DTRO膜工程設計與污染堵塞清洗方案

1、DTRO膜管式膜工程設計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，是專門用來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 膜片和水力導流盤疊放在一起， 用中心拉桿和端板進行固定， 然后置入耐壓套管中， 就形成 一個膜柱。有一級和兩級 DTRC處理系統(tǒng)，兩級 DTRC處理系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)、砂濾器、第 一級反滲透系統(tǒng)、第二級反滲透系統(tǒng)、滲濾液儲罐、硫酸儲罐、凈水儲罐、清洗劑儲罐、脫 氣塔等，也可根據(jù)水質(zhì)情況前端設置超濾系統(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R0膜片、導流盤、0型橡膠墊圈、

2、中心拉桿和耐壓套管所組成。膜片和導流盤間隔疊放，0型橡膠墊圈放在導流盤兩面的凹槽內(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。設計規(guī)模及設計水質(zhì)1.1設計規(guī)模本工程設計日處理垃圾滲濾液15噸，設計開機率90%滿負荷運行時日處理量可達 16.7噸以上。1.2設計進水水質(zhì)垃圾填埋場的滲瀝液原水水質(zhì)的變化范圍大，我們根據(jù)本項目垃圾填埋場所在區(qū)域其它填埋場滲濾液的水質(zhì)特點，將滲濾液進水水質(zhì)按如下指標進行設計：項目設計進水水質(zhì)CODcr( mg/l)w15000BOD (mg/l)w 5000NH3 - N ( mg/l )w 1200TN (mg/l )w 1500SS (mg/l )w

3、800pH值w 69電導率（S/cm）w20000水溫（C）15-351.3設計出水水質(zhì)滲瀝液處理后出水水質(zhì)執(zhí)行生活垃圾填埋場污染控制標準（GB16889-2008）中的一般地區(qū)標準，其出水水質(zhì)指標如下表中所示：骨口. 序號控制污染物排放濃度限值1色度（稀釋倍數(shù)）< 40mg/L2化學需氧量CODcr< 100mg/L3生化需氧量BOD5< 30mg/L4懸浮物SS< 30mg/L5氨氮NH-Nw 25mg/L6總氮TN< 40mg/L7總磷w 3mg/L8糞大腸菌群數(shù)w 10000個/L9總汞w 0.001mg/L10總鎘w 0.01mg/L11總鉻w 0.1m

4、g/L12六價鉻w 0.05mg/L13總砷w 0.1mg/L14總鉛w 0.1mg/L污染源分析1.4垃圾填埋場滲濾液的來源垃圾填埋場滲濾液是由垃圾分解后產(chǎn)生的液體與外來水分滲入（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，形成的成分極為復雜的高濃度有機廢水。垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生及水量平衡，如下圖所示。蒸炭擴散水蒂土5入獲圖1.4-1垃圾填埋場水量平衡示意圖覆土層掩水垃圾展持水 、 Jg圾分解產(chǎn)生水從上圖可以看出，滲濾液的主要來源有：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：當填埋場內(nèi)

5、滲濾水水位低于場外地下水水位，并沒有設置防滲系統(tǒng)時，地下水就有可能滲入填埋場內(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）垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分：垃圾中的有機組分在填埋場內(nèi)分解時會產(chǎn)生水分。由以上滲瀝液來源分析可知，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施的設置 情況等。1.5垃圾填埋場滲濾液的特性垃圾滲濾液的性質(zhì)與垃圾的種類、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)也隨時間呈高度的動態(tài)變化關(guān)系，主要取決于垃圾場的使用年限和取樣時填埋場所

6、處的階段。其特征主要體現(xiàn)在以下方面：1）有機污染物種類繁多，水質(zhì)復雜垃圾滲濾液中含有大量的有機物，主要有77種，含量較多的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等。一般而言，垃圾滲濾液中的有機物可分為三類：低分子量 的脂肪酸類、中等分子量的灰黃霉酸類物質(zhì)；腐殖質(zhì)類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CO濃度最高可達每升幾萬毫克，其產(chǎn)生主要是在酸性發(fā)酵階段， pH值達到或略低于 7, BOD與 CODb匕值介于 0.5-0.6 之間；一般而言， COD BOD BOD/COD 比值隨垃圾填埋場的“年齡”增長而降低，堿度則上升。3）水質(zhì)水量變化大垃圾滲濾液

