垃圾滲濾液是最難處理的工業(yè)廢水，沒有之一。和垃圾填埋廠一樣，垃圾焚燒發(fā)電廠也產(chǎn)生滲濾液，其水質(zhì)復(fù)雜多變、高有機(jī)物、高硬度、高懸浮物、高鹽分，并且可能含有無機(jī)和有機(jī)的有毒物質(zhì)。目前垃圾焚燒發(fā)電廠普遍要求廢水零排放，即不允許有任何廢水排出廠區(qū)之外，這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的難題。杭州碟濾膜技術(shù)有限公司提專業(yè)零排放項(xiàng)目解決方案。

本文介紹的位于杭州九峰的垃圾焚燒電廠的1500噸/天滲濾液軟化處理系統(tǒng)，廢水首先經(jīng)過常規(guī)物化和生化處理之后，再使用Porex管式膜結(jié)合化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行高效軟化，最后用DTRO碟管式反滲透組合進(jìn)行膜濃縮。這個(gè)工藝可以做到85%的整體回收率，反滲透產(chǎn)水作為循環(huán)冷卻塔補(bǔ)水回用，最終濃水注入垃圾焚燒爐固化處理。

該項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)最大的焚燒電廠滲濾液零排放處理系統(tǒng)，目前穩(wěn)定運(yùn)行中。整個(gè)系統(tǒng)具有短流程、回收率高、集成簡(jiǎn)單、工藝可靠的諸多優(yōu)勢(shì)，是焚燒電廠垃圾滲濾液零排放處理的極佳范例。

背景介紹

九峰垃圾焚燒發(fā)電廠位于杭州市余杭區(qū)中泰鄉(xiāng)九峰村，2012年立項(xiàng)，日處理生活垃圾3000噸，建有4臺(tái)750噸/日機(jī)械爐排焚燒生產(chǎn)線，煙氣排放全面執(zhí)行歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。廢水發(fā)生量設(shè)計(jì)為1500噸/天，主要水源為垃圾滲濾液，此外還包括沖洗廢水和生活污水等。

整體的處理工藝是生化處理→MBR→軟化反應(yīng)槽→Porex管式膜固液分離→常規(guī)RO→DTRO，各級(jí)RO的產(chǎn)水作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)水使用，執(zhí)行GBT19923-2005 《城市污水再利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水）標(biāo)準(zhǔn)，最終濃水送至焚燒爐。整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程框圖如下：

廢水特性

九峰垃圾焚燒電廠的滲濾液廢水一共有3股水源，以垃圾滲濾液為主，另由少量的車間沖洗廢水和道路沖洗廢水，以及占比更少的生活污水。匯總之后廢水水質(zhì)以及最終回用水(符合GBT19923-2005 《城市污水再利用工業(yè)用水水質(zhì)》（敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水）標(biāo)準(zhǔn))的指標(biāo)如下表所示：

從上表可以看出，九峰電廠的滲濾液比較符合典型的焚燒電廠垃圾滲濾液的水質(zhì)特性：

1.    總硬度高，超過2000mg/l；

2.   總堿度高，超過3000mg/l；(由于滲濾液本身就含有較高堿度，更重要的是經(jīng)過了生化處理，所以滲濾液廢水堿度甚至比硬度還要，水中的碳酸氫根濃度>鈣離子濃度)

3.    含鹽量高，超過12000mg/l；

4.   有機(jī)物濃度高，COD超過500mg/l；(一些其他的滲濾液廢水經(jīng)生化處理除有機(jī)物之后，殘留的COD甚至依舊超過1000mg/l)

5.    二氧化硅濃度比較適中，但對(duì)于反滲透來講還是偏高，為避免硅垢影響回收率，需要降低；

從上述水質(zhì)情況看，最終影響膜濃縮階段設(shè)備性能和回收率的因素主要是：總含鹽量、有機(jī)物和無機(jī)致垢成分(鈣、鎂、二氧化硅)。前二者在碟管式反滲透可耐受的范圍之內(nèi)，但是無機(jī)致垢成分，尤其是鈣鎂硬度，將是影響系統(tǒng)整體回收率和膜性能的關(guān)鍵參數(shù)，必須在膜濃縮之前盡可能去除。

由于廢水含有極高堿度的特點(diǎn)，使得滲濾液的軟化化學(xué)反應(yīng)可以采用相對(duì)廉價(jià)的氫氧化鈣作為堿劑，而無需擔(dān)心因氫氧化鈣帶入的鈣離子需要額外添加較昂貴的碳酸鈉?；谏鲜鏊|(zhì)的加藥類型和加藥量如下表所示(基于當(dāng)量)：

從上表可以看出：

1.    只需要添加石灰，即可同時(shí)將鈣離子和鎂離子轉(zhuǎn)換為各自的不溶物；

2.    由于水中的碳酸氫根濃度高于其中的鈣離子濃度，無需補(bǔ)充添加碳酸鈉；

3.    由于二氧化硅濃度相對(duì)于鎂離子濃度并不高，可以隨鎂離子一并除去，而不需要額外添加鎂鹽；

4.    石灰?guī)нM(jìn)來的鈣離子和碳酸氫根反應(yīng)，大大大大降低了堿度，這使得在經(jīng)過軟化之后，無需添加太多的酸即可將pH回調(diào)。一方面減少了酸加藥量，另一方面避免堿度影響后續(xù)反滲透產(chǎn)水的電導(dǎo)率；

