350吨二级DTRO技术方案

1 编制总则

1.1 编制说明

在本项目中，我们提供了一套两级碟管式反渗透处理系统，型号为ROAW 9155 DTG 135_35，日处理水量350吨，用于xxx生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理。

由于膜本身的特点，要求进水温度高于5℃，在冬季渗滤液水温低于5℃时应停止运行，建议设备进水温度高于10℃，以充分提高膜的过滤效率。出于对膜的保护，在冬季应保持渗滤液处理车间的室内温度必需高于5℃，防止设备及管路的冻伤。

本设备为两级碟管式反渗透，在进水水质不超过标书给出的数据的情况下，出水优于国家排放标准（GB16889-2008表2)。

设备完全自动控制，一键开机，可实现远程监控，对运行数据实时记录。 操作设备需要4个工作人员轮换值班，现场仅需1人巡视。

本文件为投标用初步设计文件，中标后我们会对渗滤液进行全面分析，重新优化设计，在不减少设备总价值（可能会增加）的情况下，对工艺设计、工程设计进行适当调整。

1.2 编制依据

1.2.1. PALL 公司DTRO处理渗滤液设计手册与运行导则；

1.2.2. DTRO中试设备在我国北京、重庆、上海等地垃圾填埋场的渗滤液处理试验

资料；

1.2.3. DTRO系统在我国重庆长生桥垃圾填埋场、北京南宫堆肥场、北京阿苏卫垃

圾填埋场、北京安定垃圾填埋场的运行资料。

1.2.4. 碟管式反渗透在国内近百个项目成功的设计、安装、调试、运营和售后服务

经验，部分项目分析报告见下表：

碟管式反渗透在国内处理渗滤液项目的部分数据

CODCr (mg/L) 进水 2003.11.193 宫堆肥场 出水 北京南 进水 3900 10 7730 氨氮 (mg/L) 705 5.14 576 17.6 0.1 26.5 5.44 983 11.8 2241 0.1 1530 5.38 2649 12.8 1280 2.01 SS (mg/L) 376 3.75 9700 3.4 2.4 0.25 0.5 43 1.13 1900 1.5 790 5 545 5 电导率 (μS/cm) 11500 349 47.8 350 50.8 40100 122 18400 20.4 2003.11.1 1RO出水 136 2RO出水 98.5 重 庆 长生桥 垃 圾 填埋场 2005.3.31 2003.9.27 2RO出水 29.6 进水 出水 进水 2005.4.29 出水 2003.9.18 进水 北京 安定 填埋场 进水 2004-10-217 出水 进水 2004.11.25 出水 6438 1.2 4880 8.1 南宫设备 出水 38 9300 29.5 7150 10.2 17200 1RO出水 79.4 北京 阿苏卫 注1：南宫设备检测单位为北京市环境卫生监测站 注2：长生桥垃圾填埋场检测单位为重庆市环境检测中心

注3：其他样品全部由北京普尼理化检测中心测定

1.3 编制原则

1.3.1. 详细描述所采用工艺的技术核心 1.3.2. 详细说明渗滤液处理系统的工艺流程 1.3.3. 详细说明设备的技术参数和性能参数

2、项目综述

2.1 项目简介

本项目采用两级碟管式反渗透的核心处理工艺，结合浓缩液的回罐，出水水质要求达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的排放标准。

系统要求具有完备的计量、自动控制系统，可满足连续自动运行的需要。

2.2 工程范围和主要内容

本项目工程范围：

(1) 从渗沥液调节池开始，到出水口的渗滤液处理设备的供货和工艺设计； (2) 碟管式反渗透系统内部配套管线、电缆的连接； (3) 渗滤液处理设备的调试；

(4) 渗滤液处理设备移交后一年质保期内的免费售后服务； (5) 操作人员培训； (6) 专用工具；

2.3 渗沥液的特点分析 2.3.1 渗滤液本身的特点

垃圾渗滤液处理难度大，实现其经济有效处理是垃圾填埋处理技术中的一大难题。垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响，概括起来，垃圾渗滤液的特性如下：

