垃圾渗滤液处理方案设计.docx
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垃圾渗滤液处理方案设计
垃圾渗滤液
--电渗析法处理
试
验
方
案
报
告
杭州水处理技术研究开发中心有限公司
创新中心电驱动膜装备创新体
2017年1月
1.说明
1.1项目简介
企业名称：
浙江博世华环保科技有限公司
项目名称：
针对垃圾渗滤液反渗透浓水的处理工艺
1.2项目概况
本项目为浙江博世华环保公司提供的垃圾渗滤液，反渗透产生的渗滤液浓水，具有含盐量高，CODCr值低的特点，对于MBR、RO等工艺来说有一定的难度，且经济效益不划算。
2.试验背景
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。
渗滤液是液体在填埋场重力下流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水。
渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。
在当前的社会形势及压力下，对渗滤液的处理是势在必行！
电渗析技术在膜分离技术领域里是一项比较成熟的技术，已被广泛的应用于苦咸水、地下卤水的除盐淡化，是世界上某些地区生产淡水的主要方法之一。
由于新开发的膜具有高化学和热稳定性、良好的选择渗透性及抗污染能力的提升，且具有环保、节能、对原水的水质要求相对较低等优点，使得电渗析技术不仅局限于苦咸水脱盐，更被广泛地用于轻工、化工、冶金、造纸、医药及食品工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视。
例如化工领域中，工业废水的处理，主要有从酸液清洗金属表面所形成的废液中分离回收酸和金属；从电镀废水中分离回收重金属离子；从合成纤维废水中分离回收硫酸盐；从纸浆废液中分离回收亚硫酸盐等。
食品工业中，如牛奶脱盐制婴儿奶粉；葡萄糖酸脱盐纯化产品等。
医药行业中，如草甘膦母液脱盐；中医药有效成分萃取液脱盐等。
3.试验条件
3.1物料/水样水质描述
本污水主体为垃圾渗滤液，每天产生渗滤液浓水约230吨，水质颜色呈黄色，水中含有大量的钙镁离子，电导率：
46.4ms/cm，CODCr大于1000mg/L。
主要指标见下表：
序号
指标
单位
数值
产水合格指标
1
TDS
mg/L
>20000
<3000
2
Ga2+
mg/L
>2000
<200
3
Mg2+
mg/L
>1000
<100
4
Na+
mg/L
18920
700
5
Cl-
mg/L
>25000
<1500
6
CODCr
mg/L
>1000
<100
3.2试验设备
采用杭州水处理技术研究开发中心有限公司开发的电渗析小试设备开展试验，电渗析装置规格为100mm*200mm，膜堆对数5对。
试验设备如图1：
Figure1：
电渗析设备实物图（1为规格100mm*200mm的电渗析装置，2为直流稳压稳流电源，3为设备综合机架。
）
膜材料为富士均相阴阳离子交换膜。
膜堆电压为8V，操作条件见下表：
特别注意：
原水中含有大量钙镁离子，故系统过程中不能引入硫酸根离子，为避免沉淀，建议极液选择2%硝酸钠溶液。
操作条件
试验运行参数
物料操作流量
30L/h
操作电压
8V
极液操作流量
25L/h
每批次处理水样的量
1000mL
通过电导率仪间接检测水样中的TDS，通过国标法重铬酸钾法测定水样中有机物含量的多少。
通过测定电导率为5ms/cm，检测水样中的TDS为2620ppm；通过国标法重铬酸钾法测定当水样电导率小于3ms/cm时，检测水样中CODCr为89mg/L，符合厂家要求TDS<3000ppm，CODCr<100mg/L。
