DTRO膜工程設(shè)計(jì)與污染堵塞清洗方案

1、DTRO膜管式膜工程設(shè)計(jì)與污染堵塞清洗方案DTRO膜（碟管式反滲透膜）是反滲透的一種形式，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理高濃度垃圾滲濾液的膜組件，主要用于垃圾滲濾液垃圾滲濾液處理，其核心技術(shù)是碟管式膜片膜柱。把反滲透膜片和水力導(dǎo)流盤(pán)疊放在一起，用中心拉桿和端板進(jìn)行固定，然后置入耐壓套管中，就形成一個(gè)膜柱。有一級(jí)和兩級(jí)DTRO處理系統(tǒng)，兩級(jí)DTRO處理系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)、砂濾器、第一級(jí)反滲透系統(tǒng)、第二級(jí)反滲透系統(tǒng)、滲濾液儲(chǔ)罐、硫酸儲(chǔ)罐、凈水儲(chǔ)罐、清洗劑儲(chǔ)罐、脫氣塔等，也可根據(jù)水質(zhì)情況前端設(shè)置超濾系統(tǒng)和納濾系統(tǒng)。碟管式反滲透系統(tǒng)是其核心部分碟管式膜柱由碟式RO膜片、導(dǎo)流盤(pán)、O型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管所組

2、成。膜片和導(dǎo)流盤(pán)間隔疊放，O型橡膠墊圈放在導(dǎo)流盤(pán)兩面的凹槽內(nèi)，用中心拉穿在一起，置入耐壓套管中，兩端用金屬端板密封。設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)水質(zhì)1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模本工程設(shè)計(jì)日處理垃圾滲濾液15噸，設(shè)計(jì)開(kāi)機(jī)率90%，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)日處理量可達(dá)16.7噸以上。1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)垃圾填埋場(chǎng)的滲瀝液原水水質(zhì)的變化范圍大，我們根據(jù)本項(xiàng)目垃圾填埋場(chǎng)所在區(qū)域其它填埋場(chǎng)滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)，將滲濾液進(jìn)水水質(zhì)按如下指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)：項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)CODcr（mg/l）15000BOD5（mg/l）5000NH3N（mg/l）1200TN（mg/l）1500SS（mg/l）800pH值69電導(dǎo)率(S/cm)20000水溫（）15-

3、351.3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)滲瀝液處理后出水水質(zhì)執(zhí)行生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)中的一般地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，其出水水質(zhì)指標(biāo)如下表中所示：序號(hào)控制污染物排放濃度限值1色度(稀釋倍數(shù))40mg/L2化學(xué)需氧量CODcr100mg/L3生化需氧量BOD530mg/L4懸浮物SS30mg/L5氨氮NH4-N25mg/L6總氮TN40mg/L7總磷3mg/L8糞大腸菌群數(shù)10000個(gè)/L9總汞0.001mg/L10總鎘0.01mg/L11總鉻0.1mg/L12六價(jià)鉻0.05mg/L13總砷0.1mg/L14總鉛0.1mg/L污染源分析1.4 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的來(lái)源垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是由垃圾分解

4、后產(chǎn)生的液體與外來(lái)水分滲入（包括降水、地表水、地下水）所形成的內(nèi)流水，包含多種代謝物質(zhì)和水分，形成的成分極為復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生及水量平衡，如下圖所示。圖1.41垃圾填埋場(chǎng)水量平衡示意圖從上圖可以看出，滲濾液的主要來(lái)源有：1) 降水的滲入：降水包括降雨和降雪，它是滲濾水產(chǎn)生的主要來(lái)源。2) 外部地表水的流入：這包括地表徑流和地表灌溉。3) 地下水的滲入：當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾水水位低于場(chǎng)外地下水水位，并沒(méi)有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí)，地下水就有可能滲入填埋場(chǎng)內(nèi)。4) 垃圾本身含有的水分：這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量。5) 垃圾在降解過(guò)程中產(chǎn)生的水分：垃圾中的有機(jī)組分在填

