吨垃圾渗滤液两级DTRO设计方案Word文档格式.docx
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（1）《生活垃圾填埋污染控制标准》[GB16889-2008]
（2）《生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理设备》（CJ／T279-2008）
（3）《城市生活垃圾卫生填埋场技术规范》（CJJ17-2004）
（4）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
（5）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
（6）《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
（7）《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规范》（CJJ60-94）
（8）《环境空气质量标准》（GB3095－1996）
（9）《恶臭污染物排放标准》（GB14554－1993）
（10）《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）
（11）《污水综合排放标准》（GB8978－1996）
（12）《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》[CJJ17-2004]
（13）《城市环境卫生设施设置标准》[CJJ27-2005]
（14）《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》[GB/T18772-2002]
（15）《城市垃圾转运站设计规范》[CJJ47-2006]
（16）《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》[2001]
（17）《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规范》[CJJ93-2003]；
（18）《生活垃圾卫生填埋场环境监测技术标准》[CJ/T3037-1995]；
（19）《城市环境卫生设施规划标准》[GB50377-2003]；
（20）《污水综合排放标准》[GB8978-1996]；
（21）《地下水质量标准》[GB/T14848-93]；
（22）《环境空气质量标准》[GB3095-1996]；
（23）《恶臭污染物排放标准》[GB14554-93]；
（24）《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》[CJ/T18-1999]；
（25）《办公建筑设计规范》[JGJ67-2006]；
（26）《给水排水工程结构设计规范》[GB50069-2002]；
（27）《建筑抗震设计规范》[GB50011-2001]；
（28）《建筑设计防火规范》[GB50016-2006]；
（29）《钢制压力容器》（GB150）；
（30）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052）；
（31）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054）；
注：
上述规范标准如有更新，以最新版本为准
二．设计规模及设计水质
1．设计规模
本工程设计日处理垃圾渗滤液2000吨，设计富余系数1.1。
2．设计进水水质
垃圾填埋场的渗沥液原水水质的变化范围大，我们根据本项目垃圾填埋场所在区域其它填埋场渗滤液的水质特点，结合招标文件要求系统应具备一定的抗冲击负荷的能力，将渗滤液进水水质按如下指标进行设计：
项目
设计进水水质
CODcr（mg/l）
≤15000
BOD5（mg/l）
≤8000
NH3－N（mg/l）
≤1200
TN（mg/l）
≤1500
SS（mg/l）
≤800
pH值
≤6～9
电导率（μS/cm）
水温（℃）
10-35
说明：
客户的水质数据仅提供了COD约在15000mg/L，其余未提供，本方案设计的水质供参考。
2．设计出水水质
根据本项目要求，渗沥液处理后出水及浓水水质大致如下：
透过液水质
浓缩液水质
450~600
50000~70000
75~150
15000~18000
161~230
8500~10000
175~250
9000~11000
100~500
6-8
〈2000
50000~60000
以上设计产水水质等为预计，具体应根据原水水质情况而定。
三．垃圾填场渗滤液特点分析
1．渗沥液的水量特点
垃圾渗沥液的主要来源有：
（1）降水的渗入：
降水包括降雨和降雪，它是渗滤水产生的主要来源。
（2）外部地表水的流入：
这包括地表径流和地表灌溉。
（3）地下水的渗入：
