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CN111362494A - 一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法 - Google Patents

一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法 Download PDF

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CN111362494A CN202010097390.4A CN202010097390A CN111362494A CN 111362494 A CN111362494 A CN 111362494A CN 202010097390 A CN202010097390 A CN 202010097390A CN 111362494 A CN111362494 A CN 111362494A
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冷超群
李红
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Abstract

本发明提供了一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，包括如下步骤：首先垃圾填埋场膜浓缩渗滤液依次进入絮凝沉淀单元、TUF膜处理单元和HPRO高压反渗透膜处理单元，再将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的清水引入RO处理单元，RO处理单元处理后产生的清水进入树脂单元，产生的浓水再次引入HPRO高压反渗透膜处理单元中处理；而将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓水引入物料膜处理单元，物料膜处理单元处理后的清水引入蒸发处理单元中蒸发，物料膜处理单元的浓水及蒸发母液引入固化单元进行固化处理。该发明解决了现有膜浓缩渗滤液不断回灌，污染物不断富集而造成污水处理难度大，以及蒸发系统气泡严重和结垢严重的问题，实现了垃圾渗滤液减量化，无害化处理。

Description

一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和降水的冲刷，地表水和地下水的浸泡而渗出来的污水，此类水水质和水量波动大，不同时段，不同季节变化较大，目前常用的处理方法为生化法+膜法。而对于碳氮比严重失调或者北方温度较低区域，此类废水生化系统难以控制，面对此种困境，高压反渗透膜孕育而生，并雨后春笋般在全国各地应用，高压反渗透膜具有占地面小，自动化程度高，可移动式集成式处理，安装、调试周期短的优点。然而，此种工艺只是简单的物理分离过程，将垃圾渗滤液中水分排放出来，而污染物(如COD，氨氮，盐分，重金属等)不断的回灌，浓缩，如此不断地运行，只会使库区的污染物浓度越来越高，膜系统产水率越来越低，污水处理难度越来越大。
另外，目前国内外针对膜浓缩渗滤液处理方法主要是以蒸发为主，然而蒸发母液的问题一直尚未解决，从整体处理流程来看，此类工艺是不断地将水分提取出来，污染物不断浓缩过程，而对于最终蒸发母液的处置却一直悬而未解。
发明内容
本发明的目的是克服现有垃圾填埋场膜浓缩渗滤液不断回灌，污染物不断富集而造成污水处理难度大的问题。
为此，本发明提供了一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，包括如下步骤：
1)垃圾填埋场膜浓缩渗滤液引入絮凝沉淀单元，去除渗滤液中大分子有机物、悬浮物及钙镁离子；
2)将絮凝沉淀单元处理后的出水引入TUF膜处理单元，截留渗滤液中小分子颗粒物；
3)将TUF膜处理单元产水引入HPRO高压反渗透膜处理单元进行反渗透处理，形成清水和浓水；
4)将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的清水引入RO处理单元，截留清水中COD和部分盐，RO处理单元处理后产生的清水进入树脂单元吸附其中氨氮和硝酸银，达标后排放，RO处理单元处理后产生的浓水再次引入HPRO高压反渗透膜处理单元中处理；
5)将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓水引入物料膜处理单元，截留浓水中COD和重金属离子，将物料膜处理单元处理后的浓水引入固化单元进行减量化、无害化处理，并将物料膜处理单元处理后的清水引入蒸发处理单元中蒸发，蒸发产水引入RO处理单元处理后达标排放，蒸发母液引入固化单元处理。
进一步的，所述步骤1)絮凝沉淀单元中投加有氧化钙、PAC和PAM作为药剂，与垃圾填埋场膜浓缩渗滤液进行絮凝沉淀反应，反应时间为2～5小时，所述氧化钙投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.01～0.5％，所述PAC投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.05～0.5％，PAM投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.001～0.005％。