5.    所添加氫氧化鈣的鈣離子和氫氧根都充分參與反應(yīng)形成了沉淀，而且還促成了廢水中自有的鈣離子和碳酸氫根形成沉淀，鎂離子也形成沉淀。這些加藥化學(xué)反應(yīng)之后，水的含鹽量不但不會(huì)增加，反而會(huì)有所降低！

管式膜組件規(guī)格

系統(tǒng)總設(shè)計(jì)量為1500噸/天，大致相當(dāng)于70m3/hr，系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用了90只TUF-37型Porex管式膜組件，分成3套，每套包含3列。由杭州碟濾膜技術(shù)有限公司提供

TUF-37型管式膜的基本技術(shù)參數(shù)如下：

運(yùn)行概況

整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試自2017年8月份開始，目前已驗(yàn)收并穩(wěn)定運(yùn)行中。整體通量高于設(shè)計(jì)值，產(chǎn)水硬度基本在80mg/l(碳酸鈣濃度)以下，參看下圖：

管式膜強(qiáng)化軟化部分，承擔(dān)著為后續(xù)膜濃縮設(shè)備提供合格的軟化除濁預(yù)處理水的重要任務(wù)。在添加石灰反應(yīng)之后，最終管式膜出水中鈣/鎂/二氧化硅/鋇/鍶等無機(jī)致垢類成分已基本除去或降低到了不影響反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的程度。

一些啟示：

垃圾滲濾液的廢水有其自身的特性，尤其是有機(jī)物濃度高，含腐植酸的特點(diǎn)，很可能影響通量，這是采用管式膜強(qiáng)化軟化時(shí)不得不考慮的一個(gè)因素。但是該項(xiàng)目前期的中試，和放大系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況來看，這種擔(dān)心并未成真。分析下來，還因該歸因于滲濾液的另外一個(gè)有利的特性：堿度遠(yuǎn)高于硬度。這個(gè)特點(diǎn)不但使得石灰作為堿劑成為可能，而且反應(yīng)之后的懸浮固體是以碳酸鈣為主，而碳酸鈣是管式膜通量的良好促進(jìn)劑。由于碳酸鈣顆粒對(duì)膜內(nèi)壁的連續(xù)沖刷作用，以及對(duì)有機(jī)物的物理吸附作用，會(huì)良好“遮蔽”有機(jī)物對(duì)管式膜的污堵作用。因此，雖然管式膜入口有300~1000mg/l的COD濃度，管式膜的通量依舊高于設(shè)計(jì)值，并且非常穩(wěn)定。

但，這并不意味著任何其他一款膜都可以放在此處用來做固液分離而能獲得同樣良好的效果。因?yàn)檫@種過濾是在極高的懸浮固體濃度條件下進(jìn)行的：經(jīng)過化學(xué)加藥反應(yīng)之后，水中的碳酸鈣濃度就已達(dá)到了6100mg/l，氫氧化鎂濃度700mg/l，合計(jì)6,800mg/l(質(zhì)量比0.68%)。這個(gè)固含量已經(jīng)非常之高，但還不是最高值：在管式膜運(yùn)行過程中，動(dòng)態(tài)濃縮時(shí)的平衡污泥濃度通常超過5%，即50,000mg/l以上的懸浮固體！只有能耐受如此之高污泥濃度，并且能在高流速?zèng)_刷下穩(wěn)定運(yùn)行而不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械損壞的超強(qiáng)膜元件，才可能用在這里！該管式軟化膜由杭州碟濾膜技術(shù)有限公司提供。

九峰項(xiàng)目是第一個(gè)也是最大的管式膜強(qiáng)化軟化用于垃圾焚燒電廠廢水零排放系統(tǒng)的案例。該系統(tǒng)的良好運(yùn)行，證明Porex管式膜作為一種機(jī)械強(qiáng)度好，耐受性極佳的膜產(chǎn)品，在這個(gè)工藝路線中所起到的極其重要的作用。

九峰垃圾電廠的廢水零排放系統(tǒng)的處理工藝可以稱得上簡(jiǎn)單粗暴：生化處理之后的廢水，經(jīng)過石灰軟化反應(yīng)之后，采用Porex管式膜過濾，隨后用海淡RO和DTRO進(jìn)行高回收率的膜濃縮。除了生化部分之外，其他都是采用滑架式設(shè)計(jì)，系統(tǒng)成套非常方便。

Porex管式膜在這里起到把零排放系統(tǒng)中的廢水處理部分和凈水處理部分串在一起的核心作用：管式膜的進(jìn)水是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)之后的高濃度料液，或稱泥漿；它的濾過水則是濁度小于0.5NTU、無機(jī)致垢成分基本去除、膠體和有機(jī)物也得到有效控制的良好水源，可直接送至膜濃縮單元而不需要任何進(jìn)一步的除濁措施。

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