当填埋场内渗滤水水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。
（4）垃圾本身含有的水分：
这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。
（5）垃圾在降解过程中产生的水分：
垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。
由以上渗沥液来源分析可知，垃圾渗滤水的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面径流、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等，因此渗沥液的水量特点总结如下：
（1）受多种因素影响，特别是降雨量因素，渗沥液水量波动较大；
（2）对于同一地区填埋场，其单位面积的年平均产生量在一定范围内变化；
（3）对于同一地区填埋场，其渗沥液年内不同季节波动量较大。
2．渗沥液的水质特点
由于国内垃圾一般采用混合收集和混合填埋的方式，垃圾组份复杂多变，各地区垃圾渗沥液的性质变化范围较大，受填埋物种类、填埋方法、填埋场规模以及填埋周期、天气变化等各种因素的影响，尤其是在降水量大的地区，由于降雨时，大量雨水的冲刷，将填埋场内的污染物被雨水淋洗出来，使渗沥液水质恶化。
渗沥液的物质成分和浓度变化很大，取决于填埋废弃物的种类、性质、填埋方式、污染物的溶出速度和化学作用、降雨状况、填埋场场龄以及填埋场结构等。
但主要取决于填埋场的使用年限和填埋场设计构造。
四、五年以下为初期填埋场，填埋场处于产酸阶段，渗沥液中含有高浓度有机酸，此时BOD5、TOC、营养物和重金属的含量均很高、NH3-N浓度相对较低，但可生化性较好，且C/N比协调，相对而言，此阶段的渗沥液较易处理。
五年至十年为成熟填埋场，随着时间的推延，填埋场处于产甲烷阶段，COD和BOD浓度均显著下降，但B/C比下降更为明显，可生化性变差，而NH3-N浓度则上升，C/N比相对而言不甚理想，此一时期的垃圾渗沥液较难处理。
十年以上为老龄填埋场，此时COD、BOD均下降到了一个较低的水平，B/C比处于较低的水平，C/N比处于不协调，虽然此阶段污染程度显著减轻，但远远达不到直接排放的要求，随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，COD不断下降，难以再进行生化处理。
综上所述，垃圾填埋场渗沥液水质具有如下特点：
（1）污染物成份复杂、水质波动较大。
由于垃圾组份复杂，渗沥液中的污染物成份复杂。
渗沥液的污染成分包括有机物、无机离子和营养物质。
其中主要是氨氮和各种溶解态的阳离子、重金属、酚类、可溶性脂肪酸及其它有机污染物。
水质波动主要受两个因素影响：
填埋时间和气候因素。
填埋时间是影响渗沥液水质的主要因素之一。
填埋初期渗沥液BOD/COD一般在0.4~0.6。
但随着填埋时间的增加，垃圾层日趋稳定，垃圾渗沥液中的有机物浓度降低，可生化性差的相对分子质量大的有机化合物占优势，BOD/COD比降低即可生化性降低，同时渗沥液中的氨氮浓度在填埋堆体的稳定化过程中将逐渐增加，C/N比下降，即使在同一年内，由于季节和气候的变化也会造成渗沥液水质波动变化较大，垃圾渗沥液的这一特性是其它污水无法比拟的，造成了处理和处理工艺选择的难度大，因此，渗沥液处理系统要有很强的抗冲击负荷能力。
（2）有机物浓度高即COD、BOD浓度高。
垃圾渗滤水中的BOD和COD浓度最高可达几万mg/l，但随填埋时间的推将逐步降低，即使如此，仍然达到几千mg/l，相对其它废水而言仍然较高。
并且渗沥液中含有大量的腐殖酸，采用传统的生化处理工艺，很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗沥液中的COD中将近有500～600mg/l无法用生物处理的方式处理。
而对于新填埋场渗沥液来讲则可生化性较好，但污染物浓度如COD浓度较高。
（3）氨氮浓度高。
氨氮浓度随填埋时间的增加而相应增加，渗沥液中的氮多以氨氮形式存在氨氮含量高垃圾渗滤水中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加。
（4）重金属离子浓度和盐份含量高。
生活垃圾单独填埋时，重金属含量会较低；
但与工业废物或污泥混埋时，重金属含量和盐份会很高，采用生化处理会因为含盐量过高会对生化产生抑制毒害作用。
造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。
四．渗滤液处理工艺的选择
1．对工艺的基本要求
鉴于渗沥水的上述特点，对于填埋场渗沥液处理工艺而言，设计以及工艺的选用需要满足以下条件：
（1）满足水量变化的特点
对于任何已经选定规模的水处理工艺而言，其处理能力均有水量处理上限的问题，因此，在设计工艺应具备较大的抗水力冲击负荷能力适应较大的水量波动；
（2）抗水质冲击负荷能力强