进一步的，所述步骤1)中絮凝沉淀单元出水SS为100～400mg/L。
进一步的，所述步骤2)中TUF膜处理单元包括TUF管式膜，以及用于自动清洗TUF管式膜的清洗装置；所述清洗装置每15～30min自动清洗TUF管式膜一次。
进一步的，所述步骤3)中HPRO高压反渗透膜处理单元的运行压力为75～160bar，使HPRO高压反渗透膜处理单元的清水产出率达到60～80％。
进一步的，所述步骤4)中RO处理单元的运行压力为0～60bar，使RO处理单元的清水产出率达到80～90％。
进一步的，所述步骤5)中蒸发处理单元包括低温负压强制循环蒸发器，温度控制在30～70℃，真空度为0.01～0.006Mpa。
进一步的，所述步骤5)中蒸发处理单元还包括高压板框压滤机。
进一步的，所述步骤5)中固化单元包括料仓区、反应区、打包区和堆存区，并在反应区内投加吸水剂和固化剂，使物料膜处理单元处理后的浓水和蒸发母液形成固体物质，反应时间5～10分钟，堆存时间5～20天。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法在对垃圾填埋场膜浓缩渗滤液进高压反渗透膜处理之前，先进入絮凝沉淀单元和TUF膜处理单元进行预处理，大大降低了HPRO高压反渗透膜处理单元的处理强度，而且经高压反渗透膜处理后的渗滤液经物料膜处理单元处理后固化，避免了现有垃圾填埋场膜浓缩渗滤液不断回灌，污染物不断富集而造成污水处理难度大的问题，实现了垃圾渗滤液减量化，无害化处理。
(2)本发明提供的这种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法中对于蒸发处理单元产生的蒸发母液通过固化单元形成固体物质进行安全填埋，解决了现有蒸发母液的处置问题。
(3)本发明提供的这种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法操作简单，且其处理成本较现有处理工艺低。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，具体包括如下步骤：
(1)由于垃圾填埋场膜浓缩渗滤液具有悬浮物高，盐分高的特定水质，将其直接引入高压反渗透膜进行处理，容易结垢，造成膜清洗频繁，系统运行稳定性较差，因此先将垃圾填埋场膜浓缩渗滤液引入絮凝沉淀单元，沉降渗滤液中大分子有机物、悬浮物及钙镁离子，絮凝沉淀单元出水SS为100～400mg/L。其中，絮凝沉淀单元设置加药区、配药区、反应区和沉淀区，并在絮凝沉淀单元中投加有氧化钙、PAC和PAM作为药剂，与垃圾填埋场膜浓缩渗滤液进行絮凝沉淀反应，反应时间为2～5小时，所述氧化钙投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.01～0.5％，氧化钙一方面可以调节溶液pH值，使镁离子等金属离子形成络合物沉淀分离，另一方面可以使硫酸根、碳酸氢根、碱度降低；所述PAC和PAM分别为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂，PAC投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.05～0.5％，PAM投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.001～0.005％。
(2)由于絮凝沉淀单元出水SS为100～400mg/L，仍有一定溶解性悬浮物，特别是钙离子，一定时间后析出，因此将絮凝沉淀单元处理后的出水引入TUF膜处理单元，截留渗滤液中小分子颗粒物。其中，TUF膜处理单元包括TUF管式膜，以及用于自动清洗TUF管式膜的清洗装置；所述TUF管式膜用于截留小分子颗粒物，其过滤精度为50nm，可去除重金属(Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+)，所述清洗装置每15～30min自动清洗TUF管式膜一次。
(3)TUF膜处理单元产水进入HPRO高压反渗透膜处理单元进行反渗透处理，形成清水和浓水。具体的，HPRO高压反渗透膜处理单元用于分离所有水基环境中的全部分子和离子形式的污染物，从悬浮物到最小的离子，包括胶体、细菌、病毒、有机物等，其运行压力为75～160bar，使HPRO高压反渗透膜处理单元的清水产出率达到60～80％。
(4)由于HPRO高压反渗透膜处理单元产生的清水中仍有一部分COD、氨氮和总氮，因此将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的清水先引入RO处理单元，截留清水中COD和部分盐，使出水合格；具体的，RO处理单元的运行压力为0～60bar，使RO处理单元的清水产出率达到80～90％。
