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碟管式反渗透在垃圾渗滤液处理中的应用TheapplicationofDTROinleachatetreatment齐小力北京天地人环保科技有限公司，北京，100080QiXiaoli,BeijingTDREnviron-Tech.Co.,Ltd,Beijing,100080摘要：截至2005年底，在我国应用碟管式反渗透处理垃圾渗滤液的项目已经有9个，涉及垃圾填埋场、焚烧厂和堆肥场，形式包括两级反渗透、单级反渗透、高压反渗透，出水标准以GB16889-1997中的一级排放为主，运行费用多在20元/吨渗滤液以下。本文总结了这9个项目的应用情况，客观的分析了碟管式反渗透技术在垃圾渗滤液处理上的经济、技术问题和经验。关键字：垃圾，渗滤液，碟管式反渗透Abstracts:Bytheendof2005,thereare9installationsofDisc-TubeReverseOsmosisleachatetreatmentsystemsaroundChina,distributedinlandfills,incinerationplantandcompostingplant,including2stageRO,singlestageROandhighpressureRO,andmostoftheirpermeatesmeettherequirementofthefirstcontrollingstandardinGB16889-1997,operationcostsareunder20Yuanpertonleachate.Thispapersummarizedtheapplicationsituationoftheseprojects,showsthedetailedinformationineconomicandtechnicalaspectsofDTROtechnologyinleachatetreatment.Keywords:waste,leachate,DTRO1背景介绍无论是垃圾填埋场、焚烧发电厂还是垃圾堆肥场，都避免不了渗滤液处理的问题。如果渗滤液不能无害化处理，垃圾的无害化处理也是一句空谈。上世纪七十年代以来，国内外许多科研院所对渗滤液的处理进行了不懈的研究，尝试了水处理领域的各种手段，如土地处理、回灌、吹脱、絮凝、厌氧、好氧、超声波、纳滤、反渗透等，到目前为止，已经多种有成熟的工艺应用于垃圾渗滤液的净化处理。1碟管式反渗透（DiscTubeReverseOsmosis,DTRO）是一种源自德国的垃圾渗滤液处理技术，自1988年首次应用于渗滤液处理以来，其稳定的运行效果得到用户的广泛认可，在全球各地已经有200多个成功的工程实例。2003年10月，重庆长生桥垃圾填埋场采用DTRO技术处理垃圾渗滤液，到2005年底，该技术在北京、上海、沈阳等9个垃圾处理设施中得到应用，目前运行状态良好。2工程概况在国内的9个项目中，除一个用于垃圾焚烧厂、一个用于垃圾堆肥场之外，其他均应用于垃圾填埋场，具体概况见表1。表1DTRO在国内的渗滤液处理的应用概况建成年份所在城市项目名称垃圾处理类型规模(t/d)主要工艺备注2003重庆长生桥填埋场5002RO新建2003北京南宫堆肥场67.52RO新建2004北京阿苏卫填埋场3002RO改造2004北京安定填埋场200HP+2RO改造2004北京北神树填埋场400/200MBR+HP+2RO*改造2005上海黎明填埋场2001RO+1RO改造2005沈阳大辛填埋场2302RO新建2005沈阳老虎冲填埋场2302RO改造2006上海御桥焚烧厂300MBR+1RO新建备注：z北神树项目中反渗透部分为80t/d，高压和第一级反渗透采用DTROz黎明项目为近期400t/d，远期200t/dz1RO代表单级反渗透，2RO代表两级反渗透，HP代表高压反渗透z改造：原渗滤液处理系统不再使用，利用了部分土建设施，如池子、房子等23性能标准应用反渗透技术处理渗滤液的垃圾处理设施，一般对出水标准要求比较高，在上述项目中，除北京、上海部分项目要求达到地方标准以外，其他项目均要求达到GB16889-1997中的一级标准，具体指标见表2。表2DTRO国内项目的设计出水指标项目名称设计标准COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)重庆长生桥填埋场国家一级100607015北京南宫堆肥场国家一级100607015北京阿苏卫填埋场北京二级60205015北京安定填埋场北京二级60205015近期国家三级1000600300不要求上海黎明填埋场远期国家二级30015020025沈阳大辛填埋场国家一级100607015沈阳老虎冲填埋场国家一级100607015上海御桥焚烧厂上海三级30015035025备注：国家标准指《城市生活垃圾污染控制标准》（GB16889-1997）上海标准指《上海市污水综合排放标准》（DB31/199－1997）北京标准指《北京市水污染物排放标准》经过2年多的实际运行，碟管式反渗透的处理效果已经被公认，垃圾填埋场的渗滤液通过两级反渗透处理后均可达到国家一级标准。在上述项目中，系统的实际出水往往优于招标文件的要求。