5、埋場(chǎng)內(nèi)分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生水分。由以上滲瀝液來(lái)源分析可知，垃圾滲濾水的產(chǎn)生量是受多種因素的影響，如降雨量、蒸發(fā)量、地面徑流、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結(jié)構(gòu)、表層覆土和下層排水設(shè)施的設(shè)置情況等。1.5 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的特性垃圾滲濾液的性質(zhì)與垃圾的種類(lèi)、性質(zhì)、垃圾的填埋方式、覆蓋情況、降雨及蒸發(fā)等都有很大的關(guān)系，其濃度和性質(zhì)也隨時(shí)間呈高度的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系，主要取決于垃圾場(chǎng)的使用年限和取樣時(shí)填埋場(chǎng)所處的階段。其特征主要體現(xiàn)在以下方面：1) 有機(jī)污染物種類(lèi)繁多，水質(zhì)復(fù)雜垃圾滲濾液中含有大量的有機(jī)物，主要有77種，含量較多的有烴類(lèi)及其衍生物、酸酯類(lèi)、醇酚類(lèi)、酮醛類(lèi)和酰胺類(lèi)等。一般而言，垃圾滲濾液中的有機(jī)物可

6、分為三類(lèi)：低分子量的脂肪酸類(lèi)、中等分子量的灰黃霉酸類(lèi)物質(zhì)；腐殖質(zhì)類(lèi)高分子的碳水化合物。2) 污染物濃度高、變化范圍大垃圾滲濾液中BOD和COD濃度最高可達(dá)每升幾萬(wàn)毫克，其產(chǎn)生主要是在酸性發(fā)酵階段，pH值達(dá)到或略低于7，BOD與COD比值介于0.5-0.6之間；一般而言，COD、BOD、BOD/COD比值隨垃圾填埋場(chǎng)的“年齡”增長(zhǎng)而降低，堿度則上升。3) 水質(zhì)水量變化大垃圾滲濾液水質(zhì)水量的變化主要體現(xiàn)在如下方面：產(chǎn)生量隨季節(jié)變化大，雨季明顯大于旱季；污染物組成及其濃度也隨季節(jié)變化；污染物組成及其濃度隨填埋時(shí)間而變化。4) 氨氮含量較高垃圾滲濾液中氨氮濃度隨垃圾填埋年限的增加而增加，可以高達(dá)200

7、0mg/L左右，氨氮含量過(guò)高會(huì)影響微生物的活性，降低生物處理的效果。5) 金屬離子種類(lèi)較多金屬含量高滲濾液中含有多種金屬離子，其濃度不僅與垃圾組分有關(guān)，也與垃圾填埋時(shí)間密切相關(guān)。6) 營(yíng)養(yǎng)元素比例失衡滲濾液中后期，氨氮含量較高，而B(niǎo)OD含量偏低，一般滲濾液中BOD/TN大都小于4，碳源含量偏低不利于微生物的生長(zhǎng)，不利于滲濾液的生化處理。1.6 垃圾滲濾液水質(zhì)變遷規(guī)律在同一填埋場(chǎng)中，滲濾液性質(zhì)及其化學(xué)組成隨時(shí)間呈高度相關(guān)，如圖3.31填埋場(chǎng)穩(wěn)定化過(guò)程中滲濾液水質(zhì)的變遷所示。在填埋初期，滲濾液中的有機(jī)酸濃度較高，而揮發(fā)性有機(jī)酸占有量不到1%；隨著時(shí)間的推移，揮發(fā)性脂肪酸的比例增加。在填埋場(chǎng)酸化階段

8、，滲濾液pH值較低，而B(niǎo)OD、TOC、COD、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和重金屬的含量均較高；至產(chǎn)甲烷階段，滲濾的pH值上升到6.5-7.5，甚至更高，而B(niǎo)OD、TOC、COD、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和重金屬的含量明顯降低。圖1.61填埋場(chǎng)穩(wěn)定化過(guò)程中滲濾液水質(zhì)的變遷-初始調(diào)整階段；-過(guò)渡階段；-酸化階段；-甲烷發(fā)酵階段；-成熟階段1.7 影響滲濾液成分和性質(zhì)的因素對(duì)于特定的垃圾填埋場(chǎng)，其滲濾液的成分和性質(zhì)不僅與氣候、水文條件有關(guān)，還與垃圾成分、填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)、填埋時(shí)間等密不可分。1) 垃圾成分對(duì)滲濾液性質(zhì)的影響由于滲濾液中的有機(jī)污染負(fù)荷主要來(lái)自城市生活垃圾中有機(jī)廢物的含量，因此，生活垃圾中有機(jī)廢物的含量，特別是廚余垃圾的含量對(duì)

