50吨二级DTRO渗滤液技术方案.docx

1、50吨二级DTRO渗滤液技术方案50吨/天垃圾渗滤液处理工程设计烟台金正环保科技有限公司2017年7月1.总论1.1项目概况 31.2设计依据 31.3设计原则 51.4设计范围 52.设计进出水指标 63.3对工艺的基本要求 84.工艺设计 84.1 DTROH艺介绍 84.2工艺路线及水量平衡计算 134.3工艺流程描述 144.4主要设备清单 165.19设备报价7.电气 197.1规范标准 197.2照明 207.3设备防雷接地 207.4电缆敷设 208. 自控设计 208.1控制系统的组成 208.2膜处理设备控制方案 209.系统运行工况 219.1环境条件 219.2电力条件

2、211.总论1.1项目概况本项目为垃圾填埋场垃圾渗滤液处理项目，渗滤液的产量为 50n3 /d。在本技术方案中，我们提供了一套日处理水量 50 m3两级碟管式反渗透(DTRO处理系统，用于渗滤液的净化处理。由于膜本身的特点，要求进水温度高于 5C,冬季渗滤液水温低于5C时停 止运行。出于对膜的保护，在冬季应保持渗滤液处理设备的室内温度高于 5C。设备完全自动控制，可实现实时监控，并对运行数据实时记录。本文件根据销售经理提供的有限信息设计， 为初步设计文件，将根据客户及销售经理提供的详细信息进行调整及优化。1.2设计依据(1)业主提供的相关资料(2)DTROS管式反渗透在欧洲等地多个项目成功的设

3、计、安装、调试、运 营和售后服务经验。(3)国家相关的设计规范及标准CJ/T279-2008生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理设备标准中华人民共和国环境保护法；中华人民共和国水污染防治法；中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法；污水综合排放标准GB8978-1996室外排水设计规范GB50014-2006“三废”治理设计手册；室外排水设计规范GB50014-2006建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 (2009版)；给水排水设计手册第二版；给水排水标准规范实施手册，建设部标准定额研究所(编制)；环境工程手册-水污染防治卷；给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069-2002给水排水

4、构筑物施工及验收规范 GB50141-2008工业企业噪声控制设计规范 GBJ87-1985;管道工程技术规程(CJJ/T155-2001)；不锈钢无缝钢管的机械性能(GB2270-80 ；不锈钢小直径钢管(GB/T3090-1982)；无缝钢管的分类及机械性能(YB231-70);管子和管路各附件的公称通径(GB1047-70 ；管子和管路各附件的公称压力和试验压力(GB1048-70 ；化工用硬聚氯乙烯管材(GB4419-84 ；钢管验收、包装、标志及质量证明的一般规定( GB/T2102-88)；衬胶钢管和管件(HG21501-92 ；衬塑(PP、PE PVC钢管和管件(HG20538-

5、92 ；压力容器法兰分类与技术条件(JB/T4700-2000)；钢制管路法兰技术条件(GB/T9124-2010)；管路法兰类型(JB/T75-94)；低压成套开关设备(GB/T7251-87)；低压电器外壳防护等级(GB4942.2-85)；旋转电机额定和性能(GB755-2002 ；电测量及电能计量装置设计技术规程(DL/T5137-2001);低压配电设计规范(GB50054-2011 ；碟管式反渗透高浓度处理设备(Q/DXTDF001-2006 ;1.3设计原则(1)要求占地面积小，工艺简单。(2)处理工艺先进，有较好的处理效果，确保运行稳定可靠，出水达标。(3)工艺先进，自动化程度

6、高：系统采用自动化控制，易于日常运行管理 与维护；同时考虑具备手动操作功能，便于检修维护。(4)处理工艺中要具有一定的抗冲击负荷能力的工程措施(对废液的水质、 水量随时间、季节的变化应有充分的考虑)。(5)运行成本经济合理，有利于节能降耗，降低运行费用，易于维护和管理；(6)废水处理工艺要求运行灵活，对水质和水量变化有很好的抗冲击负荷 能力，确保出水水质达到处理要求。(7)处理过程中产生的固体或液体废物采用回灌填埋的方式处理；(8)处理系统启动迅速，可以间歇运行。1.4设计范围本工程方案设计包括双级DTRO工艺段的工艺设计、设备设计及选型、电气自控设计本项目工程范围：(1)设备内部碟管式反渗透

7、系统内部配套管线、电缆连接，酸罐部分(不含 土建)；(2)专用工具及备品备件；(3)渗滤液处理设备移交后一年质保期内的免费售后服务；(4)操作人员培训； 以下项目不属本工程范围：(1)垃圾渗滤液调节池、浓缩液储池、清水池、酸罐基础等土建工程；(2)渗滤液处理设备电气箱与电源的电缆联接；(3)浓缩液的处理。2.设计进出水指标2.1设计处理水量本次处理规模按如下设计：废水来源：垃圾渗滤液设计处理水量为50t/d，设计回收率75%处理后废水减量至12.5 t/d 设计富余系数1.1倍，设计流量为2.3t/h 。2.2设计进水水质标准（其他水质信息不详）项目CODcr(mg/L)BOD(mg/L)NH