由于渗沥液水质波动变化较大，因此，要求处理工艺需要有极强的抗冲击负荷能力。
特别是要重点考虑随着填埋年限的增长，渗沥液的可生化性的大幅下降以及碳氮比的失调。
（3）高COD、BOD去除能力
填埋场渗沥液COD浓度高达4000-20000mg/l，而国家环保政策对渗沥液处理出水水质要求越来越严格，因此处理工艺需要具备极高的有机污染物去除能力。
（4）高效脱氮能力
填埋场渗沥液氨氮浓度一般从数百到几千mg/L不等，与城市污水相比，垃圾渗沥液的氨氮浓度高出数十至数百倍，并且由于本项目执行GB16889-2008标准，对出水氨氮和总氮的排放要求极为严格，要求处理工艺对氨氮的去除率达到99%以上。
（5）处理设施运行稳定，操作管理简便；
（6）处理过程安全、无污染；
2．碟管式反渗透技术介绍
DTRO技术于1982年在德国发明并开始使用碟管式反渗透技术，主要用于垃圾渗滤液处理项目和海水淡化项目，并于1986年取得了DTRO技术的全球专利保护权。
因为DTRO技术在处理渗滤液上的的优越性，DTRO在全世界的垃圾渗滤液处理市场上取得了很大的成功。
截止到目前DTRO已经拥有超过200多个垃圾渗滤液项目业绩和超过1800个船用海水淡化设备的项目业绩。
嘉戎科技（厦门）有限公司于2009年引进碟管式反渗透技术，在消化吸收国外技术的基础上结合国内渗滤液水质的特点进行创新优化，成功应用于垃圾渗滤液的处理，截止到目前嘉戎科技已经拥有超过30个垃圾渗滤液项目业绩。
碟管式反渗透简称DTRO，是一种创新的反渗透膜技术，该组件构造与传统的卷式膜着截然不同，原液流道：
碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中（如图1所示），被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180º
逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘（如图2所示），从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。
DTRO组件两导流盘之间的距离为3mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。
这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜包的使用寿命；
清洗时也容易将膜包上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于恶劣的进水条件。
透过液流道：
过滤膜包由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架（如图2），使通过膜包的净水可以快速流向出口。
这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，中心开孔，为净水出口。
渗透液在膜包中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道（如图2）。
透过液从膜包到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜包均相等。
图1：
碟管式膜组件流道示意图
焊接边
图2：
DT膜包和导流盘
采用碟管式反渗透膜处理垃圾渗滤液，具体如下技术优点：
（1）出水稳定达标，不受渗滤液可生化性的影响
由于碟管式反渗透技术分对污染的截留率很高，初期、中期、晚期的渗滤液均能稳定达到排放标准，不受渗液可生化性、炭氮比等因素的影响，对于中期及晚期的老垃圾场渗滤液有着很大的优势；
（2）投资及运行费用低
在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它工艺，碟管式反渗透技术工艺流程最短，能耗最低，投资及运行费用低。
在同样可以达到新标准的处理工艺中，两级DTRO的运行费用要远低于其它处理工艺。
（3）膜使用寿命长
DTRO组件具备3mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生。
DTRO膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。
DTRO的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜包寿命。
实践工程表明，在渗液原液处理中，一级DTRO膜包寿命可长达3年，甚至更长，二级DTRO寿命长达5年以上，这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。
（4）膜组件易于维护
DTRO膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DTRO组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜包及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜包及导流盘而不影响DTRO膜组件的使用，这是其它形式膜组件所无法达到的。