9、垃圾滲濾液的成分有著很大的影響。2) 垃圾填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)滲濾液性質(zhì)的影響填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)直接影響到滲濾液的生物降解及穩(wěn)定化進(jìn)程。填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)分為厭氧填埋、好氧填埋及準(zhǔn)好氧填埋三種型式，垃圾填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)的不同直接影響到填埋場(chǎng)滲濾液的降解速度，使?jié)B濾液的水質(zhì)有較大的差別。3) 垃圾填埋方式對(duì)滲濾液性質(zhì)的影響垃圾填埋方式對(duì)滲濾液的水質(zhì)具有一定的影響，如增加垃圾的填埋密度，即可減少垃圾的含水量和土壤的滲水量，限制外來(lái)水進(jìn)入填埋場(chǎng)，由此可推遲垃圾中有機(jī)成分的降解作用，使?jié)B濾液的濃度降低，延長(zhǎng)滲濾液的產(chǎn)生時(shí)間；而在垃圾的透水性能相同時(shí)，填埋場(chǎng)越深，滲濾液在填埋場(chǎng)內(nèi)滯留時(shí)間越長(zhǎng)，滲濾液所含組分的濃度越高。4) 填埋時(shí)

10、間對(duì)滲濾液性質(zhì)的影響垃圾填埋后，隨著填埋時(shí)間的增長(zhǎng)，垃圾中有機(jī)物的降解速率、垃圾的持水能力和水滲透性能均發(fā)生變化，所產(chǎn)生的滲濾液性質(zhì)在不同填埋時(shí)間內(nèi)是不同的。圖3.41為國(guó)內(nèi)某垃圾填埋場(chǎng)新舊填埋場(chǎng)滲濾液成分對(duì)比，圖3.423.43為行業(yè)有關(guān)研究滲濾液特征隨填埋場(chǎng)填埋年限的變化規(guī)律統(tǒng)計(jì)。由圖中數(shù)據(jù)可清楚地看出，滲濾液中主要污染物指標(biāo)隨填埋場(chǎng)填埋年限增長(zhǎng)而變化的規(guī)律。圖1.71新舊垃圾滲濾液成分對(duì)比表圖1.72垃圾滲濾液pH及COD值隨填埋年限變化規(guī)律圖1.73垃圾滲濾液B/C比及VFA/TOC填埋年限變化規(guī)律四、五年以下為初期填埋場(chǎng)，填埋場(chǎng)處于產(chǎn)酸階段，滲瀝液中含有高濃度有機(jī)酸，此時(shí)BOD5、T

11、OC、營(yíng)養(yǎng)物和重金屬的含量均很高、NH3-N 濃度相對(duì)較低，可生化性較好，且C/N 比協(xié)調(diào)，相對(duì)而言，此階段的滲瀝液較易處理。五年至十年為成熟填埋場(chǎng)，隨著時(shí)間的推延，填埋場(chǎng)處于產(chǎn)甲烷階段，COD和BOD 濃度均顯著下降，但B/C 比下降更為明顯，可生化性變差，而NH3-N濃度則上升，C/N 比相對(duì)而言不甚理想，此一時(shí)期的垃圾滲瀝液較難處理。十年以上為老齡填埋場(chǎng)，此時(shí)COD、BOD 均下降到了一個(gè)較低的水平，B/C比處于較低的水平， C/N 比處于不協(xié)調(diào)，雖然此階段污染程度顯著減輕，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到直接排放的要求，隨著填埋年限的增加，氨氮濃度不斷增加，COD不斷下降，難以再進(jìn)行生化處理。1.8 垃圾

12、滲濾液的危害垃圾在運(yùn)輸、堆放、填埋過(guò)程中，由于厭氧發(fā)酵、有機(jī)物分解、雨水淋洗、地下水浸泡等原因產(chǎn)生多種代謝物質(zhì)和水分，形成了成分極為復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水垃圾滲濾液；未經(jīng)處理的垃圾滲濾液流經(jīng)地表或滲入地下水后，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。1) 垃圾滲濾液對(duì)地表水、地下水的危害垃圾滲濾液屬高濃度有機(jī)廢水，由于其所含有機(jī)污染物濃度高，流動(dòng)緩慢，滲濾液持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，如果填埋場(chǎng)不能采取良好的滲濾液收集、導(dǎo)排、處理等措施，一旦進(jìn)入地表水體或滲入地下水，都會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重的污染，其對(duì)地下水的污染程度取決于滲濾液的量、滲濾的速度、垃圾的填埋年限、垃圾性質(zhì)、填埋垃圾的量及垃圾填埋場(chǎng)的工程措施及管理等。2) 垃圾滲

