i»DTRO 240 (GBI6889200S)•级 2008 湖由1»歿坨圾址埋场 : 级DTRO 100 (GBI6889200•级 2008 山东东祥垃圾址理场 : 级DTRO 100 (GBI6X89200&》级 2008 湖厳细卅坨以川用场 •级DTRO 50 (GBI6889-200SI-级 200X h3: “•农圾览埋场 •级DTRO 200 C1BI6X89200X>级 2(X)9 木淡垃圾加堆场 : 级DTRO 200 (GBI68S9200&)•级 2009 恢岭坨圾加埋场 .#«DTRO 150 (GBI6889200糾…级 2009 汝阳垃圾堆坪场 •燄DTRO 30 CGB16889-200&)•级 2009 安败了讯垃圾境埋场 •级DTRO 100 (GB16X89200&> 2009 埋场 : 级DTRO 100 (GBI6889200S)•级 2009 包头垃圾址埋场 .级DTRO 150 (GBI6X89200X1级 2009 •执廿标准IW承按顶II时心求达到的怀准. 3碟管式反渗透处理系统典型工程实例分析 选用深圳老虎坑、上海黎明和沈阳老虎冲、大辛垃圾渗滤液处理系统进行典型工程实例分析. 3.1深圳老虎坑垃圾填埋场渗滤液处理系统 深圳市宝安区老虎坑老虎坑垃圾卫生填埋场采用的是MBR+单级 DTR0/NF工艺,即生化处理部分采用MBR工艺,深度处理采用碟管式纳滤和碟管式反渗透相结合的处理工艺,采用部分纳滤工艺,一方而可以增加水的透过量,另一方面,纳滤膜对于一价离子的截留率低,而对高价态离子截留率高,纳滤工艺降低了浓缩液的含盐量,有利于浓缩液回灌到垃圾填埋场. 本设计是一个室内安装式一级处理系统,DTRO/NF系统设计原水处理量为393.65m3/d,原水电导率为15000〜20000^/cm时,系统回收率为81.3%,具体工艺流程见图3,表2为渗滤液的处理效果. m3老虎坑湊滋液处艸DTRO/NF系统流理图 Fig.3DiagramofDTRONFprocessinLaohukengleachatepurification 表2老虎坑渗滤液处理系统的效果 Table2TreatmentresultofDTsysteminLaohukengLandfill 水质指标 进水(为MBR岀水) 出水 设计值 实际值 设计值 实际值 COD/ ><15000 4000 <100 16 BOD/(mg°L1 ><7000 1200 <30 2 氨氮/(mg°L1 )<2500 2000 <15 10 SS/(mgaL1) <800 —— <70 4 电导率/(AS-cm )€30000 22000 —— —— pH 6*5~8 8 6~9 6.8 注: 实际进、岀水水质由深圳币环境监测屮心站检测• 从表2可以看出,深圳老虎坑垃圾填埋场渗滤液处理系统的实际出水水质良好,可以达到系统设计指标. 3.2上海黎明坑垃圾填埋场渗滤液处理系统 上海市浦东新区黎明生活垃圾填埋场采用两套DTRO系统,分别为 R0AW9152DTG74和R0AW9152DTG30(以下简称大、小系统).渗滤液处理能力近期为400m3/d(并联工艺),远期为210m3/d(串联工艺),工艺流程见图4和图5.主体设备DTR0系统由预处理系统、膜组反渗透系统、膜污染控制系统、脱气器、自动控制系统等几部分组成,整套设备由中央控制系统集中控制. 图4为单级处理工艺,两套反渗透系统(型号为9152DTG74/30)并列排列,净水回收率为75%(电导率设计值低于15000ffl/cm),设计平均流量为400m3/d,浓缩液作回灌处理,净水排入城市污水处理厂进行进一步处理. 图5为两级DTRO反渗透系统处理工艺(串联),DTG74(大系统)作为一级反渗透,净水回收率为75%.DTG30(小系统)作为二级反渗透,净水回收率为90%,表3为上海黎明垃圾填埋场渗滤液的处理效果. 