（1）渗滤液前、后期水质变化大。渗滤液的水质变化幅度很大，它不仅体现在

同一年内各个季节水质差别很大，浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限的增加，水质特征也在不断发生变化，如渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年限的增加而降低。通常在填埋初期，氨氮浓度较低，用生物脱氮就可去除渗滤液中的氨氮，但随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，最好采用物化法处理。

（2）有机物浓度高。垃圾渗滤液中的CODcr和BOD5浓度最高可达几万毫克/升，与城市污水相比，浓度非常高。高浓度的垃圾渗滤液主要是在酸性发酵阶段产生，pH值略低于7，低分子脂肪酸的COD占总量的80%以上，BOD5与COD比值为0.5～0.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD5与COD比值将逐渐降低。

（3）部分重金属离子含量高。垃圾渗滤液是含有十多种重金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高，据报道，有的填埋场铁的浓度可高达2000mg/l左右，锌的浓度可达130mg/l左右，均超过一般的排放标准，需进行处理。

（4）氨氮含量高。渗滤液的氨氮浓度较高，并且随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000～2000mg/l。当采用生物处理系统时，需采用很长的停留时间，以避免氨氮或其氧化衍生物对微生物的毒害作用。

（5）营养元素比例失调。一般的垃圾渗滤液中BOD5/TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以补给。另一方面，老龄填埋场的渗滤液的BOD5/NH3-N却经常小于1，要使用生物法处理时，需要补充碳源。

2.3.2 本项目的特点

本项目要求，渗滤液处理后优于《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的排放标准，必需采用反渗透技术才能符合排放要求，考虑渗沥液水质波动的影响，确保出水达标，设计采用两级反渗透。

3 渗滤液处理厂的设计

3.1 执行标准

1. 《中华人民共和国环境保护法》（1989）

2. 《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》1995 3. 《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）； 4. 《中水水质标准》（GB50336-2002）； 5. 《城市杂用水标准》（GB/T18919-2002）； 6. 《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）； 7. 《城市环境卫生设施设置标准》（CJJ27-89）；

8. 《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31）； 9. 《室外排水设计规范》（GBJ14-87 1997）； 10. 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）；

11. 《城市污水再生利用景观水质标准》（GB/T18921-2002） 12. 《水质 氨氮的测定》 纳氏试剂法GB 7478-1987

13. 《水质 五日生化需氧量（BOD5）的测定》 稀释与接种法GB 7488-1987 14. 《水质 悬浮物的测定》 重量法GB/T 11901-1989 15. 《水质 化学需氧量的测定》 重铬酸盐法GB 11914-1989 16. 《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1977）

17. 《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18599-2001） 18. 《生活垃圾填埋场环境检测技术要求》（GB/T 18772-2002）

19. 《生活垃圾渗沥水》（CJ/T 3018.1～CJ/T 3018.15系列标准）CJ/T 3018. -1993 20. 《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T 3037-1995）