13、濾液對(duì)土壤的危害垃圾填埋場(chǎng)防滲工程措施采取不當(dāng)時(shí)或沒(méi)有采取防滲措施時(shí)，滲濾液會(huì)滲入土壤，如果其滲入速度超過(guò)了凈化速度，則會(huì)破壞自然動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致土壤正常功能的失調(diào)，土壤質(zhì)量下降，嚴(yán)重的會(huì)造成土壤使用功能下降或喪失。1.9 滲瀝液的水質(zhì)特點(diǎn)綜上所述，垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液水質(zhì)具有如下特點(diǎn)：（1） 污染物成份復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)較大。由于垃圾組份復(fù)雜，滲瀝液中的污染物成份復(fù)雜。滲瀝液的污染成分包括有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中主要是氨氮和各種溶解態(tài)的陽(yáng)離子、重金屬、酚類(lèi)、可溶性脂肪酸及其它有機(jī)污染物。水質(zhì)波動(dòng)主要受兩個(gè)因素影響：填埋時(shí)間和氣候因素。填埋時(shí)間是影響滲瀝液水質(zhì)的主要因素之一。填埋初期滲瀝液BOD

14、/COD 一般在0.4-0.6。但隨著填埋時(shí)間的增加，垃圾層日趨穩(wěn)定，垃圾滲瀝液中的有機(jī)物濃度降低，可生化性差的相對(duì)分子質(zhì)量大的有機(jī)化合物占優(yōu)勢(shì)，BOD/COD 比降低即可生化性降低，同時(shí)滲瀝液中的氨氮濃度在填埋堆體的穩(wěn)定化過(guò)程中將逐漸增加，C/N比下降，即使在同一年內(nèi)，由于季節(jié)和氣候的變化也會(huì)造成滲瀝液水質(zhì)波動(dòng)變化較大，垃圾滲瀝液的這一特性是其它污水無(wú)法比擬的，造成了處理和處理工藝選擇的難度大，因此，滲瀝液處理系統(tǒng)要有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。（2） 有機(jī)物濃度高即COD、BOD 濃度高。垃圾滲濾水中的BOD 和COD 濃度最高可達(dá)幾萬(wàn)mg/l，但隨填埋時(shí)間的推移將逐步降低，即使如此，仍然達(dá)到幾

15、千mg/l，相對(duì)其它廢水而言仍然較高。并且滲瀝液中含有大量的腐殖酸，采用傳統(tǒng)的生化處理工藝，很難將之處理至二級(jí)甚至一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下，一般來(lái)講，滲瀝液中的COD 中將近有500600mg/l無(wú)法用生物處理的方式處理。而對(duì)于新填埋場(chǎng)滲瀝液來(lái)講則可生化性較好，但污染物濃度如COD 濃度較高。（3） 氨氮濃度高。氨氮濃度隨填埋時(shí)間的增加而相應(yīng)增加，滲瀝液中的氮多以氨氮形式存在氨氮含量高垃圾滲濾水中的氨氮濃度隨著垃圾填埋年數(shù)的增加而增加。（4） 重金屬離子濃度和鹽份含量高。生活垃圾單獨(dú)填埋時(shí)，重金屬含量會(huì)較低；但與工業(yè)廢物或污泥混埋時(shí)，重金屬含量和鹽份會(huì)很高，采用生化處理會(huì)因?yàn)楹}量過(guò)高會(huì)對(duì)生化產(chǎn)生抑制毒害