图4单级并联L艺流程图(注: 虔线框内设备为DTRO成套设备) Fig.4Diagramofoiktstageparallelcoiincxtion 图5两级申联丄艺流程图(注: 虚线権內设备为U1R0成优茨备) Fig.5Diagramoftwostageinseries 麦3黎明渗滤液处理系统的效果 Table3TreatmentresultofDTsysteminLimingLandfill 水质指栋 进水 并联出水 串联LU水 设il恒 实际值 设计值 实际值 设il値 实际值 COD/(mg•L丨> 7500-22500 23200 <1000 20 <300 20 BO【"lmg*L1) 250()-7500 994(1 冬600 2 0150 5 氨氮/imgoLU 1250-3750 1200 — 77.6 C25 14 SS 400-1200 135 <400 4 <200 4 电#率/(MS-cm1> 5000-15000 U040 — 849 — 120 P«J 6.51 6-9 7.69 6-9 7.22 注】实际进•出水水威由上海环境检测中心检漱 上海黎明渗滤液处理系统从2005年运行至今将近5年,一直以单级并联方式运行,运行情况良好.在设备连续运行期间,每7天用清洗剂A(碱性清洗剂)进行一次化学清洗,A类清洗剂主要用于去除有机沉淀物和污染;14天用清洗剂C进行一次酸性清洗,C类清洗剂用于去除铁锈、无机物结垢等. 由于设备运行期间膜片的清洗和保养情况较好,所以尽管膜片已使用接近5年,且目前的实际进水水质与设计值相比较差,但是碟管式反渗透设备出水仍能满足系统设计要求. 3.3沈阳老虎冲、大辛垃圾渗滤液处理系统 老虎冲生活垃圾处理场是沈阳市第一座规范化生活垃圾填埋场,于2003年正式投入使用,老虎冲垃圾填埋场原有一套渗滤液处理工程,于2004年5月建成,为两级厌氧-好氧深度处理辅以气浮、消毒工艺.2005年,由于原工艺不能满足渗滤液水质变化,业主经过考察,决定采用两级碟管式反渗透系统. 大辛生活垃圾处理场是沈阳市第二个卫生填埋场,采用的也是两级DTR0处理工艺,老虎冲和大辛生活垃圾处理场的渗滤液处理量均为230m3/d,这两套设备的设计进、岀水水质见表4,主要技术参数见表5. 表4DTRO系统设计进、出水水质 TabicIThedesignedparametersofwaterqualityfortheDT_ROsystem 水质指标 设计进水水质 设计出水水质 COD/(mgaL1) <25000 100 BOD/(mg0L_1) <10000 30 NH3-N/(mg°L_l) <1500 15 SS/(mg°「) Wi000 70 电导率/(MS。 cm"1) <16000 —— PH 6〜9 6-9 表5DTRO系统技术参数 Table5SpecificationsandOperatingparametersfortheDTROsystem 项|丨 一级反渗透装置 (9154DTG68) 二级反渗透装置 (9154DTG18) 渗透液回收率/% 77 90 进水电导率/(MS°cm"1 1)16000 2118 进水量/(L。 h_l) 10380 7990 浓缩液/(L°h_1) 2400 800 渗透液M/(L-h1) 7990 7190 DTG膜柱数呈 68 IX 膜组支架数鱼 3 2 离压泵数量 2 2 任线泵数量 2 0 额定工作压力/MPa 6.0 5.0 工作最大压力/MPa 6.5 6.5 消耗功率/k\V 62.2 22 膜总面积/n? 630 160 沈阳老虎冲和大辛生活垃圾处理场碟管式反渗透处理装置投入运行后,最终的的出水水质经检测均可达到设计指标。 4结语 1)近几年来,碟管式反渗透系统在国内渗滤液处理中得到了较快的推广与应用.碟管式反渗透设备敞开式的膜柱结构及特殊水力设计克服了卷式膜容易被污染及堵塞的缺点,因而对进水水质要求较低,出水水质稳定,运行效果良好. 2)在膜法处理垃圾渗滤液中,浓缩液的处理一直是个难点.己经在进行“浓缩液零排放”的研究,浓缩液先经预处理,再经碟管式反渗透系统处理后,其中净水回用,而最终浓缩液再进行蒸发干燥得到固体粉末.目前该研究己小试成功,处于试运行阶段. 3)碟管式反渗透技术不仅适用于垃圾渗滤液处理,而且可以尝试向食品、生物、制药、化工等多个领域扩展,随着我们对膜技术的不断研究和深入,碟管式反渗透技术将得到更广泛的应用。 参考文献 [11黄健平,鲍姜伶.垃圾渗滤液处理技术.电力环境保护 [2]齐小力.DTRO在中国处理垃圾渗滤液的试验.环境卫生工程 【3】金正环保-碟管式反渗透(DTRO)技术简介 [4]刘研萍,王宝贞.DTRO技术在我国垃圾渗滤液处理中的应用
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