7、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2000mg/L左右，氨氮含量過高會影響微生物的活性，降低生物處理的效果。5）金屬離子種類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)，也與垃圾填埋時間密切相關(guān)。6）營養(yǎng)元素比例失衡滲濾液中后期，氨氮含量較高，而BOD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，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)律在同一填埋場中，滲濾

8、液性質(zhì)及其化學組成隨時間呈高度相關(guān)，如圖1.6-1填埋場穩(wěn)定化過程中滲濾液水質(zhì)的變遷所示。在填埋初期，滲濾液中的有機酸濃度較高，而揮發(fā)性有機酸占有量不到1%隨著時間的推移，揮發(fā)性脂肪酸的比例增加。在填埋場酸化階段，滲濾液pH值較低，而BOD TOCCOD營養(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，甚至更高，而BOD TOC COD營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬的含量明顯降低。圖1.6-1填埋場穩(wěn)定化過程中滲濾液水質(zhì)的變遷I -初始調(diào)整階段；H -過渡階段；川-酸化階段；W -甲烷發(fā)酵階段；V -成熟階段1.7影響滲濾液成分和性質(zhì)的因素對于特定的垃圾填埋場，其滲濾液的成分和性質(zhì)不僅與氣候、

9、水文條件有關(guān)，還與垃圾成分、填埋場結(jié)構(gòu)、填埋時間等密不可分。1）垃圾成分對滲濾液性質(zhì)的影響由于滲濾液中的有機污染負荷主要來自城市生活垃圾中有機廢物的含量，因此，生活垃圾中有機廢物的含量，特別是廚余垃圾的含量對垃圾滲濾液的成分有著很大的影響。2）垃圾填埋場結(jié)構(gòu)對滲濾液性質(zhì)的影響填埋場的結(jié)構(gòu)直接影響到滲濾液的生物降解及穩(wěn)定化進程。填埋場結(jié)構(gòu)分為厭氧填埋、 好氧填埋及準好氧填埋三種型式，垃圾填埋場結(jié)構(gòu)的不同直接影響到填埋場滲濾液的降解速 度，使?jié)B濾液的水質(zhì)有較大的差別。3）垃圾填埋方式對滲濾液性質(zhì)的影響垃圾填埋方式對滲濾液的水質(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

10、，限制外來水進入填埋場，由此可推遲垃圾中有機成分的降解作用，使?jié)B濾液的濃度降低，延長滲濾液的產(chǎn)生時間；而在垃圾的透水性能相同時，填埋場越深， 滲濾液在填埋場內(nèi)滯留時間越長，滲濾液所含組分的濃度越高。4）填埋時間對滲濾液性質(zhì)的影響垃圾填埋后，隨著填埋時間的增長，垃圾中有機物的降解速率、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)在不同填埋時間內(nèi)是不同的。圖1.7-1為國內(nèi)某垃圾填埋場新舊填埋場滲濾液成分對比，圖1.7-21.7-3為行業(yè)有關(guān)研究滲濾液特征隨填埋場填埋年限的變化規(guī)律統(tǒng)計。由圖中數(shù)據(jù)可清楚地看出， 滲濾液中主要污染物指標隨填埋場填埋年限增長而變化的規(guī)律。舊垃圾滲濾液成分新

11、垃圾滲濾液成分mg/L圖1.7-1新舊垃圾滲濾液成分對比表pH變化規(guī)律填埋年限口lJ大于10年5-10 年小于5年46810pH值圖1.7-2垃圾滲濾液pH及COD直隨填埋年限變化規(guī)律填埋年限B/C比圖1.7-3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，填埋場處于產(chǎn)酸階段，滲瀝液中含有高濃度有機酸，此時BOD TOC營養(yǎng)物和重金屬的含量均很高、NH3-N濃度相對較低，可生化性較好，且C/N比協(xié)調(diào)，相對而言，此階段的滲瀝液較易處理。五年至十年為成熟填埋場，隨著時間的推延， 填埋場處于產(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

12、，而NH-N濃度則上升，C/N比相對而言不甚理想，此一時期的垃圾滲瀝液較難處理。 十年以上為老齡填埋場，此時COD BOD均下降到了一個較低的水平，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，但遠遠達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，難以再進行生化處理。1.8垃圾滲濾液的危害垃圾在運輸、堆放、填埋過程中，由于厭氧發(fā)酵、有機物分解、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，形成了成分極為復雜的高濃度有機廢水垃圾滲濾液； 未經(jīng)處理的垃圾滲濾液流經(jīng)地表或滲入地下水后，將對環(huán)境造成嚴重的二次污染。1）垃圾滲濾液對地表水、地