RO处理单元处理后产生的清水仍可能有一部分氨氮和硝酸根，进一步的，将RO处理单元处理后产生的清水进入树脂单元吸附其中氨氮和硝酸银，具体的，根据现场运行情况，如果RO处理单元处理后产生的清水中氨氮含量高，采用氨氮吸附树脂罐对其进行吸附；如果RO处理单元处理后产生的清水中总氮高，则采用总氮吸附树脂罐对其进行吸附，也可以同时设置氨氮吸附树脂罐和总氮吸附树脂罐进行吸附，经树脂单元吸附处理，产水符合《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》表二或者表三要求达标后排放。
RO处理单元处理后产生的浓水则再次引入HPRO高压反渗透膜处理单元中处理，提高了HPRO高压反渗透膜处理单元的产水率。
(5)由于HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓水中污染物极高，特别是有机物和钙镁离子，如果直接进蒸发处理单元，蒸发处理单元中极易产生大量的泡沫，而且结垢严重，因此先将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓水引入到物料膜处理单元中，通过物料膜处理单元截留浓水中COD和钙镁等二价离子，物料膜处理单元的产水率达90～95％。
物料膜处理单元处理后的清水再引入到蒸发处理单元中蒸发，蒸发处理单元包括低温负压强制循环蒸发器，温度控制在30～70℃，真空度为0.01～0.006Mpa，蒸发产水率达90～95％，蒸发产水引入RO处理单元处理后达标排放；同时蒸发处理单元还设置高压板框压滤机，产生3～5％的混盐。
物料膜处理单元处理后的浓水以及蒸发母液引入到固化单元进行减量化、无害化处理。其中，固化单元包括料仓区、反应区、打包区和堆存区，并在反应区内投加吸水剂和固化剂，使物料膜处理单元处理后的浓水以及蒸发母液形成固体物质，以便最终安全填埋；具体的，固化反应时间5～10分钟，堆存时间5～20天。
下面通过两个具体实施例对上述垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法进行说明。
实施例1：
山东某垃圾填埋场库存8.3万方膜浓缩渗滤液，膜浓缩液COD为6000mg/L，氨氮为1500mg/L，总氮为2200mg/L，电导率为55000uS/cm，现设计300t/d处理系统。采用如图1所示的工艺流程图，首先采用在絮凝沉淀单元中投加0.1％氧化钙、0.2％PAC和0.001％PAM，反应沉淀3小时后进入TUF膜处理单元，此阶段COD去除率达20％，氨氮去除率达10％，总氮去除率达15％，电导率去除率达5％。TUF膜处理单元产水进入HPRO高压反渗透膜处理单元，其运行压力120bar，产水率达70％，产水COD去除率达90％，氨氮去除率达85％，总氮去除率达85％，电导率去除率达95％，产水进入RO处理单元，浓液进入物料膜处理单元。RO处理单元产水率90％，产水COD去除率达85％，氨氮去除率达80％，总氮去除率达80％，电导率去除率达90％，RO处理单元产水进入树脂单元，浓水返回HPRO高压反渗透膜处理单元处理。RO处理单元产水进入树脂单元中氨氮去除率达80％，总氮去除率达80％，产水符合《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》。HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓液进入物料膜处理单元处理，物料膜处理单元的产水率达95％，5％的浓液进入固化单元，95％的产水进入低温负压强制循环蒸发器，运行温度60℃，真空度0.01Mpa，蒸发产水率90％。随后90％的蒸发产水进入RO处理单元处理达标后排放，7％的蒸发母液进入固化单元，同时蒸发产生3％的混盐，打包后安全填埋。7％的蒸发母液和5％的物料膜处理单元浓液进入固化单元，
在固化单元中投加70％的吸水剂和10％的固化剂，反应15min，固化15天后安全填埋。
实施例2：
江苏某垃圾填埋场每天产生100吨膜浓缩渗滤液，膜浓缩液COD为3280mg/L，氨氮为1200mg/L，电导率为3640uS/cm，现设计100t/d处理系统。采用如图1所示的工艺流程图，首先采用在絮凝沉淀单元中投加0.05％氧化钙、0.15％PAC和0.002％PAM，反应沉淀2小时后进入TUF膜处理单元，此阶段COD去除率达15％，氨氮去除率达10％，总氮去除率达15％，电导率去除率达5％。TUF膜处理单元产水进入HPRO高压反渗透膜处理单元，其运行压力110bar，产水率达75％，产水COD去除率达85％，氨氮去除率达80％，总氮去除率达80％，电导率去除率达90％。HPRO高压反渗透膜处理单元产水进入RO处理单元，浓液进入物料膜处理单元。RO处理单元产水率90％，产水COD去除率达85％，氨氮去除率达80％，总氮去除率达80％，电导率去除率达90％。RO处理单元产水进入树脂单元，浓水返回HPRO高压反渗透膜处理单元处理，RO处理单元产水在树脂单元处理阶段，氨氮去除率达75％，总氮去除率达80％，产水符合《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》。HPRO高压反渗透膜处理单元的浓液进入物料膜处理单元处理，物料膜处理单元的产水率达95％，5％的浓液进入固化系统，95％的产水进入低温负压强制循环蒸发器，其运行温度50℃，真空度0.01Mpa，蒸发产水率90％，此90％的蒸发产水进入RO处理单元处理后达标排放，5％的蒸发母液进入固化单元，同时蒸发产生5％的混盐，打包后安全填埋。5％的蒸发母液和5％的物料膜处理单元浓液进入固化单元，在固化单元中投加60％的吸水剂和20％的固化剂，反应10分钟，固化10天后安全填埋。
