車(chē)載式滲濾液應(yīng)急處理設(shè)備用于填埋場(chǎng)滲濾液濃縮液減量試驗(yàn)

王 甲，熊啟明，曾 武，趙之理

（1.廣州環(huán)保投資集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510030；2.廣州環(huán)投設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510030；3.廣州環(huán)投環(huán)境服務(wù)有限公司，廣東廣州 510540）

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液具有污染物成分復(fù)雜多變、有機(jī)污染物濃度高（COD濃度高）和氨氮濃度等特點(diǎn)。水中可生物降解的有機(jī)物隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)被逐漸消耗，同時(shí)氨氮濃度也會(huì)升高，碳氮比進(jìn)一步失衡，增加了垃圾滲濾液處理的難度。目前，膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾（NF）/反滲透（RO）工藝成為國(guó)內(nèi)垃圾滲濾液處理的主流工藝[1]。但是膜處理工藝難以避免會(huì)產(chǎn)生濃縮液，濃縮液一般為處理量的20%左右[2]，極難降解且含鹽量較高。濃縮液處理是滲濾液處理行業(yè)面臨的難題，相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)也成為滲濾液處理技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

目前垃圾填埋場(chǎng)滲濾液濃縮液[3-4]主要采用外運(yùn)處置或填埋場(chǎng)回灌處置。隨著環(huán)保要求的趨嚴(yán)，外運(yùn)方式受阻，而回灌會(huì)導(dǎo)致滲濾液鹽分累計(jì)和水質(zhì)惡化問(wèn)題。DTRO[5-6]具備承受壓力高、產(chǎn)水率高、對(duì)進(jìn)水污染要求低等優(yōu)點(diǎn)，可作為濃縮液減量化[7-8]工藝。

1 試驗(yàn)情況

廣州市某生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站，采用MBR+NF/RO主工藝，項(xiàng)目已實(shí)施，目前處于正常運(yùn)營(yíng)階段，為探尋濃縮液可行技術(shù)，采用車(chē)載式滲濾液應(yīng)急處理設(shè)備開(kāi)展本次減量化試驗(yàn)。

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水標(biāo)準(zhǔn)

垃圾填埋場(chǎng)的濃縮液特點(diǎn)是高污染性，屬于高濃度有機(jī)廢水，其主要污染物為BOD5、CODCr、NH3-N及SS等。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 污水進(jìn)水水質(zhì)

出水執(zhí)行《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

表2 出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 工藝流程及說(shuō)明

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

車(chē)載式滲濾液應(yīng)急處理設(shè)備主要包括預(yù)處理系統(tǒng)（原水罐、砂濾器、保安過(guò)濾器）、膜系統(tǒng)（兩級(jí)DTRO）及脫氣塔。其中DTRO設(shè)備選型為：膜片材質(zhì)聚酰胺工業(yè)抗污染RO膜，氯化鈉的截留率平均值≥98%，膜組件面積9.405m2/支，進(jìn)料流量每支膜0.6～1.2m3/h，進(jìn)水SDI最大20，耐壓90bar。一級(jí)與二級(jí)DTRO設(shè)計(jì)參數(shù)如表3～表4所示。

表3 一級(jí)DTRO設(shè)計(jì)參數(shù)

表4 二級(jí)DTRO設(shè)計(jì)參數(shù)

進(jìn)水為填埋場(chǎng)濃縮液，組成成分復(fù)雜，含有鈣、鎂、鋇、硅等難溶鹽，這些難溶鹽經(jīng)高壓膜濃縮后，存在超過(guò)其溶解度條件而在膜表面產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。為有效防止碳酸鹽類(lèi)無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢，需要在原水罐中進(jìn)行pH調(diào)節(jié)預(yù)處理，通過(guò)計(jì)量泵投加酸調(diào)節(jié)pH在6.1～6.5。

原水罐出水經(jīng)泵送進(jìn)入一級(jí)DTRO系統(tǒng)，經(jīng)高壓分離后產(chǎn)水進(jìn)入二級(jí)DTRO系統(tǒng)，濃縮液外排后續(xù)處理。經(jīng)過(guò)二級(jí)DTRO系統(tǒng)后出水經(jīng)脫氣塔后達(dá)標(biāo)排放，二級(jí)濃縮液的水質(zhì)遠(yuǎn)好于進(jìn)水，為了提高系統(tǒng)產(chǎn)水率，將二級(jí)濃縮液回流至原水罐。由于濃縮液中含有一定的溶解性氣體，而分滲透膜可以分離溶解性離子而不能脫除溶解性氣體，可能導(dǎo)致出水pH指標(biāo)過(guò)低，采用脫氣塔去除出水中溶解的酸性氣體后使得pH回升至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