3表3DTRO国内项目的实际进出水指标项目名称检测日期项目电导率(μS/cm)COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)进水198001970098503052050重庆长生桥2005-1-19出水10112.25.852.2912.9进水62805000－1100427北京南宫2003-12-1出水1724.8－50.87进水18400488328005451280北京阿苏卫2004-11-25出水20.48.1252.01进水40100643823007902649北京安定2004-10-13出水1221.21.2512.8进水110402320099401351200并联出水849202477.6上海黎明2005-7-14串联出水120205414进水3170063000237003831500沈阳大辛2005-9-22出水23443.918.452.19进水2970074000713060001940上海御桥2005-11-25出水3206.140.833617.54运行费用DTRO的运行费用，直接相关的有电费、药剂费、酸的费用、人工费、备品备件、耗材和维护费，除备品备件、药剂和耗材费用外，其他费用各地都不一样，因此不同地方的项目运行费用会有所不同。运行费用还和设备的配置、运行模式密切相关，比如安定项目为高压＋两级反渗透，高压部分需要额外的电费和备品备件，运行费用明显比常规两级反渗透高出许多。而黎明项目，为两套反渗透，在并联处理（400t/d）时运行费用较高，在串联处理（200t/d）时运行费用较低，原因是在并联处理时需要更多的酸和电。4显然，对某个特定项目来说，这些费用也不是一成不变的。由于垃圾渗滤液本身是一种水质多变的污水，其中污染物质的种类和浓度对运行费用也会产生较大的影响。比如较高的电导率不仅会影响系统整体回收率，也会增加运行费用，主要原因是系统消耗更多的能源；渗滤液缓冲度的变化会导致酸用量的变化，直接影响运行费用；渗滤液中钙离子浓度如果很高，就需要用盐酸来调节pH值，这样和使用硫酸相比费用就更高一些。表4部分DTRO设备的能量消耗（Kw/吨渗滤液）项目规模（t/d）第一级反渗透第二级反渗透高压反渗透合计安定2005.792.417.0615.3阿苏卫3006.362.859.2南宫67.57.182.629.8御桥3006.036.03黎明4006.1+6.012.1从上表可以看出，一般两级反渗透的电耗不会超过10kw/吨渗滤液，黎明由于是两套系统，目前都按第一级使用，所以电耗较高；安定有高压系统，比两级反渗透的吨水耗电明显要高；御桥由于使用了MBR，进入反渗透的水质比较干净，所以吨水耗电也要少一些。表5部分DTRO设备的酸消耗（每吨渗滤液）项目用酸种类pH值消耗量（kg/吨渗滤液）酸单价（元/吨）费用（元/吨渗滤液）安定硫酸8.44.788003.82阿苏卫硫酸7.86.368005.08南宫硫酸6.72.758002.2御桥盐酸7.746003.2黎明盐酸6.5186006.4安定项目中，第一级反渗透用酸量为2.75kg/吨渗滤液，其余为高压反渗透的用酸量。上表酸的用量并不和pH值成正比，而和渗滤液的缓冲度有密切关系。御桥原水pH值为6.4，经过MBR后进入反渗透系统的pH值上升为7.7，而缓冲能力有所下降，所以酸的消耗量非常小。5在国内项目中，如果是两级反渗透，运行费用一般在20元/吨渗滤液左右，高压反渗透则在25元/吨左右。5问题总结5.1电导率问题众所周知，电导率表征渗透压的参数，高的电导率需要更高的外加压力来克服渗透压，使水分子通过反渗透膜片。碟管式反渗透由于封装形式的不同，和卷式膜相比可以承受较高的压力，所以对同样指标的垃圾渗滤液，系统回收率会相对高一些。但是由于反渗透膜本身的局限性，系统承受的压力不能无限增加。常压DTRO的最高压力为75bar，高压DTRO的最高压力为120bar。对于一个已经在运营中的DTRO设备，进水电导率的改变必然会影响回收率，尽管出水品质不会受太多影响，但是净水产量会有所改变。重庆长生桥项目为国内第一个使用DTRO设备的垃圾填埋场。在系统设计时该填埋场尚未启用，没有电导率的数据可供参考，只有对当时的龙头寺垃圾场的渗滤液进行采用分析。龙头寺的电导率为7000μS/cm，考虑到该场是一个简易堆放场，在长生桥设备制造时按12000μS/cm进行设计。长生桥项目实施后，试运行期电导率在8000μS/cm左右，后来随着填埋量的增加逐步上升到20000μS/cm，回收率从80%下降到75%，为满足业主的要求，我们对系统进行了改造（把第二级反渗透的8根膜柱移动到第一级反渗透，这样第一级反渗透208个膜柱，第二级48个膜柱），在不改变回收率的情况下，增加了处理能力，使净水产水量满足招标文件的要求。5.2结垢离子问题在进水硅离子、钙离子、硫酸根离子浓度过高时，反渗透系统的膜片结垢倾向严重，这时如不采取措施，反渗透膜片上就会形成结垢；其中硅的结垢是不可逆转的，也就是说会导致膜片的报废。一般垃圾填埋场硅离子的浓度都在50mg/L以下，是两级反渗透达到80%回收率时可以接受的水平。钙离子也是反渗透处理渗滤液时必须关注的一个问题。一般情况下，老垃圾场渗滤液中钙离子浓度不高，而新垃圾场渗滤液和焚烧厂渗滤液钙离子浓度偏高，这时电导率也比较高，主要原因是渗滤液的pH值较低，使渗滤液中的钙处6于离子状态。对于钙离子浓度较高的渗滤液，要采用盐酸来调节pH值，这样避免膜表面的硫酸钙结垢。5.3膜片寿命问题DTRO设备的膜片使用寿命比较长，在正常使用情况下，第一级反渗透可以使用2年以上，第二级反渗透可以使用5年以上。截至目前，DTRO在国内的所有系统换过一次膜片。2004年10月，在对重庆设备进行维护时，因误操作导致第一级第一组28个膜柱的膜片更换。目前重庆项目已经运行超过2年，仍然可以使用。可以看出，DTRO的膜片寿命是经得起考验的。7