8、-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)pH值电导率（卩 s/cm）进水指标w15000w 8000w 2000w 2500w 50069w150002.3出水指标设计出水排放水质：根据设计要求，出水水质要求达到生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008中表2规定的排放标准:项目CODcr(mg/L)BOD(mg/L)NH-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)pH出水指标100302540306-93.水质特点3.1填埋场渗滤液的水质特点垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋 场使用年限等因素的影响，通常而言，具有如下特点：（1）渗滤液前

9、、后期水质变化大。渗滤液的水质变化幅度很大，它不仅体 现在同一年内各个季节水质差别很大， 浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限 的增加，水质特征也在不断发生变化，如渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年 限的增加而降低。通常在填埋初期，氨氮浓度较低，用生物脱氮就可去除渗滤液 中的氨氮，但随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加， CODf断下降，最好采用物化法处理。(2)有机物浓度高。垃圾渗滤液中的 CODcr和BOD浓度最高可达几万毫克/升，与城市污水相比，浓度非常高。高浓度的垃圾渗滤液主要是在酸性发酵阶 段产生，pH值略低于7,低分子脂肪酸的COD占总量的80鸠上，BOD与 COD：匕 值为0.5

10、0.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD与 COD：匕值将逐渐降低。(3)部分重金属离子含量高。垃圾渗滤液中含有十多种重金属离子，其中 铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高，据报道，有的填埋场铁的浓度可高达2000mg/l 左右，锌的浓度可达130mg/l左右，均超过一般的排放标准，需进行处理。(4)氨氮含量高。由于大部分填埋场为厌氧填埋，堆体内的厌氧环境造成渗滤中氨氮浓度极高，并且随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000 3000mg/l。当采用生物处理系统时，需采用很长的停留时间，以避免氨氮或其氧 化衍生物对微生物的毒害作用。(5)营养元素比例失调。一般的垃圾渗滤液中BODTP大都大于30

11、0,与微 生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以补给。 另一方面，老龄填埋场的渗滤液的 BODNH3-N却经常小于1,要使用生物法处理 时，需要补充碳源。(6)盐份含量高。填埋场渗滤液通常含有大量的盐份，总的含盐量通常高达10000mg/L以上，采用膜处理会由于渗透压过大造成产水率过低， 采用生化处 理会因为含盐量过高造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。(7)总氮以氨氮为主。由于填埋场的厌氧环境，硝化难以进行，使得渗滤 液中氮元素以氨氮为主，硝态氮极少，同时也意味着氨氮去除的同时总氮也被去 除。3.2本项目的水质特点填埋场按照填埋气组成等参数可以大致分为五个阶段，

12、第一阶段为好氧阶段，导气管中引出的气体主要为空气， 此时产生的渗滤液COD浓度较高，氨氮浓 度较低，可生化性较好；第二阶段为酸化阶段，垃圾堆体中以酸化反应为主，填 埋气主要为氮气、二氧化碳、氢气，渗滤液水质与第一阶段类似；第三阶段为不 稳定的产甲烷段，堆体中厌氧产甲烷菌开始逐渐成为优势菌种， 甲烷气体的比重 开始上升，渗滤液中的有机物开始下降，相反由厌氧分解蛋白质等含氮物质产生 的铵盐开始上升，渗滤液的可生化性下降；第四阶段为稳定的产甲烷阶段，填埋 气主要由二氧化碳和甲烷组成，渗滤液的可生化性已经比较差，易于生化的有机 物急剧下降，以挥发性有机酸 VFT（VFC表示；到最后一个阶段即结束阶段，

13、 垃圾中的有机物已经分解殆尽，此时的渗滤液已不具备可生化性。3.3对工艺的基本要求鉴于渗滤液的上述特点，在进行工艺选择时应考虑以下基本要求：（1） 应有很高的CODfc除能力；（2） 高负荷处理能力；（3） 能够适应不同季节渗滤液浓度的波动；（4） 渗滤液处理设施 必须能在冬季正常运行；（5） 工艺流程简单，占地少；（6） 在满足排放标准的前提下，选择投资最省、运行费用最低、效果最好 的处理技术；（7） 处理过程安全、无污染；（8） 处理设施运行稳定，操作管理简便；（9） 考虑目前渗滤液现状兼顾远期水质水量变化；4.工艺设计4.1 DTRO工艺介绍（1） DTROE艺简介DTROI技术即碟管式