16、作用。造成啟動(dòng)困難，運(yùn)行不穩(wěn)，甚至無(wú)法運(yùn)行。滲濾液處理工藝的選擇1.10 對(duì)工藝的基本要求鑒于滲瀝液的上述特點(diǎn)，對(duì)于填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝而言，設(shè)計(jì)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(diǎn)對(duì)于任何已經(jīng)選定規(guī)模的水處理工藝而言，其處理能力均有水量處理上限的問(wèn)題，因此，在設(shè)計(jì)工藝應(yīng)具備較大的抗水力沖擊負(fù)荷能力適應(yīng)較大的水量波動(dòng)；（2） 抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)由于滲瀝液水質(zhì)波動(dòng)變化較大，因此，要求處理工藝需要有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。特別是要重點(diǎn)考慮隨著填埋年限的增長(zhǎng)，滲瀝液的可生化性的大幅下降以及碳氮比的失調(diào)。（3） 高COD、BOD 去除能力填埋場(chǎng)滲瀝液COD 濃度高達(dá)4000-20

17、000mg/l，而國(guó)家環(huán)保政策對(duì)滲瀝液處理出水水質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，因此處理工藝需要具備極高的有機(jī)污染物去除能力。（4） 高效脫氮能力填埋場(chǎng)滲瀝液氨氮濃度一般從數(shù)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(shù)十至數(shù)百倍，并且由于本項(xiàng)目執(zhí)行GB16889-2008標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)出水氨氮和總氮的排放要求極為嚴(yán)格，要求處理工藝對(duì)氨氮的去除率達(dá)到99%以上。（5） 處理設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，操作管理簡(jiǎn)便；（6） 處理過(guò)程安全、無(wú)污染；1.11 蘇膜爾碟管式反滲透技術(shù)介紹Disc Tube膜柱（“DT膜柱”）是平板膜柱技術(shù)中的最先進(jìn)產(chǎn)品。此膜柱由壓力外殼、中心拉桿固定的圓形壓盤(pán)片構(gòu)成。 八角形膜片布

18、置在兩個(gè)盤(pán)片之間。 膜片由兩片濾膜組成，這兩片濾膜通過(guò)超聲波焊接密封且中間采用分離層分離。DTRO高壓反滲透膜是實(shí)現(xiàn)淡水和雜質(zhì)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(yōu)異的化學(xué)性能被選為碟片式膜片的材質(zhì)。廢水在進(jìn)水泵增壓獲得初步壓力并經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器過(guò)濾后即進(jìn)入高壓泵提供壓力，而循環(huán)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(tài)的離子等被截留在濃水側(cè)，透過(guò)的淡水被收集起來(lái)成為清潔的過(guò)濾液。DTRO膜組件構(gòu)造與傳統(tǒng)的卷式膜著截然不同，該組件構(gòu)造與傳統(tǒng)的卷式膜著截然不同，原液流道：碟管式膜組件具有專(zhuān)利的流道設(shè)計(jì)形式，采用開(kāi)放式

19、流道。料液通過(guò)入口進(jìn)入壓力容器中，從導(dǎo)流盤(pán)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(guò)8個(gè)通道進(jìn)入導(dǎo)流盤(pán)中，被處理的液體以最短的距離快速流經(jīng)過(guò)濾膜，然后180º逆轉(zhuǎn)到另一膜面，再?gòu)膶?dǎo)流盤(pán)中心的槽口流入到下一個(gè)導(dǎo)流盤(pán)，從而在膜表面形成由導(dǎo)流盤(pán)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(jìn)料端法蘭處流出。DTRO組件兩導(dǎo)流盤(pán)之間的距離為3mm，導(dǎo)流盤(pán)表面有一定方式排列的凸點(diǎn)。這種特殊的水力學(xué)設(shè)計(jì)使處理液在壓力作用下流經(jīng)濾膜表面遇凸點(diǎn)碰撞時(shí)形成湍流，增加透過(guò)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(xiàn)象，成功地延長(zhǎng)了膜片的使用壽命；清洗時(shí)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(jìn)水條件。 DTRO流態(tài)示意圖盤(pán)片/膜片相對(duì)位置示意圖滲透液從膜外側(cè)垂直進(jìn)入膜內(nèi)側(cè)得以分離，由濾膜分離的滲透液通過(guò)中心拉桿流出膜柱。濃縮液及滲透液的分離是借助盤(pán)片與膜片之間的密封圈實(shí)現(xiàn)的。采用碟管式反滲透膜處理垃圾滲濾液，具體如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1） 出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，不受滲濾液可生化性的影響由于碟管式反滲透技術(shù)分對(duì)污染的截留率很高，初期、中期、晚期的滲濾液均能穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，不受滲液可生化性、炭氮比等因素的影響，對(duì)于中期及晚期的老