车载式渗滤液应急处理设备用于填埋场渗滤液浓缩液减量试验

2022-10-10熊启明赵之理

化工设计通讯 2022年9期

王甲，熊启明，曾武，赵之理

（1.广州环保投资集团有限公司，广东广州 510030；2.广州环投设计研究院有限公司，广东广州 510030；3.广州环投环境服务有限公司，广东广州 510540）

垃圾填埋场渗滤液具有污染物成分复杂多变、有机污染物浓度高（COD浓度高）和氨氮浓度等特点。水中可生物降解的有机物随着填埋时间的延长被逐渐消耗，同时氨氮浓度也会升高，碳氮比进一步失衡，增加了垃圾渗滤液处理的难度。目前，膜生物反应器（MBR）+纳滤（NF）/反渗透（RO）工艺成为国内垃圾渗滤液处理的主流工艺[1]。但是膜处理工艺难以避免会产生浓缩液，浓缩液一般为处理量的20%左右[2]，极难降解且含盐量较高。浓缩液处理是渗滤液处理行业面临的难题，相关技术开发也成为渗滤液处理技术研究的一个热点。

目前垃圾填埋场渗滤液浓缩液[3-4]主要采用外运处置或填埋场回灌处置。随着环保要求的趋严，外运方式受阻，而回灌会导致渗滤液盐分累计和水质恶化问题。DTRO[5-6]具备承受压力高、产水率高、对进水污染要求低等优点，可作为浓缩液减量化[7-8]工艺。

1 试验情况

广州市某生活垃圾填埋场渗滤液处理站，采用MBR+NF/RO主工艺，项目已实施，目前处于正常运营阶段，为探寻浓缩液可行技术，采用车载式渗滤液应急处理设备开展本次减量化试验。

1.1 设计进水水质和出水标准

垃圾填埋场的浓缩液特点是高污染性，属于高浓度有机废水，其主要污染物为BOD5、CODCr、NH3-N及SS等。设计进水水质如表1所示。

表1 污水进水水质

出水执行《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889—2008）的标准（表2）。

表2 出水水质标准

1.2 工艺流程及说明

工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

车载式渗滤液应急处理设备主要包括预处理系统（原水罐、砂滤器、保安过滤器）、膜系统（两级DTRO）及脱气塔。其中DTRO设备选型为：膜片材质聚酰胺工业抗污染RO膜，氯化钠的截留率平均值≥98%，膜组件面积9.405m2/支，进料流量每支膜0.6～1.2m3/h，进水SDI最大20，耐压90bar。一级与二级DTRO设计参数如表3～表4所示。

表3 一级DTRO设计参数

表4 二级DTRO设计参数

进水为填埋场浓缩液，组成成分复杂，含有钙、镁、钡、硅等难溶盐，这些难溶盐经高压膜浓缩后，存在超过其溶解度条件而在膜表面产生结垢现象。为有效防止碳酸盐类无机盐结垢，需要在原水罐中进行pH调节预处理，通过计量泵投加酸调节pH在6.1～6.5。

原水罐出水经泵送进入一级DTRO系统，经高压分离后产水进入二级DTRO系统，浓缩液外排后续处理。经过二级DTRO系统后出水经脱气塔后达标排放，二级浓缩液的水质远好于进水，为了提高系统产水率，将二级浓缩液回流至原水罐。由于浓缩液中含有一定的溶解性气体，而分渗透膜可以分离溶解性离子而不能脱除溶解性气体，可能导致出水pH指标过低，采用脱气塔去除出水中溶解的酸性气体后使得pH回升至标准范围内。

1.3 分析方法

pH：玻璃电极法（GB/T 6920—1986）；色度：水质色度的测定（GB/T 11903—1989）；氨氮：纳氏试剂比色法（HJ 535—2009）；总氮：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）；生化需氧量：稀释与接种法（HJ 505—2009）；化学需氧量：重铬酸钾法（HJ/T 11914—1989）。

2 项目运行情况

设备自投入使用后，系统均能稳定运行，由于浓缩液进水硬度过大，高达5 000mg/L，导致系统运行清洗频次较高，平均2～3d清洗一次，现以一个清洗周期内运行数据作为分析。

2.1 电导率分析

由图3可知，进水为浓缩液，其电导率较高，高达60 000μS/cm左右，表明进水中的盐浓度较高，进水水质符合典型的填埋场渗滤液浓缩液特点[9]。经过车载式渗滤液应急处理设备减量浓缩后，最终浓缩液的电导率高达90 000μS/cm左右，且电导率在清洗周期内保持稳定，盐分在DTRO截留下进一步浓缩富集效果明显。

图3 进水电导率和浓缩液电导率的变化曲线

由图4可知，在进水电导率高达60 000μS/cm下，产水电导率基本稳定在200μS/cm以下，系统对电导率的截留率高达99.7%以上，电导率截留效果良好，使得大量的盐分进一步截留至浓缩液部分。

图4 进水电导率、产水电导率和电导率截留率变化曲线

2.2 产水率分析

由图5可知，进水基本稳定在4.2t/h左右，出水较为稳定，达到1.7t/h左右，总体的产水率与进水水质相关，由于进水水质较差，电导率高达60 000μS/cm，所以系统的平均产水率仅为41%。此外，产水率也随着进水量波动而波动。在运行43h后，产水量出现明显下降趋势，产水率也从高于40%下降至34%左右，主要是由于进水浓缩液硬度过高，高达5 000mg/L，导致系统较易结垢进而使系统产水率下降，需要进行清洗工作以恢复产水率。