综上所述，本发明提供的这种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法在对垃圾填埋场膜浓缩渗滤液进高压反渗透膜处理之前，先进入絮凝沉淀单元和TUF膜处理单元进行预处理，大大降低了HPRO高压反渗透膜处理单元的处理强度，而且经高压反渗透膜处理后的渗滤液经物料膜处理单元处理后固化，并将蒸发母液通过固化单元形成固体物质进行安全填埋，避免了现有垃圾填埋场膜浓缩渗滤液不断回灌，污染物不断富集而造成污水处理难度大的问题，以及解决了现有蒸发母液的处置问题，实现了垃圾渗滤液减量化，无害化处理。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)垃圾填埋场膜浓缩渗滤液引入絮凝沉淀单元，去除渗滤液中大分子有机物、悬浮物及钙镁离子；
2)将絮凝沉淀单元处理后的出水引入TUF膜处理单元，截留渗滤液中小分子颗粒物；
3)将TUF膜处理单元产水引入HPRO高压反渗透膜处理单元进行反渗透处理，形成清水和浓水；
4)将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的清水引入RO处理单元，截留清水中COD和部分盐，RO处理单元处理后产生的清水进入树脂单元吸附其中氨氮和硝酸银，达标后排放，RO处理单元处理后产生的浓水再次引入HPRO高压反渗透膜处理单元中处理；
5)将HPRO高压反渗透膜处理单元产生的浓水引入物料膜处理单元，截留浓水中COD和重金属离子，将物料膜处理单元处理后的浓水引入固化单元进行减量化、无害化处理，并将物料膜处理单元处理后的清水引入蒸发处理单元中蒸发，蒸发产水引入RO处理单元处理后达标排放，蒸发母液引入固化单元处理。
2.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤1)絮凝沉淀单元中投加有氧化钙、PAC和PAM作为药剂，与垃圾填埋场膜浓缩渗滤液进行絮凝沉淀反应，反应时间为2～5小时，所述氧化钙投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.01～0.5％，所述PAC投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.05～0.5％，PAM投加量为垃圾填埋场膜浓缩渗滤液质量的0.001～0.005％。
3.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤1)中絮凝沉淀单元出水SS为100～400mg/L。
4.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤2)中TUF膜处理单元包括TUF管式膜，以及用于自动清洗TUF管式膜的清洗装置；所述清洗装置每15～30min自动清洗TUF管式膜一次。
5.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤3)中HPRO高压反渗透膜处理单元的运行压力为75～160bar，使HPRO高压反渗透膜处理单元的清水产出率达到60～80％。
6.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤4)中RO处理单元的运行压力为0～60bar，使RO处理单元的清水产出率达到80～90％。
7.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤5)中蒸发处理单元包括低温负压强制循环蒸发器，温度控制在30～70℃，真空度为0.01～0.006Mpa。
8.如权利要求7所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤5)中蒸发处理单元还包括高压板框压滤机。
9.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场膜浓缩渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤5)中固化单元包括料仓区、反应区、打包区和堆存区，并在反应区内投加吸水剂和固化剂，使物料膜处理单元处理后的浓水和蒸发母液形成固体物质，反应时间5～10分钟，堆存时间5～20天。
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