（5）过滤膜包更换费用低
DTRO组件内部任何单个部件均允许单独更换。
过滤部分由多个过滤膜包及导流盘装配而成，当过滤膜包需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜包仍可继续使用，这最大程序减少了换膜成本，这是卷式、中空纤维等其它形式膜组件所无法达到的，比如当卷式膜出现补丁、局部泄漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。
DTRO膜系统作为一种膜分离工艺相对传统的生化工艺具有如下优势：
（1）运行灵活
DTRO膜系统作为一套物理分离设备，操作十分灵活，可以连续运行，也可间歇运行，还可以调整系统的串并联方式，来适应水质水量的要求；
（2）建设周期短，调试、启动迅速
DTRO膜系统的建设主要为机械加工，附以配套的厂房、水池建设，规模很小，建设速度快。
设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成；
（3）自动化程度高，操作运行简便
DTRO膜系统为全自动式，整个系统设有完善的监测、控制系统，PLC可以根据传感器参数自动调节，适时发出报警信号，对系统形成保护，操作人员只需根据操作手册查找错误代码排除故障，对操作人员的经验没有过高的要求；
（4）占地面积小
DTRO膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小；
3．工艺选择
DTRO工艺处理本项目渗滤液的优势主要表现在以下几个方面：
（1）可以适应填埋场不同填埋阶段的渗滤液水质，不受可生化性影响，出水水质稳定；
（2）出水水质好，不受C/N比影响，总氮和重金属可轻松达标，完全满足新标准要求；
（3）系统运行灵活，启动快，维护方便；
（4）运行费用低，自动化程度高，操作简单。
本项目采用单级DTRO的核心处理工艺，能满足项目设计水质的要求。
五．工艺设计
1．工艺流程
调节池渗滤液经泵提升至渗滤液原水储罐，进行pH值调节、砂滤器、保安过滤器等简单预处理后，进入单级DTRO，经DTRO处理后产生的透过液排放，浓缩液排至浓缩液储池等待进一步处理DTRO工艺整体处是流程如下图所示：
2．水量平衡计算
2000吨/天单级DTRO水量平衡图（分4套设备，单套处理量500吨/天）
原水电导率≤15000μs/cm，温度≥15℃，总回收率≥80%，即最终出水≥1600m3/d。
（上图中按此值进行计算）
3．工艺流程描述
（1）预处理
渗滤液pH值随着厂龄的增加、环境等各种条件的变化而变化，其组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐，这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩，当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象。
而调节原水pH值能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢，故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。
同时为了减少渗滤液中悬浮物对膜造成污染，需对原水中的悬浮物进行预处理。
原水从调节池由泵输送至原水储罐之前，先通过蓝式过滤器除去进水中的可能带入的颗粒物质，蓝式过滤器过滤孔径为1.0mm。
经蓝式过滤器的出水经进入砂滤器，砂滤器设计三台，二用一备，并联运行，其过滤精度为50μm。
砂滤器进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar的时候须执行反洗程序。
砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量，对一般的垃圾填埋场，砂滤器反冲洗周期约100-150小时左右，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100-150小时后若压差未超过2.5bar也进行反冲洗，以避免石英砂的过度压实及板结现象，两者以先到时间为自动激活砂滤反洗时间。
砂滤再生一台一台进行，每次再生一台，水洗采用原水清洗；
气洗使用反洗风机产生的压缩空气。
经砂滤器后的出水进入原水罐，在渗滤液进入原水罐的同时，从酸储罐添加酸调节pH值。
与此同时，回流搅拌泵开始工作进行回流混合，达到均衡pH值的目的。
系统原液储罐回流管路设pH值传感器，PLC判断原水pH值并自动调节计量泵的频率以调整加酸量，最终使进入反渗透前的原液pH值达到6.1-6.5。
如果原水pH在此范围内则不需要加酸调节。
