1、DTRO膜管式膜工程設計與污染堵塞清洗方案DTRO膜（碟管式反滲透膜）是反滲透的一種形式，是專門用來處理高濃度垃圾滲濾液的膜組件，主要用于垃圾滲濾液垃圾滲濾液處理，其核心技術是碟管式膜片膜柱。把反滲透膜片和水力導流盤疊放在一起，用中心拉桿和端板進行固定，然后置入耐壓套管中，就形成一個膜柱。有一級和兩級DTRO處理系統，兩級DTRO處理系統，包括中央控制系統、砂濾器、第一級反滲透系統、第二級反滲透系統、滲濾液儲罐、硫酸儲罐、凈水儲罐、清洗劑儲罐、脫氣塔等，也可根據水質情況前端設置超濾系統和納濾系統。碟管式反滲透系統是其核心部分碟管式膜柱由碟式RO膜片、導流盤、O型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管所組

2、成。膜片和導流盤間隔疊放，O型橡膠墊圈放在導流盤兩面的凹槽內，用中心拉穿在一起，置入耐壓套管中，兩端用金屬端板密封。設計規模及設計水質1.1 設計規模本工程設計日處理垃圾滲濾液15噸，設計開機率90%，滿負荷運行時日處理量可達16.7噸以上。1.2 設計進水水質垃圾填埋場的滲瀝液原水水質的變化范圍大，我們根據本項目垃圾填埋場所在區域其它填埋場滲濾液的水質特點，將滲濾液進水水質按如下指標進行設計：項目設計進水水質CODcr（mg/l）15000BOD5（mg/l）5000NH3N（mg/l）1200TN（mg/l）1500SS（mg/l）800pH值69電導率(S/cm)20000水溫（）15-

3、351.3 設計出水水質滲瀝液處理后出水水質執行生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-2008)中的一般地區標準，其出水水質指標如下表中所示：序號控制污染物排放濃度限值1色度(稀釋倍數)40mg/L2化學需氧量CODcr100mg/L3生化需氧量BOD530mg/L4懸浮物SS30mg/L5氨氮NH4-N25mg/L6總氮TN40mg/L7總磷3mg/L8糞大腸菌群數10000個/L9總汞0.001mg/L10總鎘0.01mg/L11總鉻0.1mg/L12六價鉻0.05mg/L13總砷0.1mg/L14總鉛0.1mg/L污染源分析1.4 垃圾填埋場滲濾液的來源垃圾填埋場滲濾液是由垃圾分解

4、后產生的液體與外來水分滲入（包括降水、地表水、地下水）所形成的內流水，包含多種代謝物質和水分，形成的成分極為復雜的高濃度有機廢水。垃圾填埋場滲濾液產生及水量平衡，如下圖所示。圖1.41垃圾填埋場水量平衡示意圖從上圖可以看出，滲濾液的主要來源有：1) 降水的滲入：降水包括降雨和降雪，它是滲濾水產生的主要來源。2) 外部地表水的流入：這包括地表徑流和地表灌溉。3) 地下水的滲入：當填埋場內滲濾水水位低于場外地下水水位，并沒有設置防滲系統時，地下水就有可能滲入填埋場內。4) 垃圾本身含有的水分：這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量。5) 垃圾在降解過程中產生的水分：垃圾中的有機組分在填

5、埋場內分解時會產生水分。由以上滲瀝液來源分析可知，垃圾滲濾水的產生量是受多種因素的影響，如降雨量、蒸發量、地面徑流、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結構、表層覆土和下層排水設施的設置情況等。1.5 垃圾填埋場滲濾液的特性垃圾滲濾液的性質與垃圾的種類、性質、垃圾的填埋方式、覆蓋情況、降雨及蒸發等都有很大的關系，其濃度和性質也隨時間呈高度的動態變化關系，主要取決于垃圾場的使用年限和取樣時填埋場所處的階段。其特征主要體現在以下方面：1) 有機污染物種類繁多，水質復雜垃圾滲濾液中含有大量的有機物，主要有77種，含量較多的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等。一般而言，垃圾滲濾液中的有機物可