21. 《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ 17-2004）

22. 《碟管式反渗透高浓度处理设备》（Q/DXTDF001-2006）

3.2 设计原则

处理工艺和设备选用成功的应用于类似本项目原水水质的其它工程的工艺和设备，确保运行稳定可靠，出水达标。

1. 根据垃圾填埋场渗滤液中污染物含量高，水质水量多变的特点，选用技术先进、工艺可靠、性价比高的处理设备；

2. 充分考虑垃圾填埋场各填埋阶段的水质及水量变化，按照最可靠的原水水质（包括溶解性固体）进行设计，确保系统具有一定的抗冲击负荷的能力。

3. 为保证出水稳定达标排放，采用可靠的反渗透膜技术，处理工艺先进，运行稳定可靠，出水完全可以满足排放要求。

4. 系统自动化程度高，可满足连续自动运行的需要；

5. 充分考虑节能降耗，降低运行费用，采用投资最少、运行费用合理、易于维护和运行管理的工艺；

6. 尽量采用先进完善的设施和设备来消除垃圾渗滤液处理过程产生的恶臭和噪声等二次污染问题；

7. 从近期、远期要求的出水水质综合考虑，膜处理设备可扩容可移动。

3.3 设计水量

设计日平均处理生活垃圾渗沥液350吨，设计富裕系数1.1，实际最大日处理能力可达385吨。

3.4 设计进水指标

考虑到垃圾填埋场的渗沥液原水水质的变化范围大，我们根据平南填埋场所处地理位置及特点进行充分分析，结合设计文件要求系统应具备一定的抗冲击负荷的能力，将渗滤液进水水质按如下放大指标进行设计：

设计进水水质

项目 CODcr（mg/l） BOD5（mg/l） NH3－N（mg/l） TN（mg/l） SS（mg/l） pH值 电导率(μS/cm) 注：1、系统可以适应一定水质变化波动；进水水质变化对出水水质影响不大。 注：2、此设计充分考虑渗沥液前后的水质变化，设计进水水质在招标文件的基础上作了大幅度的放大，充分保证出水的达标排放。其中电导率在大于25000μS/cm时能保证达标排放， 但设备净水产率会相应下降，详见水量平衡。

招标文件进水水质 11000 3500 2000 2500 500 6-9 20000 设计进水水质范围 8000～20000 5000～8000 500～2500 500～2800 200～800 6～9 5000～25000

3.5 设计出水指标

根据设计文件要求，出水水质要求达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中附表2规定的水污染物特别排放限值标准。

设计出水水质

项 目 色度 化学需氧量（CODcr）（mg/l） 生化需氧量（BOD5）（mg/l） 悬浮物（mg/l） 氨氮（mg/l） 总氮（mg/l） 总磷（mg/l） 大肠菌值（个/L） 总汞（mg/l） 总镉（mg/l） 总铬（mg/l） 六价铬（mg/l） 总砷（mg/l） 总铅 （mg/l）

排放浓度限值 40倍 100 30 30 25 40 3 10000 0.001 0.01 0.1 0.05 0.1 0.1 4、渗滤液处理系统工艺说明

4.1 对工艺的基本要求

鉴于垃圾渗滤液的前述水质特点，为达到出水稳定达标排放，同时避免不必要的投资浪费，在进行工艺选择时应考虑以下基本要求：

（1）确保出水达标；

（2）能够适应不同季节、不同年份渗滤液浓度的波动； （3）工艺流程简单，占地少，运行维护费用低； （4）自动控制程度高，可满足连续自动运行的需要。

4.2工艺比较 4.2.1．DTRO工艺

DT膜技术即碟管式膜技术，分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是专门针对渗滤液处理开发的，1988年在德国政府的支持下，由PALL公司研制成功，1989年应用于德国Ihlenberg填埋场，至今已运行了十八年，目前设备状况良好，日处理1500吨渗滤液。

它的膜组件构造与传统的卷式膜着截然不同，原液流道：碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中（如图2所示），被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180o逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘（如图3所示），从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。DT组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶劣的进水条件。

透过液流道：过滤膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架

（如图5），使通过膜片的净水可以快速流向出口。这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道(如图3)。如图4所示透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜片均相等。

P透过液ERME ATEFEED进料 CONCE浓缩液 NTRATEFolw throughD Tm oduel

碟管式膜柱流道示意图

DT膜片和导流盘

DT膜柱独特的结构使其具有以下特点，这也是膜分离工艺应用于渗滤液处理所必需的特性。

? 最低程度的膜结垢和污染现象

如前所述，DT组件具备4mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使得DT组件即使在高压200bar的操作压力下也能体现其优越的性能。