14、膜技术，分为 DTR（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式 纳滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是 pall公司专门针对渗滤液 处理开发的。它的膜组件构造与传统的卷式膜有着截然不同的原液流道： 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 1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

15、料端法兰处流出。DTRO膜件两导流盘之间的距离为4mm 导流盘表面有一定方式排列的放射线。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放射线碰撞时形成湍流， 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差极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也 容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的 废水，适应更恶劣的进水条件。透过液流道：过滤膜片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），使通过膜片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，内环开口，为净水出口。透过液在膜片中间沿丝状支架流到 中心拉杆外围

16、的透过液通道，导流盘上的 0型密封圈防止原水进入透过液通道 （如图2）。如图2所示透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所有的 过滤膜片均相等。FOw tiroughDTmodue图1碟管式膜柱流道示意图图2 DTRO膜片和导流盘（2） DTRC工艺优点DTR（膜柱独特的结构使其具有以下特点，这也是膜分离工艺应用于渗滤液 处理所必需的特性：最低程度的膜结垢和污染现象如前所述，DTR（膜件具备2mn开放式宽流道及独特的放射线导流盘，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，使得DTRO膜件即使在高压120bar的操作压力下也能体现其优越的性能。膜使

17、用寿命长DTR（膜组件能有效避免膜的结垢，减轻膜污染，使反渗透膜的寿命延长。DT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 延长了膜片寿命。工程实践表明，在渗滤液原液处理中，一级 DTRO膜片寿命可长达3年，甚至更长，接在其它处理设施之后（比如 MBR，寿命可长达5年以 上，这样的寿命是一般的反渗透处理系统无法达到的。组件易于维护DTR（膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开 DTRO膜件可以轻松 检查维护任何一片过滤膜片及其它部件， 维修简单，当零部件数量不够时，组件 允许少装一些膜片及导流盘而不影响 DTRO膜组件的使用，这是其它形式膜组件 所无法达到的。过滤

18、膜片更换费用低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片 及导流盘装配而成，当过过滤膜片需更换时可进行单个更换， 对于过滤性能好的 膜片仍可继续使用，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需要更换 新膜时只能整个膜组件更换。（3）DTROI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： 出水水质好反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率， 出水水质好，对于出水水质要求不高的情况，可以使用纳滤膜；出水稳定，受外界因素影响小由于影响膜系统截留率的因素较少， 所以系统出水水质很稳定，不受可生

19、化 性、碳氮比等因素的影响，对于不宜采用生化处理的老垃圾场渗滤液有着很大的 处理优势；运行灵活DTROI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；建设周期短，调试、启动迅速DTROI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安装调试时间就可完成；自动化程度高，操作运行简便DTROI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

20、的经验没有过高的要求；占地面积小DTROI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；可移动性能强DTROI系统可以安装在集装箱内，也可以安装在厂房里，一个项目结束后 可以移至其它项目继续使用。运行费用低在同样达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它处理工艺， DTR（膜系统投资省、运行费用低。在同样可以达到一级标准的 MBR单级RO和两级DTRO系统中，两级DTRO系统投资及运行费用要远低于 MBR+RO针对垃圾渗滤液的特点及对处理工艺的基本要求，综合考虑 DTROt传统的处理工艺相比较的突出优点，我公司拟采用：“砂滤+DTRO吹脱”作为主体工艺 处理垃圾渗滤液，即

21、可保证出水水质达标排放，又可以适应不同阶段垃圾渗滤液 的处理要求。其主要工艺流程如下：4.2工艺路线及水量平衡计算系统水量平衡计算见：50吨/天两级DTRO水量平衡图。设计系统总回收率 75%一级DTRO，设计回收率77.10%54.5m3/q 芯滤 |54.5m3/d .注1原水电导率W20ms/cm （温度2025 C），总回收率注2:原水电导率W25ms/cm （温度2025 C），总回收率注3:原水电导率W35ms/cm （温度2025 C），总回收率12.5m3/d浓缩液42m3/d透过液二级DTRO，回收率89.30%4.5m3/d 二级浓缩液I42m3/d75%即反渗透最终出水7

22、0%即反渗透最终出水55%即反渗透最终出水37.5m3/d .脱气 37.5m3/g透过液 塔37.5m3/d。（上图中按此数值进行计算）35.0m3/d。27.5m3/d。4.3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， 存在钙、镁、钡、硅等各种难溶盐，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。调节池出水泵入反渗透系统的原水罐，在原水罐中通过加酸，调节 pH,原水罐的出水经砂滤增压泵加压后再

23、进入石英砂过滤器，砂滤器数量按具体处理规模确定， 其过滤精度为50卩m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，对于一般的垃圾填埋 场，砂滤器反冲洗周期为100小时左右，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100小 时后若压差未超过2.5bar也须进行反冲洗，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。 砂滤水洗采用原水清洗；气洗使用风机产生的压缩空气。砂滤出水后进入芯式过滤器，对于渗滤液级系统，由于原水中钙、镁、钡等易结 垢离子和硅酸盐含量高，经DTRO!组件高倍浓缩后这些盐容易在浓缩液侧出现

