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DTRO膜管式膜工程设计与污染堵塞清洗方案DTRO膜（碟管式反渗透膜）是反渗透的一种形式，是专门用来处理高浓度垃圾渗滤液的膜组件，主要用于垃圾渗滤液垃圾渗滤液处理，其核心技术是碟管式膜片膜柱。把反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，就形成一个膜柱。有一级和两级DTRO处理系统，两级DTRO处理系统，包括中央控制系统、砂滤器、第一级反渗透系统、第二级反渗透系统、渗滤液储罐、硫酸储罐、净水储罐、清洗剂储罐、脱气塔等，也可根据水质情况前端设置超滤系统和纳滤系统。碟管式反渗透系统是其核心部分碟管式膜柱由碟式RO膜片、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆和耐压套管所组成。膜片和导流盘间隔叠放，O型橡胶垫圈放在导流盘两面的凹槽内，用中心拉穿在一起，置入耐压套管中，两端用金属端板密封。设计规模及设计水质1.1设计规模本工程设计日处理垃圾渗滤液15吨，设计开机率90%，满负荷运行时日处理量可达16.7吨以上。1.2设计进水水质垃圾填埋场的渗沥液原水水质的变化范围大，我们根据本项目垃圾填埋场所在区域其它填埋场渗滤液的水质特点，将渗滤液进水水质按如下指标进行设计：项目设计进水水质CODcr（mg/l）≤15000BOD5（mg/l）≤5000NH3－N（mg/l）≤1200TN（mg/l）≤1500SS（mg/l）≤800pH值≤6～9电导率(μS/cm)≤20000水温（℃）15-351.3设计出水水质渗沥液处理后出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中的一般地区标准，其出水水质指标如下表中所示：序号控制污染物排放浓度限值1色度(稀释倍数)≤40mg/L2化学需氧量CODcr≤100mg/L3生化需氧量BOD5≤30mg/L4悬浮物SS≤30mg/L5氨氮NH4-N≤25mg/L6总氮TN≤40mg/L7总磷≤3mg/L8粪大肠菌群数≤10000个/L9总汞≤0.001mg/L10总镉≤0.01mg/L11总铬≤0.1mg/L12六价铬≤0.05mg/L13总砷≤0.1mg/L14总铅≤0.1mg/L污染源分析1.4垃圾填埋场渗滤液的来源垃圾填埋场渗滤液是由垃圾分解后产生的液体与外来水分渗入（包括降水、地表水、地下水）所形成的内流水，包含多种代谢物质和水分，形成的成分极为复杂的高浓度有机废水。垃圾填埋场渗滤液产生及水量平衡，如下图所示。图1.4-1垃圾填埋场水量平衡示意图从上图可以看出，渗滤液的主要来源有：1)降水的渗入：降水包括降雨和降雪，它是渗滤水产生的主要来源。2)外部地表水的流入：这包括地表径流和地表灌溉。3)地下水的渗入：当填埋场内渗滤水水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。4)垃圾本身含有的水分：这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。5)垃圾在降解过程中产生的水分：垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。由以上渗沥液来源分析可知，垃圾渗滤水的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面径流、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等。1.5垃圾填埋场渗滤液的特性垃圾渗滤液的性质与垃圾的种类、性质、垃圾的填埋方式、覆盖情况、降雨及蒸发等都有很大的关系，其浓度和性质也随时间呈高度的动态变化关系，主要取决于垃圾场的使用年限和取样时填埋场所处的阶段。其特征主要体现在以下方面：1)有机污染物种类繁多，水质复杂垃圾渗滤液中含有大量的有机物，主要有77种，含量较多的有烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等。一般而言，垃圾渗滤液中的有机物可分为三类：低分子量的脂肪酸类、中等分子量的灰黄霉酸类物质；腐殖质类高分子的碳水化合物。