? 膜使用寿命长

DT膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。实践工程表明，在渗液原液处理中，一级DT膜片寿命可长达3年，甚至更长，接在其它处理设施后（比如MBR）寿命长达5年以上，这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。

? 组件易于维护

DT膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DT组件可以轻松检查维护

任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用，这是其它形式膜组件所无法达到的。

? 过滤膜片更换费用低

DT组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当过滤膜片需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，这最大程序减少了换膜成本，这是卷式、中空纤维等其它形式膜组件所无法达到的，比如当卷式膜出现补丁、局部泄漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。

DT膜系统作为一种膜分离工艺相对传统的生化工艺具有如下优势： ? 出水水质好

反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，对于出水水质要求不高的情况，可以使用纳滤膜；

? 出水稳定，受外界因素影响小

由于影响膜系统截留率的因素较少，所以系统出水水质很稳定，不受可生化性、炭氮比等因素的影响，对于处理不宜采用生化处理的老垃圾场渗滤液有着很大的优势；

? 运行灵活

DT膜系统作为一套物理分离设备，操作十分灵活，可以连续运行，也可间歇运行，还可以调整系统的串并联方式，来适应水质水量的要求；

? 建设周期短，调试、启动迅速

DT膜系统的建设主要为机械加工，附以配套的厂房、水池建设，规模很小，建设速度快。设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成；

? 自动化程度高，操作运行简便

DT膜系统为全自动式，整个系统设有完善的监测、控制系统，PLC可以根据传感器参数自动调节，适时发出报警信号，对系统形成保护，操作人员只需根据操作手册

查找错误代码排除故障，对操作人员的经验没有过高的要求；

? 占地面积小

DT膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小； ? 可移动性能强

可以安装在集装箱内，也可以安装在厂房里，一个项目结束后可以移至其它项目继续使用。

? 运行费用低

在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它工艺，投资省、运行费用低。在同样可以达到一级标准的MBR＋单级RO和两级DTRO中，两级DTRO投资及运行费用要远低于MBR+RO。

4.2.2卷式膜工艺

传统的卷式膜更多的应用于给水、市政污水、中水回用、海水淡化等领域，包括卷式反渗透和纳滤。这种膜组件是针对纯水领域设计的，德国从1986年开始尝试应用到渗滤液的处理中，但因为接下来的运行中出现了膜污染问题，从国外的工程实例来看目前已陆续报废，有些已被替换成碟管式反渗透设备。由于卷式膜自身结构上的原因，决定了这种技术难以在渗滤液处理上广泛应用，卷式膜在1999年后很少应用到渗滤液处理上。

在这种膜组件中，膜片间有网状支撑层，隔网厚度通常为30~80um,而流道的空间非常小，容易被污染物堵塞及产生浓差极化。所以对进水水质要求相当苛刻，必须进行复杂的预处理，使SDI小于5、悬浮物小于100mg/l。并且一旦当预处理系统运行不稳定时，卷式膜就会很快堵塞，造成不断的停机清洗，而膜更换时必须成卷废弃，运行费用很高。

由于卷式膜对进水要求极其苛刻，所以卷式膜没有直接应用于渗滤液处理的可能性，但由于其填装密度高、价格便宜，有些项目将其与其它工艺相组合，作为其它工艺的后处理，比如作为MBR的后处理，MBR的膜分离采用UF膜，可以截留大部分大分子污染物，为卷式膜的应用创造了一定条件，但MBR的出水COD值通常在1000以上，远高于卷式膜的有机物浓度极限要求，同时渗滤液中含有大量的金属离子，具有极高浓度的TDS，所以卷式膜的有机物污染和结垢是难以避免的。卷式膜自身的结构缺陷使得这种膜分离形式即便在具有极完善的预处理前提下仍然存在易堵塞、浓差极化的现象，膜的寿命和产水率受到严重影响。