13、下水的危害垃圾滲濾液屬高濃度有機廢水，由于其所含有機污染物濃度高，流動緩慢，滲濾液持續(xù)時間長，如果填埋場不能采取良好的滲濾液收集、導排、處理等措施，一旦進入地表水體或滲入地下水，都會對水體造成嚴重的污染，其對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的工程措施及管理等。2）垃圾滲濾液對土壤的危害垃圾填埋場防滲工程措施采取不當時或沒有采取防滲措施時，滲濾液會滲入土壤，如果其滲入速度超過了凈化速度，則會破壞自然動態(tài)平衡，導致土壤正常功能的失調(diào)，土壤質(zhì)量下降，嚴重的會造成土壤使用功能下降或喪失。1.9滲瀝液的水質(zhì)特點綜上所述，垃圾填埋場滲瀝液水質(zhì)

14、具有如下特點：(1) 污染物成份復雜、水質(zhì)波動較大。由于垃圾組份復雜，滲瀝液中的污染物成份復雜。滲瀝液的污染成分包括有機物、無機離子和營養(yǎng)物質(zhì)。其中主要是氨氮和各種溶解態(tài)的陽離子、重金屬、酚類、可溶性脂肪酸及 其它有機污染物。水質(zhì)波動主要受兩個因素影響：填埋時間和氣候因素。 填埋時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/COD一般在。但隨著填埋時間的增加，垃圾層日 趨穩(wěn)定，垃圾滲瀝液中的有機物濃度降低，可生化性差的相對分子質(zhì)量大的有機化合物占優(yōu)勢，BOD/COD比降低即可生化性降低，同時滲瀝液中的氨氮濃度在填埋堆體的穩(wěn)定化過程中將逐漸增加，C/N比下降，即使在同一年內(nèi)，由于季節(jié)

15、和氣候的變化也會造成滲瀝液水質(zhì)波 動變化較大，垃圾滲瀝液的這一特性是其它污水無法比擬的，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)要有很強的抗沖擊負荷能力。(2) 有機物濃度高即 COD BOD濃度高。垃圾滲濾水中的BOD和COD濃度最高可達幾萬 mg/l，但隨填埋時間的推移將逐步降低， 即使如此，仍然達到幾千mg/l，相對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甚至一級標準以下，一般來講，滲瀝液中的COD中將近有500600mg/l無法用生物處理的方式處理。而對于新填埋場滲瀝液來講則可生化性較好，但污染物濃度如COD濃度較高。

16、(3) 氨氮濃度高。氨氮濃度隨填埋時間的增加而相應增加，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。生活垃圾單獨填埋時， 重金屬含量會較低； 但與工業(yè)廢物或污泥混埋時，重金屬含量和鹽份會很高，采用生化處理會因為含鹽量過高會對生化產(chǎn)生抑制毒害作用。造成啟動困難， 運行不穩(wěn)，甚至無法運行。滲濾液處理工藝的選擇1.10對工藝的基本要求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(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題，因此

17、，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(zhì)沖擊負荷能力強由于滲瀝液水質(zhì)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(diào)。（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(huán)保政策對滲瀝液處理出水水質(zhì) 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(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，并且由于本項目執(zhí)行GB16889-2008標準，對

18、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鳩上。（5）處理設施運行穩(wěn)定，操作管理簡便；（6）處理過程安全、無污染；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)中的最先進產(chǎn)品。此膜柱由壓力外殼、中心拉桿固定的圓形壓盤片構(gòu)成。八角形膜片布置在兩個盤片之間。膜片由兩片濾膜組成，這兩片濾膜通過超聲波焊接密封且中間采用分離層分離。DTR O高壓反滲透膜是實現(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)異的化學性能被選為碟片式膜片的材質(zhì)。廢水在進水泵增壓獲得初步壓力并經(jīng)過保安過濾器過濾后即進入高壓泵提供壓力，而循

19、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)，透過的淡水被收集起來成為清潔的過濾液。DTRO1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(jīng)過濾膜，然后180o逆轉(zhuǎn)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

20、的雙” S”形路線，濃縮液最后從進料端法蘭處流出。DTROfi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(jīng)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(xiàn)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。1A0緊固蠟栓壓力容器一進水產(chǎn)水濃水導流板DTROK態(tài)示意圖盤片/膜片相對位置示意圖滲透液從膜外側(cè)垂直進入膜內(nèi)側(cè)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(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：（1） 出水穩(wěn)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(shù)分對污染的截留率很高，初期、中期、晚期的滲濾液均能穩(wěn)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