2)污染物浓度高、变化范围大垃圾渗滤液中BOD和COD浓度最高可达每升几万毫克，其产生主要是在酸性发酵阶段，pH值达到或略低于7，BOD与COD比值介于0.5-0.6之间；一般而言，COD、BOD、BOD/COD比值随垃圾填埋场的“年龄”增长而降低，碱度则上升。3)水质水量变化大垃圾渗滤液水质水量的变化主要体现在如下方面：产生量随季节变化大，雨季明显大于旱季；污染物组成及其浓度也随季节变化；污染物组成及其浓度随填埋时间而变化。4)氨氮含量较高垃圾渗滤液中氨氮浓度随垃圾填埋年限的增加而增加，可以高达2000mg/L左右，氨氮含量过高会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。5)金属离子种类较多金属含量高渗滤液中含有多种金属离子，其浓度不仅与垃圾组分有关，也与垃圾填埋时间密切相关。6)营养元素比例失衡渗滤液中后期，氨氮含量较高，而BOD含量偏低，一般渗滤液中BOD/TN大都小于4，碳源含量偏低不利于微生物的生长，不利于渗滤液的生化处理。1.6垃圾渗滤液水质变迁规律在同一填埋场中，渗滤液性质及其化学组成随时间呈高度相关，如图1.6-1填埋场稳定化过程中渗滤液水质的变迁所示。在填埋初期，渗滤液中的有机酸浓度较高，而挥发性有机酸占有量不到1%；随着时间的推移，挥发性脂肪酸的比例增加。在填埋场酸化阶段，渗滤液pH值较低，而BOD、TOC、COD、营养物质和重金属的含量均较高；至产甲烷阶段，渗滤的pH值上升到6.5-7.5，甚至更高，而BOD、TOC、COD、营养物质和重金属的含量明显降低。图1.6-1填埋场稳定化过程中渗滤液水质的变迁Ⅰ-初始调整阶段；Ⅱ-过渡阶段；Ⅲ-酸化阶段；Ⅳ-甲烷发酵阶段；Ⅴ-成熟阶段1.7影响渗滤液成分和性质的因素对于特定的垃圾填埋场，其渗滤液的成分和性质不仅与气候、水文条件有关，还与垃圾成分、填埋场结构、填埋时间等密不可分。1)垃圾成分对渗滤液性质的影响由于渗滤液中的有机污染负荷主要来自城市生活垃圾中有机废物的含量，因此，生活垃圾中有机废物的含量，特别是厨余垃圾的含量对垃圾渗滤液的成分有着很大的影响。2)垃圾填埋场结构对渗滤液性质的影响填埋场的结构直接影响到渗滤液的生物降解及稳定化进程。填埋场结构分为厌氧填埋、好氧填埋及准好氧填埋三种型式，垃圾填埋场结构的不同直接影响到填埋场渗滤液的降解速度，使渗滤液的水质有较大的差别。3)垃圾填埋方式对渗滤液性质的影响垃圾填埋方式对渗滤液的水质具有一定的影响，如增加垃圾的填埋密度，即可减少垃圾的含水量和土壤的渗水量，限制外来水进入填埋场，由此可推迟垃圾中有机成分的降解作用，使渗滤液的浓度降低，延长渗滤液的产生时间；而在垃圾的透水性能相同时，填埋场越深，渗滤液在填埋场内滞留时间越长，渗滤液所含组分的浓度越高。4)填埋时间对渗滤液性质的影响垃圾填埋后，随着填埋时间的增长，垃圾中有机物的降解速率、垃圾的持水能力和水渗透性能均发生变化，所产生的渗滤液性质在不同填埋时间内是不同的。图1.7-1为国内某垃圾填埋场新旧填埋场渗滤液成分对比，图1.7-2～1.7-3为行业有关研究渗滤液特征随填埋场填埋年限的变化规律统计。由图中数据可清楚地看出，渗滤液中主要污染物指标随填埋场填埋年限增长而变化的规律。图1.7-1新旧垃圾渗滤液成分对比表图1.7-2垃圾渗滤液pH及COD值随填埋年限变化规律0200040006000800010000CODBODTOC脂肪酸NH3-N氯化物Na浓度Mg浓度K浓度Ca浓度Fe浓度100006000700046807901315960252780182054012002604654653702080130018559025023旧垃圾渗滤液成分新垃圾渗滤液成分mg/L46810小于5年5-10年大于10年pH值填埋年限pH变化规律0510小于5年5-10年大于10年COD值g/L填埋年限COD变化规律图1.7-3垃圾渗滤液B/C比及VFA/TOC填埋年限变化规律四、五年以下为初期填埋场，填埋场处于产酸阶段，渗沥液中含有高浓度有机酸，此时BOD5、TOC、营养物和重金属的含量均很高、NH3-N浓度相对较低，可生化性较好，且C/N比协调，相对而言，此阶段的渗沥液较易处理。