卷式膜由于为传统的给水行业所设计，通常操作压力较低，膜系统的回收率也较低，拿与渗滤液净化接近的海水淡化来说，回收率通常只有40％－50％，即便是在低电导率的情况下，卷式膜的回收率通常也要低于75％，再加上卷式膜频繁的清洗，

卷式膜的产水率受到严重影响，这使得渗滤液处理的浓缩液产量成倍增加，增加浓缩液处理的难度。

4.2.3 MBR工艺

MBR，又称膜生物反应器，是生物处理与膜技术相结合的一种工艺，与传统工艺相比，MBR用膜分离技术代替了传统的泥水分离技术，膜分离技术的高效性决定了MBR相对传统生化工艺有如下优势：

? 水力停留时间与泥龄分离

膜技术可以全部截留水中的微生物，实现了水力停留时间和污泥龄的分离，使运行控制更加灵活，使延长污泥龄成为可能，这有利于增殖缓慢的硝化细菌的生长和繁殖，脱氮效率得到很大提高。同时由于系统具有很长的泥龄，故产生的剩余污泥量很小；

? 出水水质高于传统生化工艺

膜技术不但可以截留水中的微生物，还可以截留部分大分子的难溶性污染物，延长污染物在反应器内的停留时间，增加难降解污染物的去除率，同时由于泥龄长，脱氮效果好，加上出水基本不含SS，所以MBR的出水水质要好于传统工艺；

? 占地面积小

由于膜系统的高截留率，使得反应器内可以保持高浓度的污泥浓度，通常是传统活性污泥法的3－5倍，高污泥浓度使得反应器容积较传统工艺小很多，加上高效率的深水供氧形式，生化部分占地面积要远小于传统工艺；

? 耐冲击性能强

高污泥浓度也使得系统的耐冲击负荷有所提高。

当然MBR作为一种生化工艺也同样具有生化工艺的缺点：

? 处理效果依赖于渗滤液的可生化性

由于MBR主要靠生化段去除污染物，故处理效果严重依赖于渗滤液的可生化性，对于可生化性差的中晚期渗滤液不适用；

?

影响因素多

影响出水水质的因素较多。季节的变化、垃圾成分的变化、填埋场年限的变化、天气的变化、人为因素都会改变垃圾渗滤液的水质水量，对系统造成冲击负荷，进而影响的系统的出水水质。同时系统的负荷、温度、pH值、碱度、DO值、泥龄等等参数控制不当，同样会影响出水水质；

? 出水不能满足高标准要求

垃圾渗滤液中含有大量不可生物降解的污染物，生化法是无法去除的，MBR的出水COD浓度和色度值都仍然较高，这也就决定了MBR处理渗滤液出水并不能达到较高的排放标准，要想满足高标准的出水要求则需要应用去除效率更高的膜技术或其它物理方法。

4.2.4 传统的活性污泥及生物膜工艺

这里所说的传统活性污泥及生物膜工艺是指广泛应用于传统的市政污水及工业污水处理的生化工艺，生物膜法如接触氧化、生物滤池，活性污泥法如SBR、氧化沟、AO及其诸多的衍生工艺。

这些传统工艺均在市政污水及工业污水方面有很多成功的案例，但垃圾渗滤液有其显著的特点和诸多的不确定因素，这就给传统生化工艺的实施带来很大的困难，应用于处理渗滤液中，在以下几方面表现的不尽如人意：

? 针对可生化性差的渗滤液无能为力

垃圾渗滤液成份复杂，含有大量高分子难以生化降解的污染物，尤其是到填埋场

晚期，渗滤液中的易降解有机物已在垃圾堆体中消耗殆尽，生化工艺对其基本没有处理效果。

? 污泥浓度低，占地面积大

传统生化工艺污泥浓度通常控制在2－5g/L，而垃圾渗滤液虽然水量较少，但污染物浓度极高，一个中型渗滤液处理项目所处理的污染物总量与一个中小型城市污水处理厂相当，占地面积巨大，这在很多地区是很难做到的。