6、分為三類：低分子量的脂肪酸類、中等分子量的灰黃霉酸類物質；腐殖質類高分子的碳水化合物。2) 污染物濃度高、變化范圍大垃圾滲濾液中BOD和COD濃度最高可達每升幾萬毫克，其產生主要是在酸性發酵階段，pH值達到或略低于7，BOD與COD比值介于0.5-0.6之間；一般而言，COD、BOD、BOD/COD比值隨垃圾填埋場的“年齡”增長而降低，堿度則上升。3) 水質水量變化大垃圾滲濾液水質水量的變化主要體現在如下方面：產生量隨季節變化大，雨季明顯大于旱季；污染物組成及其濃度也隨季節變化；污染物組成及其濃度隨填埋時間而變化。4) 氨氮含量較高垃圾滲濾液中氨氮濃度隨垃圾填埋年限的增加而增加，可以高達200

7、0mg/L左右，氨氮含量過高會影響微生物的活性，降低生物處理的效果。5) 金屬離子種類較多金屬含量高滲濾液中含有多種金屬離子，其濃度不僅與垃圾組分有關，也與垃圾填埋時間密切相關。6) 營養元素比例失衡滲濾液中后期，氨氮含量較高，而BOD含量偏低，一般滲濾液中BOD/TN大都小于4，碳源含量偏低不利于微生物的生長，不利于滲濾液的生化處理。1.6 垃圾滲濾液水質變遷規律在同一填埋場中，滲濾液性質及其化學組成隨時間呈高度相關，如圖3.31填埋場穩定化過程中滲濾液水質的變遷所示。在填埋初期，滲濾液中的有機酸濃度較高，而揮發性有機酸占有量不到1%；隨著時間的推移，揮發性脂肪酸的比例增加。在填埋場酸化階段

8、，滲濾液pH值較低，而BOD、TOC、COD、營養物質和重金屬的含量均較高；至產甲烷階段，滲濾的pH值上升到6.5-7.5，甚至更高，而BOD、TOC、COD、營養物質和重金屬的含量明顯降低。圖1.61填埋場穩定化過程中滲濾液水質的變遷-初始調整階段；-過渡階段；-酸化階段；-甲烷發酵階段；-成熟階段1.7 影響滲濾液成分和性質的因素對于特定的垃圾填埋場，其滲濾液的成分和性質不僅與氣候、水文條件有關，還與垃圾成分、填埋場結構、填埋時間等密不可分。1) 垃圾成分對滲濾液性質的影響由于滲濾液中的有機污染負荷主要來自城市生活垃圾中有機廢物的含量，因此，生活垃圾中有機廢物的含量，特別是廚余垃圾的含量對

9、垃圾滲濾液的成分有著很大的影響。2) 垃圾填埋場結構對滲濾液性質的影響填埋場的結構直接影響到滲濾液的生物降解及穩定化進程。填埋場結構分為厭氧填埋、好氧填埋及準好氧填埋三種型式，垃圾填埋場結構的不同直接影響到填埋場滲濾液的降解速度，使滲濾液的水質有較大的差別。3) 垃圾填埋方式對滲濾液性質的影響垃圾填埋方式對滲濾液的水質具有一定的影響，如增加垃圾的填埋密度，即可減少垃圾的含水量和土壤的滲水量，限制外來水進入填埋場，由此可推遲垃圾中有機成分的降解作用，使滲濾液的濃度降低，延長滲濾液的產生時間；而在垃圾的透水性能相同時，填埋場越深，滲濾液在填埋場內滯留時間越長，滲濾液所含組分的濃度越高。4) 填埋時

10、間對滲濾液性質的影響垃圾填埋后，隨著填埋時間的增長，垃圾中有機物的降解速率、垃圾的持水能力和水滲透性能均發生變化，所產生的滲濾液性質在不同填埋時間內是不同的。圖3.41為國內某垃圾填埋場新舊填埋場滲濾液成分對比，圖3.423.43為行業有關研究滲濾液特征隨填埋場填埋年限的變化規律統計。由圖中數據可清楚地看出，滲濾液中主要污染物指標隨填埋場填埋年限增長而變化的規律。圖1.71新舊垃圾滲濾液成分對比表圖1.72垃圾滲濾液pH及COD值隨填埋年限變化規律圖1.73垃圾滲濾液B/C比及VFA/TOC填埋年限變化規律四、五年以下為初期填埋場，填埋場處于產酸階段，滲瀝液中含有高濃度有機酸，此時BOD5、T

