垃圾填埋场渗滤液厂正渗透膜浓缩工艺的应用

垃圾填埋场渗滤液厂正渗透膜浓缩工艺的应用

填埋垃圾提取物是一种组成复杂的高盐有机废水。初始埋状物呈深褐色，可生化性好。埋长时间超过5年的中、老年人渗透物呈黄褐色，氨氮浓度高，易分解性差。目前行业内常规的渗滤液处理方法有“预处理+生物处理+深度处理+浸没式燃烧蒸发（SCE）”组合工艺、“机械蒸汽再压缩（MVR）+臭气处理（VP）”组合工艺基于以上原因，我司在某渗滤液应急处理项目中提供了一套正渗透浓缩设备，对原系统二级DTRO浓缩液进行减量化处理。1渗透膜的流动过程正渗透技术和反渗透不同，它无需提供额外的泵及水压作为驱动力，水通过半渗透膜的流动过程是依靠渗透膜两侧溶液的渗透压差为驱动力，从低渗透压侧向高渗透压侧自然流动的过程。正渗透系统的驱动力取决于汲取液及其浓度，例如用2-甲基咪唑类化合物作汲取溶质，估算能够获得近30MPa的渗透压2dtro系统浓缩液减量研究某垃圾填埋场积存渗滤液应急项目采用“预处理+两级DTRO+浸没式燃烧蒸发”工艺处理存量坑渗滤液。每天约有400吨DTRO浓缩液要送至浸没式燃烧系统蒸发，能源消耗和运营成本花费非常大。业主希望能将浓缩液再减量，但经过两级DTRO浓缩后，浓缩液中COD、氨氮、总含盐量已经达到一个非常高的水平，继续使用DTRO工艺已经无法实现，由此将浓缩液减量作为一个课题进行研究。目标是在现有浓缩液的基础上再减量50%，同时要求产水水质须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级A排放标准。3工艺设计要点3.1反渗透膜浓缩法高盐浓缩系统是用于汲取液循环再生的系统。由渗透压公式估算可知，如果要将氯化钠溶液浓缩至16%的浓度，需要提供的渗透压至少为：Π=CRT=2×（160/58.5）×8.314×（273+20)=13325.1KPa=133.25bar，在这么高的压力下使用普通的反渗透膜元件，反渗透膜片会被压缩变型及至损坏。而使用美国FTS公司生产的HBCR高盐浓缩膜可有效的解决这个问题。这款膜通过改变膜脱盐层结构，降低了膜片对氯化钠的拦截率，从而降低了给水压力。设计时要将膜元件串联起来使用。当汲取液进入膜系统，每透过一根膜元件就会有水产出，随着汲取液浓度不断升高，膜元件的产水量也依次变小，产水中含盐量也逐渐增大。用软件模拟计算可知：当给水压力在75bar时，依次串联30根膜元件，汲取液中氯化钠的浓度可以从8%浓缩至16%。按单支膜的压损0.35bar计算，给水压力P3.2温度对浓缩效果的影响正渗透设备的汲取液是循环使用的，运行过程中汲取液温度会逐渐升高。同时汲取液是依靠高盐浓缩膜进行再生，当温度超过45℃时膜会在高温高压下发生损坏，所以设计系统时要充分考虑温度的影响因素。本项目进水为DTRO浓缩液，温度常年稳定在30-34℃。经正渗透系统浓缩后会有6℃左右的温升，大致在36-40℃，稀汲取液温度和浓缩原液的温度接近。当稀汲取液经过PassI高盐浓缩膜浓缩后，汲取液会有4℃的温升，同样再经过后面的PassII、PassIII、PassIV，每经过一级反渗透都会有2℃左右的温升。所以最终产水的总温升ΔT=6℃+4℃+2℃+2℃+2℃=16℃,再考虑3-4℃裕度，系统设计时需考虑降温20℃以上。根据计算，系统汲取液循环量为1-1.5m3.3反渗透膜的过滤本项目选用的汲取液是浓度16%的氯化钠溶液。汲取液在循环使用过程中，会有少量有机物，阴、阳离子从废水侧透过进入汲取液中，汲取液逐渐被污染。从以往工程数据总结，汲取液循环使用24h后COD增长100-200mg/L，这些透过的有机物会对HBCR高盐浓缩膜造成有机物污堵。