? 难以应对渗滤液的高浓度、高毒性，抗冲击能力差

渗滤液具有高浓度、高毒性、水质水量变化大的特点，这些特点均会对生化系统造成很大的冲击，这是在其它污水中比较少见的，传统工艺由于污泥浓度低，面积大，混合效果差，从而易对局部区域的微生物造成毒害抑制作用，进而影响整个系统的处理效果。

? 出水水质差

由于渗滤液的可生化性差同时又具有较强的冲击性，使得传统生化工艺很难正常运行，出水水质较差，也极不稳定。如想达到较高的排放标准，必须设膜分离作为系统的后处理，但由于传统生化泥水分离效果较差，生化出水还需经过较复杂的预处理才能进入膜系统。

? 实际应用少，设计参数不成熟

传统生化工艺所沿用的设计参数均为市政污水的设计参数，并不能很好的适用于渗滤液处理。这些工艺曾在早期较多的应用于渗滤液处理，但由于上述的种种因素，大部分难以正常运行，出水不达标，或根本无法启动，目前的应用案例较少。

4.2.5．厌氧工艺

厌氧工艺广泛应用于高浓度有机污水，也适用于部分垃圾渗滤液处理，通常使用

的厌氧反应器有上流式厌氧污泥床、厌氧滤池、完全混合式厌氧反应器等。在垃圾渗滤液处理中应用厌氧工艺有如下优势：

? 能耗低，

厌氧不耗氧，只需要回流或搅拌，COD的去除率可以达到60－70％，在COD浓度很高的情况下，COD总量的去除是相当可观的，降低了整个系统的运行费用；

? 可以产生二次能源

厌氧可以产沼，沼气可以再利用，用来发电或产热； ? 二次污染小

厌氧产泥量小，减少了二次污染；

渗滤液除了含有高浓度的有机污染物外，还含有大量的氨氮、盐类、重金属等污染物，厌氧工艺在应用中也同样存在很多局限性：

? 过度的除碳造成反硝化困难

厌氧工艺对于除炭来说效果明显，但对氨氮没有去除率，相反还会增加氨氮的浓度，为后续的好氧除氨氮增加了负荷。对于某些类型的渗滤液，如中、晚期的填埋场渗滤液，COD浓度相对较低，氨氮浓度则很高，炭氮比对于反硝化反应来说已经失衡，如果前处理中设厌氧工艺，后续的反硝化则需要投加炭源。对于厌氧填埋工艺，由于垃圾填埋堆体和调节池本身就是厌氧反应器，在渗滤液处理工艺中再设置厌氧段，意义不大；

? 启动缓慢

厌氧反应器的产甲烷菌生长速度慢，对生存环境要求苛刻，应用于渗滤液处理则表现为启动缓慢。

4.3工艺列表比较

DTRO工艺 卷式RO工艺 MBR工艺 传统活性污泥及生物膜工艺 能否直接处理渗滤液 产水水质 对污染物的去除率 回收率（产水率） 60－85％ 40％－75％ ≈99％ （计算排泥） 抗冲击能力 影响出水水质因素 强 少 弱 由于进水条件差时不能运行，故不具可比性 对填埋场不同时期的适应性 强 由于不能直接处理渗滤液，故不具备可比性 启动时间 占地面积 可移动性 能耗 投资 很短 小 强 较低 较高 很短 小 强 低 低 较短 较小 弱 高 高 较长 大 弱 高 较高 长 大 弱 低 低 弱 弱 弱 较强 多 弱 多 ≈99％ ≈100％ 好 高 好 高 较好 高 较差 较高 差 不高 能 否 能 能 能 厌氧工艺 （计算排泥） （计算排泥） 弱 多

4.4 工艺选择

通过以上对各工艺的描述、对比及本项目的水质特点可以得知，DTRO和MBR工艺是渗滤液处理中较为成熟的处理工艺，本项目适宜采用流程短、占地小的物化工艺，故本方案选择DTRO作为主导处理工艺，结合浓缩液的回灌，二级DTRO完全可以达到设计排放标准。