1.3 分析方法

pH：玻璃電極法（GB/T 6920—1986）；色度：水質(zhì)色度的測(cè)定（GB/T 11903—1989）；氨氮：納氏試劑比色法（HJ 535—2009）；總氮：堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）；生化需氧量：稀釋與接種法（HJ 505—2009）；化學(xué)需氧量：重鉻酸鉀法（HJ/T 11914—1989）。

2 項(xiàng)目運(yùn)行情況

設(shè)備自投入使用后，系統(tǒng)均能穩(wěn)定運(yùn)行，由于濃縮液進(jìn)水硬度過(guò)大，高達(dá)5 000mg/L，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行清洗頻次較高，平均2～3d清洗一次，現(xiàn)以一個(gè)清洗周期內(nèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為分析。

2.1 電導(dǎo)率分析

由圖3可知，進(jìn)水為濃縮液，其電導(dǎo)率較高，高達(dá)60 000μS/cm左右，表明進(jìn)水中的鹽濃度較高，進(jìn)水水質(zhì)符合典型的填埋場(chǎng)滲濾液濃縮液特點(diǎn)[9]。經(jīng)過(guò)車(chē)載式滲濾液應(yīng)急處理設(shè)備減量濃縮后，最終濃縮液的電導(dǎo)率高達(dá)90 000μS/cm左右，且電導(dǎo)率在清洗周期內(nèi)保持穩(wěn)定，鹽分在DTRO截留下進(jìn)一步濃縮富集效果明顯。

圖3 進(jìn)水電導(dǎo)率和濃縮液電導(dǎo)率的變化曲線

由圖4可知，在進(jìn)水電導(dǎo)率高達(dá)60 000μS/cm下，產(chǎn)水電導(dǎo)率基本穩(wěn)定在200μS/cm以下，系統(tǒng)對(duì)電導(dǎo)率的截留率高達(dá)99.7%以上，電導(dǎo)率截留效果良好，使得大量的鹽分進(jìn)一步截留至濃縮液部分。

圖4 進(jìn)水電導(dǎo)率、產(chǎn)水電導(dǎo)率和電導(dǎo)率截留率變化曲線

2.2 產(chǎn)水率分析

由圖5可知，進(jìn)水基本穩(wěn)定在4.2t/h左右，出水較為穩(wěn)定，達(dá)到1.7t/h左右，總體的產(chǎn)水率與進(jìn)水水質(zhì)相關(guān)，由于進(jìn)水水質(zhì)較差，電導(dǎo)率高達(dá)60 000μS/cm，所以系統(tǒng)的平均產(chǎn)水率僅為41%。此外，產(chǎn)水率也隨著進(jìn)水量波動(dòng)而波動(dòng)。在運(yùn)行43h后，產(chǎn)水量出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，產(chǎn)水率也從高于40%下降至34%左右，主要是由于進(jìn)水濃縮液硬度過(guò)高，高達(dá)5 000mg/L，導(dǎo)致系統(tǒng)較易結(jié)垢進(jìn)而使系統(tǒng)產(chǎn)水率下降，需要進(jìn)行清洗工作以恢復(fù)產(chǎn)水率。

圖5 產(chǎn)水率變化曲線

2.3 水質(zhì)分析

運(yùn)行期間取進(jìn)出水進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果如表5所示。

表5 進(jìn)出水水質(zhì)結(jié)果

由表5可知，對(duì)濃縮液COD的截留率為99.6%，對(duì)NH3-N的截留率為97.1%，對(duì)總氮的截留率為94.9%，系統(tǒng)對(duì)各污染物的截留能力較強(qiáng)。出水水質(zhì)較好，各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)低于《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1）采用車(chē)載式一體化設(shè)備處理填埋場(chǎng)滲濾液濃縮液減量效果可行，由于進(jìn)水硬度過(guò)高，導(dǎo)致清洗頻次較高，需要考慮除硬措施。

2）項(xiàng)目運(yùn)行后系統(tǒng)產(chǎn)水率達(dá)到41%左右，濃縮液側(cè)電導(dǎo)率高達(dá)90 000μS/cm左右，電導(dǎo)率截留率高達(dá)99.7%以上，污染物截留情況均滿(mǎn)足指標(biāo)要求。