11、OC、營養物和重金屬的含量均很高、NH3-N 濃度相對較低，可生化性較好，且C/N 比協調，相對而言，此階段的滲瀝液較易處理。五年至十年為成熟填埋場，隨著時間的推延，填埋場處于產甲烷階段，COD和BOD 濃度均顯著下降，但B/C 比下降更為明顯，可生化性變差，而NH3-N濃度則上升，C/N 比相對而言不甚理想，此一時期的垃圾滲瀝液較難處理。十年以上為老齡填埋場，此時COD、BOD 均下降到了一個較低的水平，B/C比處于較低的水平， C/N 比處于不協調，雖然此階段污染程度顯著減輕，但遠遠達不到直接排放的要求，隨著填埋年限的增加，氨氮濃度不斷增加，COD不斷下降，難以再進行生化處理。1.8 垃圾

12、滲濾液的危害垃圾在運輸、堆放、填埋過程中，由于厭氧發酵、有機物分解、雨水淋洗、地下水浸泡等原因產生多種代謝物質和水分，形成了成分極為復雜的高濃度有機廢水垃圾滲濾液；未經處理的垃圾滲濾液流經地表或滲入地下水后，將對環境造成嚴重的二次污染。1) 垃圾滲濾液對地表水、地下水的危害垃圾滲濾液屬高濃度有機廢水，由于其所含有機污染物濃度高，流動緩慢，滲濾液持續時間長，如果填埋場不能采取良好的滲濾液收集、導排、處理等措施，一旦進入地表水體或滲入地下水，都會對水體造成嚴重的污染，其對地下水的污染程度取決于滲濾液的量、滲濾的速度、垃圾的填埋年限、垃圾性質、填埋垃圾的量及垃圾填埋場的工程措施及管理等。2) 垃圾滲

13、濾液對土壤的危害垃圾填埋場防滲工程措施采取不當時或沒有采取防滲措施時，滲濾液會滲入土壤，如果其滲入速度超過了凈化速度，則會破壞自然動態平衡，導致土壤正常功能的失調，土壤質量下降，嚴重的會造成土壤使用功能下降或喪失。1.9 滲瀝液的水質特點綜上所述，垃圾填埋場滲瀝液水質具有如下特點：（1） 污染物成份復雜、水質波動較大。由于垃圾組份復雜，滲瀝液中的污染物成份復雜。滲瀝液的污染成分包括有機物、無機離子和營養物質。其中主要是氨氮和各種溶解態的陽離子、重金屬、酚類、可溶性脂肪酸及其它有機污染物。水質波動主要受兩個因素影響：填埋時間和氣候因素。填埋時間是影響滲瀝液水質的主要因素之一。填埋初期滲瀝液BOD

14、/COD 一般在0.4-0.6。但隨著填埋時間的增加，垃圾層日趨穩定，垃圾滲瀝液中的有機物濃度降低，可生化性差的相對分子質量大的有機化合物占優勢，BOD/COD 比降低即可生化性降低，同時滲瀝液中的氨氮濃度在填埋堆體的穩定化過程中將逐漸增加，C/N比下降，即使在同一年內，由于季節和氣候的變化也會造成滲瀝液水質波動變化較大，垃圾滲瀝液的這一特性是其它污水無法比擬的，造成了處理和處理工藝選擇的難度大，因此，滲瀝液處理系統要有很強的抗沖擊負荷能力。（2） 有機物濃度高即COD、BOD 濃度高。垃圾滲濾水中的BOD 和COD 濃度最高可達幾萬mg/l，但隨填埋時間的推移將逐步降低，即使如此，仍然達到幾

15、千mg/l，相對其它廢水而言仍然較高。并且滲瀝液中含有大量的腐殖酸，采用傳統的生化處理工藝，很難將之處理至二級甚至一級標準以下，一般來講，滲瀝液中的COD 中將近有500600mg/l無法用生物處理的方式處理。而對于新填埋場滲瀝液來講則可生化性較好，但污染物濃度如COD 濃度較高。（3） 氨氮濃度高。氨氮濃度隨填埋時間的增加而相應增加，滲瀝液中的氮多以氨氮形式存在氨氮含量高垃圾滲濾水中的氨氮濃度隨著垃圾填埋年數的增加而增加。（4） 重金屬離子濃度和鹽份含量高。生活垃圾單獨填埋時，重金屬含量會較低；但與工業廢物或污泥混埋時，重金屬含量和鹽份會很高，采用生化處理會因為含鹽量過高會對生化產生抑制毒害