5、工艺技术描述

5.1 总体工艺

本工艺采取两级反渗透的核心处理方式，结合浓缩液和渗滤液的回灌，确保出水达到招标文件要求的标准。

浓缩液回灌 中间储池 填埋场 调节池 提升 第一级反渗透 浓缩液储池 第二级反渗透 净水储池 净水达标排放 渗滤液处理系统整体工艺示意图

本次提供的膜处理系统由日处理水量350吨，配有3台芯式过滤器、4台高压泵、5台在线增压泵；原水储罐10m3，硫酸储罐10m3、清洗剂A储罐1m3，清洗剂C储罐1m3，阻垢剂储罐0.5m3，氢氧化钠储罐1m3，净水储罐容积10m3。

反渗透系统型号为：ROAW DTG135/35，第一级反渗透135个DTG膜柱,第二级反渗透35个DTG膜柱。

系统配有触摸屏操作站，备用一套计算机控制系统和数据记录系统。

5.2 水量平衡计算

系统水量平衡计算见：350吨/天两级DTRO水量平衡图。

图2：350吨/天两级DTRO物料平衡及流程示意图

渗沥液调节池 350m3/d 贮罐 350m3/d 砂滤 381.1m3/d 芯滤 70m3/d 浓缩水 浓缩液池 70m3/d 浓缩水 回灌 一级DTRO，设计回收率81.5%

381.1m3/d 311.1m3/d 透过水 硫酸 二级DTRO，回收率90% 31.1m3/d 浓缩水311.1m/d 3 280m3/d 透过水 脱气塔 280m3/d 净水 净水贮罐 注：原水电导率≤15ms/cm（水温高于15℃），总回收率≥80%，即最终出水≥280m3/d。（上图中按此数值进行计算） 注：原水电导率≤20ms/cm（水温高于15℃），总回收率≥75%，即最终出水≥262.5 m3/d。 注：原水电导率≤25ms/cm（水温高于15℃），总回收率≥70%，即最终出水≥245m3/d。

注：进水温度低于15℃时，温度每降低1℃，回收率下降约0.5%，反之升高；进水温度低于10℃时，温度每降低1℃，回收率下降约1%，反之升高；进水水温高于20℃时，温度的变化对回收率影响不大。

5.3 过程描述

5.3.1原水罐和酸调节

渗沥液pH值随着厂龄的增加、环境等各种条件的变化而变化，其组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐，这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩，当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象。而调节原水pH值能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢，故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。

原水从原水储池由泵PKT02411输送至原水储罐B02211之前，先通过管道过滤器除去进水中的可能带入的颗粒物质。在渗滤液进入原水罐的同时，从酸储罐B00111添加酸调节pH值。与此同时，泵PK02211开始工作进行回流混合，达到均衡pH值的目的。系统原液储罐回流管路设pH值传感器，PLC判断原水pH值并自动调节计量泵PD00111的频率以调整加酸量，最终使进入反渗透前的原液pH值达到6.1-6.5。如果原水pH在此范围内则不需要加酸调节。

渗沥液调节池的进水泵应避免悬浮物进入膜系统，从而引起芯式过滤器的堵塞。

B00111 硫酸储罐 10m 3中间水池 管道过滤器 飘浮泵 PKT02411 SF02311 PK02211回流搅拌 B02211 原水储罐 计量泵 PD00111 10m3 进DTRO系统