24、过饱 和状态，所以根据实际水质情况在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止硅垢及硫酸 盐结垢现象的发生，具体添加量由原水水质情况分析确定，阻垢剂稀释倍数不超过 8倍。芯式过滤器为膜柱提供最后一道保护屏障，芯式过滤器的精度为 10卩m同样，芯式过滤器的数量同砂滤一样按具体处理规模确定。(2)一级 DTRO经过芯式过滤器的渗滤液直接进入高压柱塞泵。DTRO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， 给反渗透膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入在线泵或膜柱。 由于高压泵流 量不足以向膜柱直接供水，所以将膜柱出口一部分浓缩液回流至在线泵入口以保证膜 表面足够的流量和流速，避免

25、膜污染。经过在线泵流出的高压力及高流量水直接进入 膜柱。膜柱出水分为两部分-浓缩液和透过液，浓缩液端有一个压力调节阀，用于控制 膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。透过液进入二级膜柱进一步处理。 浓缩液 排入浓缩液储池，等待回灌或外运处置。(3)二级 DTRO第二级DTRO膜系统用于对一级DTROI系统透过液的进一步处理，因此又称为透 过液级，经一级DTROI系统处理后的透过液无需添加任何药剂直接送入二级 DTRO膜系统高压泵，一级与二级之间无须设置缓冲罐，系统运行时流量自动匹配。第二级 高压泵设置了变频控制，二级高压泵运行频率和输出流量将根据一级透过液流量传感 器反馈值自动匹配，同时二级高

26、压泵入口管路设置了浓缩液自补偿， 使得二级系统的运行不受一级系统产水量的影响。 第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导 率比较低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。二级浓缩液端也设有一个浓水控制阀， 用于控制膜组内的压力和回收率。第二级 膜柱浓缩液排向第一级系统的进水端， 以提高系统的回收率，透过液排入脱气塔，经 过吹脱除去水中二氧化碳等气体，使 pH达到6- 9，最后排入净水储罐。(4)清水脱气及pH值调节由于渗滤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，这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

27、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，此时系统将自动添加少量碱回调将 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。出水pH回调在清水罐中进行，清水排放管中安装有 pH值传感器，PLC判断出水 pH值并自动调节计量泵的频率以调整加碱量，最终使排水 pH值达到排放要求。(5)设备的冲洗和清洗：膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。反渗透系统有清洗剂A、清洗剂C阻垢剂和清洗缓冲罐。操作人员需要定期给 储罐添加清洗剂和阻垢剂，设定清洗执行时间，需要清洗的时候系统自动执行。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

28、，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片表面沉积。 冲洗分为两种，一种是用渗滤液冲洗，一 种是净水冲洗，两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为 35分钟。化学清洗：为保持膜片的性能，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。在清洗时，清洗剂溶液在膜组系统内循环，以除去沉积在膜片上的污染物质， 清 洗时间一般为12个小时，但可以随时终止。清洗完毕后的液体从系统排出到调节池。 膜组的化学清洗由计算机系统自动控制，可在计算

29、机界面上设定清洗参数。清洗剂一般稀释到510%后使用。清洗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!件进出压 差为10bar，卷式R0膜管进出压差2.5bar ）时需进行清洗，正常情况下清洗周期如 下：一级DT系统的化学清洗周期：碱洗：5 天 pH=1011酸洗：10 天 pH=2.53.5二级DTR係统的化学清洗周期：碱洗：14 天 pH=1011酸洗：28 天 pH=2.53.54.4主要设备清单序号名称规格参数单位数量生产厂商-一一预过滤系统1清水输送泵CDLF4-5;5m3/h,

30、 34m 1.1kw;台1南方泵业2原水泵CDLF4-5;5m3/h, 34m， 1.1kw台1南方泵业3砂滤增压泵CDLF3-7;2.4m3/h，35m0.75kw;台1南方泵业4砂滤器反洗风 机NSR-40A 0.34m3 /min ； p：58.8KPa； 1.5kW台1三牛风机或同 等5砂滤器 600X 1850,玻璃钢个1JIEMING或技术等同序号名称规格参数单位数量生产厂商6芯式过滤器单芯，20 , PP,蓝色，带排气台3JZHB7蓝式过滤器壳体316L;滤芯材料316L,密封垫片PTFE接口法兰DN32个1国产优质二二二一级DTR（反渗透系统1咼压柱塞泵CAT1057+45L/mi n;1150r/mi n台1CAT或技术等同2咼压泵蓄能器ADB210-0.75A/24-210-B个1奥奇或技术等同3弹簧安全阀1.2 C d0 12