五年至十年为成熟填埋场，随着时间的推延，填埋场处于产甲烷阶段，COD和BOD浓度均显著下降，但B/C比下降更为明显，可生化性变差，而NH3-N浓度则上升，C/N比相对而言不甚理想，此一时期的垃圾渗沥液较难处理。十年以上为老龄填埋场，此时COD、BOD均下降到了一个较低的水平，B/C比处于较低的水平，C/N比处于不协调，虽然此阶段污染程度显著减轻，但远远达不到直接排放的要求，随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，COD不断下降，难以再进行生化处理。1.8垃圾渗滤液的危害垃圾在运输、堆放、填埋过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、雨水淋洗、地下水浸泡等原因产生多种代谢物质和水分，形成了成分极为复杂的高浓度有机废水——垃圾渗滤液；未经处理的垃圾渗滤液流经地表或渗入地下水后，将对环境造成严重的二次污染。1)垃圾渗滤液对地表水、地下水的危害垃圾渗滤液属高浓度有机废水，由于其所含有机污染物浓度高，流动缓慢，渗滤液持续时间长，如果填埋场不能采取良好的渗滤液收集、导排、处理等措施，一旦进入地表水体或渗入地下水，都会对水体造成严重的污染，其对地下水的污染程度取决于渗滤液的量、渗滤的速度、垃圾的填埋年限、垃圾性质、填埋垃圾的量及垃圾填埋场的工程措施及管理等。2)垃圾渗滤液对土壤的危害垃圾填埋场防渗工程措施采取不当时或没有采取防渗措施时，渗滤液会渗入土壤，如果00.20.40.6小于5年5-10年大于10年B/C比填埋年限B/C变化规律050100小于5年5-10年大于10年VFA/TOC变化规律其渗入速度超过了净化速度，则会破坏自然动态平衡，导致土壤正常功能的失调，土壤质量下降，严重的会造成土壤使用功能下降或丧失。1.9渗沥液的水质特点综上所述，垃圾填埋场渗沥液水质具有如下特点：（1）污染物成份复杂、水质波动较大。由于垃圾组份复杂，渗沥液中的污染物成份复杂。渗沥液的污染成分包括有机物、无机离子和营养物质。其中主要是氨氮和各种溶解态的阳离子、重金属、酚类、可溶性脂肪酸及其它有机污染物。水质波动主要受两个因素影响：填埋时间和气候因素。填埋时间是影响渗沥液水质的主要因素之一。填埋初期渗沥液BOD/COD一般在0.4-0.6。但随着填埋时间的增加，垃圾层日趋稳定，垃圾渗沥液中的有机物浓度降低，可生化性差的相对分子质量大的有机化合物占优势，BOD/COD比降低即可生化性降低，同时渗沥液中的氨氮浓度在填埋堆体的稳定化过程中将逐渐增加，C/N比下降，即使在同一年内，由于季节和气候的变化也会造成渗沥液水质波动变化较大，垃圾渗沥液的这一特性是其它污水无法比拟的，造成了处理和处理工艺选择的难度大，因此，渗沥液处理系统要有很强的抗冲击负荷能力。（2）有机物浓度高即COD、BOD浓度高。垃圾渗滤水中的BOD和COD浓度最高可达几万mg/l，但随填埋时间的推移将逐步降低，即使如此，仍然达到几千mg/l，相对其它废水而言仍然较高。并且渗沥液中含有大量的腐殖酸，采用传统的生化处理工艺，很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗沥液中的COD中将近有500～600mg/l无法用生物处理的方式处理。而对于新填埋场渗沥液来讲则可生化性较好，但污染物浓度如COD浓度较高。（3）氨氮浓度高。氨氮浓度随填埋时间的增加而相应增加，渗沥液中的氮多以氨氮形式存在氨氮含量高垃圾渗滤水中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加。（4）重金属离子浓度和盐份含量高。生活垃圾单独填埋时，重金属含量会较低；但与工业废物或污泥混埋时，重金属含量和盐份会很高，采用生化处理会因为含盐量过高会对生化产生抑制毒害作用。造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。渗滤液处理工艺的选择1.10对工艺的基本要求鉴于渗沥液的上述特点，对于填埋场渗沥液处理工艺而言，设计以及工艺的选用需要满足以下条件：（1）满足水量变化的特点对于任何已经选定规模的水处理工艺而言，其处理能力均有水量处理上限的问题，因此，在设计工艺应具备较大的抗水力冲击负荷能力适应较大的水量波动；（2）抗水质冲击负荷能力强由于渗沥液水质波动变化较大，因此，要求处理工艺需