故在试验中选定电导率小于等于3ms/cm作为试验终点。
3.3设计思路
考虑到系统运行的稳定性，对于垃圾渗滤液的处理分两种方案：
方案一）：
RO浓水直接进入电渗析，处理至电导率3000us/cm，出水合格回用或排放。
浓水处理至电导率100ms/cm以上，转去上一段工艺。
可以考虑分两段电渗析处理，一级淡水处理出水电导率至10ms/cm后转至二段电渗析继续脱盐，最终处理至3000us/cm，处理合格的水可以回用及排放，浓水处理至含盐量大于8%回上一段工艺；对浓水进一步浓缩，提高水利用率。
方案二）：
将RO浓水先经过阳离子交换树脂软化，降低钙镁离子含量后，进入电渗析系统，进入电渗析，处理至电导率3000us/cm，出水合格回用或排放。
浓水处理至电导率100ms/cm以上，转去上一段工艺。
两种方案比较见下表：
原理
优点
缺点
方案一
通过盐酸可以溶解钙镁离子形成的盐不溶物的性质，在长期运行的状态下，对装置进行酸清洗，恢复电渗析装置的性能
操作便捷，成本低廉
在清洗过程中，不能用硫酸，不然会生成钙镁离子的硫酸盐，更难清洗，甚至导致设备失效
方案二
通过钠型离子交换树脂柱，通过离子交换的作用将大部分该镁离子去除
前期的处理，有利于后期膜堆的稳定运行
需要大量树脂，再生困难，设备投资巨大
3.4设计水量及能耗
经规格为100mm*200mm的小试设备试验得到数据：
当电导率降至3000us/cm以下，料液CODCr值降至100mg/L以下，
处理量：
小试设备（膜面积按0.1m2算）每小时处理1.2L，折算成单位面积处理量为12L/h·m2。
能耗估算:
在操作电压为8V，平均电流为4.7A，小试设备处理1.2L/h时，计算得到能耗为11.75W（P=UI=2.5*4.7，（除去电极电压5.5V）），则处理1吨需要9.8kw·h.
4.工艺说明
4.1工艺特点
本污水采用电渗析工艺来处理反渗透的浓水，可以进一步提升浓水浓度，大大减少浓水的体量，使得产生的淡水更多，提高了经济效益；且工艺过程中无需添加药剂，不会产生二次污染物；无需添置其他工艺设备既能达到回用及排放标准，减少了用地面积，降低了工艺的复杂性。
4.2工艺流程图及说明
方案一：
一级一段电渗析
垃圾渗滤液经过RO浓缩后，RO浓水进入电渗析系统，由电渗析系统对浓水进行脱盐，淡水作为产水回用或排放；对浓水作进一步浓缩，使浓水含盐量大于4%回到上一段工艺。
一级二段电渗析
垃圾渗滤液经过RO浓缩后，RO浓水进入电渗析系统，由一级电渗析系统对浓水进行脱盐，将淡水电导率降至10ms/cm，进入二级电渗析系统，将淡水进一步降至电导率为2000us/cm，回用或排放；一级电渗析将浓水浓缩至含盐量大于8%，回到上一段工艺进行处理。
方案二：
软化床+电渗析
垃圾渗滤液经过RO浓缩后，RO浓水先进入软化系统软化（即钠型离子交换柱），出水在进入电渗析系统，由电渗析系统对浓水进行脱盐，淡水作为产水回用或排放；对浓水作进一步浓缩，使浓水含盐量大于4%回到上一段工艺。
5.结论
城市垃圾填埋场渗滤液，成分复杂，重金属、盐含量都很高，如果不经处理而直接排放，不仅会造成水体的不同性质和不同程度的污染，还会造成“土壤中毒”，影响工农业的生产，近而危害人类的健康。
使用均相膜电渗析设备垃圾渗滤液有以下优点：
1．工艺简单，操作便捷；
2．操作压力介于0.1～0.2Mpa之间，属于常压操作；
3．除盐适应性大，对于废水含不同盐种类、不同盐浓度都可以使用电渗析，并且浓水盐含量高，体量小，浓淡水浓差比超过20：
1；
4．预处理对水样水质要求不高；
5．易清洗，对于均相膜电渗析，膜堆污染时，容易清洗；
6．能耗低，运行成本为9.8kw.h/t。
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