去除汲取液中的有机物可以采用高级氧化法，也可以用膜法过滤。经实验采用高级氧化法时，若将水中COD从200mg/L降低到100mg/L，汲取液中残留的双氧水需要2-3天时间才能反应完全。残留的氧化-还原电位至少在400以上，这对膜有很大的伤害，不适用于本项目。采用膜法做过滤试验，试验选用了陶氏NF90纳滤膜、苏伊士DK纳滤膜、星达NFW-2B物料分离膜，结果见下表。通过数据对比最终选择了星达NFW-2B型物料分离膜。其膜过滤通量大、低氯化钠截留率不仅可以减少膜元件的数量，同时汲取液的损耗也最小。3.4总氮控制正渗透膜对水中离子的截留率从高到低排序为：SO4工程实践本项设计规模为20吨/天，全套系统由“预处理装置”、“正渗透浓缩装置”、“汲取液再生装置”三个单元构成，工艺流程见图1。4.1预处理过滤器：确定预处理装置由过滤设备和调酸设备两分部组成。正渗透膜元件的进水网格采用了85mil宽流道设计，原液中悬浮物含量TSS<1000mg/L即可直接进入系统。本项目选用袋式过滤器作为预处理过滤器，滤袋精度50μm。本项目选用的正渗透膜材质为三乙酸纤维素（CTA），运行时须保证进水PH值控制在5.5-6.5为宜。另外垃圾渗滤液中含有一定量的HCO4.2正渗透浓缩装置本项目进水为两级DTRO浓缩液，电导率在100000us/cm左右，TDS在70000-80000mgL。要使汲取液和进水之间产生足够的汲取驱动力，汲取液中盐分浓度必须比进水盐分浓度高6万-8万mg/L，但同样因为汲取液浓度和进水浓度相差较大，很容易会在正渗透膜内产生内浓差极化现象，导致产水通量下降以及膜的污堵本项目共配置36支FO-CTA-8040-85正渗透膜元件，单支膜元件面积为13.5m4.3反渗透系统设计汲取液再生装置主要包括高盐浓缩膜设备和汲取液清洗设备两个部分。高盐浓缩设备是将汲取液循环浓缩的系统，可以根据产水水质要求将其分为3-4级处理。第一级作用主要是浓缩，选用的是高盐浓缩膜，这是一款改性的反渗透膜，可在70-75bar给水压力下，将氯化钠溶液浓度从8%浓缩至16%，但同时产水中盐分可达到20000-40000mg/L。所以需要设计第二级、第三级反渗透系统对产水中的盐分进行回收。本项目第二级反渗透系统选用的是海水淡化膜，海水淡化膜的浓水返送至第一级的进水箱（稀汲取液水箱），产水送至第三级系统。第三级和第四级系统均与第二级系统类似，浓水返回前一级进水水箱，产水进入下一级系统。汲取液在每进入一次正渗透系统后，除了会把原液侧的水吸到汲取液侧，同时废水中的一些少量小分子有机物、微量的一价、二价离子会透过渗透膜进入汲取液中。因此需设计一套在线清洗系统，通过不间断的清洗汲取液，才能保证整个汲取液系统受污染的程度达到一个动态的平衡。项目共配置30支HBCR-4040高盐浓缩膜，24支SW30-4040海水淡化膜，6支BW30-4040反渗透膜，6支NFW-2B-4040清洗膜。各级高压泵给水压力依次为：75bar、40bar、25bar、10bar，汲取液清洗系统高压泵给水压力为20bar。5按用电0.9.h、酸费0.9.h、l.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3%湿收率本项目直接运行费用包括电费、药剂费。按电费0.9元/kw.h、酸费0.9元/L计算。从8月份开车至12月份，共处理DTRO浓缩液2658.4m6正渗透的应用本项目从工程实践中验证了正渗透工艺处理DTRO浓缩渗滤液是完全可行的。正渗透工艺用于污水处理行业优势明显，