渗滤液调节池的进水泵应避免悬浮物进入膜系统，从而引起砂滤器的堵塞。
（2）DTRO单元
膜系统为单级反渗透，第一级反渗透需要从芯式过滤器后进水，第二级反渗透处理第一级透过水。
由于系统较大，因此设计为4套DTRO设备，每套处理能力为500m3/d，公共供料系统为公用。
原水储罐的出水，由DTRO进水泵给DTRO设备供水，首先进入芯滤增压泵，滤芯增压泵出水进入芯式过滤器进一步去除渗滤液中的悬浮物，设备配有芯式过滤器3台，二用一备，其进、出水端都有压力传感器，自动检测压差，当压差超过2.0bar的时候系统提示更换滤芯。
芯式过滤器过滤的精度为10μm为膜柱提供最后一道保护屏障。
为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象，有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。
添加量按原水中难溶盐的浓度确定。
经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵，高压泵设2台并联运行。
DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。
经高压泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱，抗污染性强的优点，对渗沥液的适应性很强，膜寿命延长到3年以上。
一级反渗透系统设多段运行，各段处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。
膜柱最终出水分为两部分：
一级浓缩液和一级透过液。
浓缩液端有一个伺服机控制阀，用于控制膜组内的压力，以产生必要的产水回收率。
一级透过液进入二级高压泵等待二级DTRO进一步处理。
一级浓缩液排入浓缩液储池，等待回灌或外运处置。
3）清水脱气及pH值调节
由于渗沥液中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求，经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。
由于出水经脱气塔脱气处理，只需加微量的碱液即能达到排放要求。
4）设备的冲洗和清洗：
膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。
系统冲洗：
膜组的冲洗在每次系统关闭时进行，在正常开机运行状态下需要停机时，一般都采取先冲洗后再停机模式。
系统故障时自动停机，也执行冲洗程序。
冲洗的主要目的是防止渗滤液中的污染物在膜包表面沉积。
冲洗分为两种，一种是用渗滤液冲洗，一种是清水冲洗，两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为2－5分钟。
化学清洗：
为保持膜包的性能，膜组应该定期进行化学清洗。
清洗剂分酸性清洗剂和碱性清洗剂两种，碱性清洗剂的主要作用是清除有机物的污染，酸性清洗剂的主要作用是清除无机物污染。
操作人员需要定期给储罐添加清洗剂，设定清洗执行时间，需要清洗的时候系统可自动执行。
清洗剂
污染物类型
清洗剂A（酸性）
酸性清洗剂，用于碳酸钙、铁盐、无机胶体，以及硫酸盐等难溶性无机盐
清洗剂C（碱性）
碱性清洗剂，用于脂肪、腐殖酸、有机物、胶体等
在清洗时，清洗剂溶液在膜组系统内循环，以除去沉积在膜包上的污染物质，清洗时间一般为1－2个小时，但可以随时终止。
清洗完毕后的液体排出系统到调节池。
膜组的化学清洗由计算机系统自动控制，可在计算机界面上设定清洗参数。
清洗方案及周期
清洗时间间隔的长短取决于进水中的污染物质浓度，当在相同进水条件下，膜系统透过液流量减少10%-15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值（DTRO组件进出压差为10-12bar）时需进行清洗，清洗方案及周期如下：
设备
清洗方案
清洗剂
浓度配比
温度
（℃）
时间
（min）
周期
（天）
一
级
碱洗
清洗剂C
3‰-1%
调至pH=10.5
35-38
60-120
5-10天
酸洗
清洗剂A
调至pH=3.5
10-20天
二
20天
40天
4．各工艺单元主要污染物去除率预测
DTRO对主要污染物的去除率主要取决于膜的截留率，膜的截留率主要与以下几个因素有关：
所选用膜本身的截留率；
污染物的组成及其分子量分布；
运行参数：
进水水温、操作压力、回收率等；
在渗滤液主要污染物的指标中，由于氨氮存在以游离氨（NH3）和离子氨（NH+4）形式存在的氮，其分子量也较小，所以膜对氨氮的去除率较其余几个指标相对较低，同时水中游离氨和离子氮组成比与渗滤液的pH值和温度，当pH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则氨盐的比例较高。
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