16、作用。造成啟動困難，運行不穩，甚至無法運行。滲濾液處理工藝的選擇1.10 對工藝的基本要求鑒于滲瀝液的上述特點，對于填埋場滲瀝液處理工藝而言，設計以及工藝的選用需要滿足以下條件：（1） 滿足水量變化的特點對于任何已經選定規模的水處理工藝而言，其處理能力均有水量處理上限的問題，因此，在設計工藝應具備較大的抗水力沖擊負荷能力適應較大的水量波動；（2） 抗水質沖擊負荷能力強由于滲瀝液水質波動變化較大，因此，要求處理工藝需要有極強的抗沖擊負荷能力。特別是要重點考慮隨著填埋年限的增長，滲瀝液的可生化性的大幅下降以及碳氮比的失調。（3） 高COD、BOD 去除能力填埋場滲瀝液COD 濃度高達4000-20

17、000mg/l，而國家環保政策對滲瀝液處理出水水質要求越來越嚴格，因此處理工藝需要具備極高的有機污染物去除能力。（4） 高效脫氮能力填埋場滲瀝液氨氮濃度一般從數百到幾千mg/L 不等，與城市污水相比，垃圾滲瀝液的氨氮濃度高出數十至數百倍，并且由于本項目執行GB16889-2008標準，對出水氨氮和總氮的排放要求極為嚴格，要求處理工藝對氨氮的去除率達到99%以上。（5） 處理設施運行穩定，操作管理簡便；（6） 處理過程安全、無污染；1.11 蘇膜爾碟管式反滲透技術介紹Disc Tube膜柱（“DT膜柱”）是平板膜柱技術中的最先進產品。此膜柱由壓力外殼、中心拉桿固定的圓形壓盤片構成。 八角形膜片布

18、置在兩個盤片之間。 膜片由兩片濾膜組成，這兩片濾膜通過超聲波焊接密封且中間采用分離層分離。DTRO高壓反滲透膜是實現淡水和雜質分離的核心元件，由高分子材料制成，而芳香族聚酰胺具有優異的化學性能被選為碟片式膜片的材質。廢水在進水泵增壓獲得初步壓力并經過保安過濾器過濾后即進入高壓泵提供壓力，而循環泵提供較大流量以滿足DTRO膜面的流速要求，液體在碟片式流道正/反“S”向流通，液體中的小分子顆粒物、溶解態的離子等被截留在濃水側，透過的淡水被收集起來成為清潔的過濾液。DTRO膜組件構造與傳統的卷式膜著截然不同，該組件構造與傳統的卷式膜著截然不同，原液流道：碟管式膜組件具有專利的流道設計形式，采用開放式

19、流道。料液通過入口進入壓力容器中，從導流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端，在另一端法蘭處，料液通過8個通道進入導流盤中，被處理的液體以最短的距離快速流經過濾膜，然后180º逆轉到另一膜面，再從導流盤中心的槽口流入到下一個導流盤，從而在膜表面形成由導流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙”S”形路線，濃縮液最后從進料端法蘭處流出。DTRO組件兩導流盤之間的距離為3mm，導流盤表面有一定方式排列的凸點。這種特殊的水力學設計使處理液在壓力作用下流經濾膜表面遇凸點碰撞時形成湍流，增加透過速率和自清洗功能，從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現象，成功地延長了膜片的使用壽命；清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈，保證碟管式膜組適用于惡劣的進水條件。 DTRO流態示意圖盤片/膜片相對位置示意圖滲透液從膜外側垂直進入膜內側得以分離，由濾膜分離的滲透液通過中心拉桿流出膜柱。濃縮液及滲透液的分離是借助盤片與膜片之間的密封圈實現的。采用碟管式反滲透膜處理垃圾滲濾液，具體如下技術優點：（1） 出水穩定達標，不受滲濾液可生化性的影響由于碟管式反滲透技術分對污染的截留率很高，初期、中期、晚期的滲濾液均能穩定達到排放標準，不受滲液可生化性、炭氮比等因素的影響，對于中期及晚期的老