离心泵 PK02211

系统进水、加酸示意图

5.3.2反渗透系统

膜系统为两级反渗透，第一级反渗透需要从芯式过滤器后进水，第二级反渗透处理第一级透过水。

原水储罐的出水，由泵PK00211给DTRO设备供水，砂滤器增压泵PK13011给渗滤液提供压力。砂滤器共有1个，FS13011。砂滤器进、出水端都有压力传感器，自动检测压差，当压差超过2.5bar的时候执行反洗程序。砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量。反冲洗时先用气泵RK13811进行气洗，再用泵PK13011进行渗滤液冲洗，砂滤器的过滤精度为50μm。经过砂滤器后渗滤液直接进入芯式过滤器，设备配有芯式过滤器2台，其进、出水端都有压力传感器，自动检测压差，当压差超过2.0bar的时候系统提示更换滤芯。芯式过滤器过滤的精度为10μm为膜柱提供最后一道保护屏障。为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象，有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。添加量按原水中难溶盐的浓度确定。

经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵。

DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱，抗污染性强，物料交换效果好的优点，对渗沥液的适应性很强，膜寿命延长到3年以上。一级反渗透系统拟设三段，为串联连接方式，第一段反渗透的浓液依次进入串联后置的第二、第三段，各段处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。二级反渗透设二段。反渗透系统系统截留率高，净化水各项指标远小于出水指标，完全达到本招标文件的技术规格要求。

第一级反渗透的减震器出水进入第一个膜组（FM161），每组膜柱配一台在线增

压泵提为膜组供必要的流速。第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水污染物及电导率均很低低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。

膜柱组出水分为两部分。第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池。第二级反渗透的透过液进入净水储存池，等待回用，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步的处理。两级反渗透的浓缩液端各有一个压力调节阀(VS1601和VS2601)，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。 B122 原水储罐 芯式过

滤器出水 PP1601 高压泵 SP1601 减震器 FM161 FM162 FM163 透过液去中间水罐 10m 3计量泵 PD00411 B00411FS131 砂滤PK131 RK132 器 去第一级 反渗透 芯式过滤器 FC141 阻垢剂 去浓缩液储存池 PK161 PK162 PK163 VS1601 在线增压泵 压力调节阀

第一级反渗透FM261 FM262 PP2601 去净水储存罐 透过液

高压泵 减震器 SP2601 去第一级反渗 透的进水端 VS2601 压力调节阀

两级DTRO系统流程示意图

(FM161,162,163为第一级反渗透，FM261,262为第二级反渗透)

5.3.3清水脱气及pH值调节

由于渗沥液中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求，经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。由于出水经脱气塔脱气处理，只需加微量的碱液即能达到排放要求。

B00411 碱罐 1m3 计量泵 PD00411 回流混合 B09711 清水储罐 10m3 达标排放/回用

离心泵 PK09711

图4、出水加碱pH调节示意图

出水pH回调在清水罐B09711中进行，清水排放管中安装有pH值传感器，PLC判断出水pH值并自动调节计量泵PD00211的频率以调整加碱量，最终使排水pH

值达到排放要求。 5.3.4控制系统

系统中心控制系统的硬件包括：PIV2.0MHz, 512M 内存, 80G 硬盘，16MB缓存,网卡，软驱，可刻录光驱，17’’显示器，彩色打印机。计算机系统软件为Windows 2000和Excel 2000；上位机控制软件为为WinCC。

系统中心控制室电脑和设备现场触摸屏均可实现对处理过程的控制。一套故障并不影响另外一套正常运行。 5.3.5设备的冲洗和清洗：

膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。

反渗透系统有清洗剂A、清洗剂C、阻垢剂和清洗缓冲罐。操作人员需要定期给储罐添加清洗剂和阻垢剂，设定清洗产生，需要清洗的时候系统自动执行。 系统冲洗：

膜组的冲洗在每次系统关闭时进行，在正常开机运行状态下需要停机时，一般都采取先冲洗后再停机模式。系统故障时自动停机，也执行冲洗程序。冲洗的主要目的是防止渗滤液中的污染物在膜片表面沉积。冲洗分为两种，一种是用渗滤液冲洗，一种是净水冲洗，两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为2－5分钟。 化学清洗：

为保持膜片的性能，膜组应该定期进行化学清洗。清洗剂分酸性清洗剂和碱性清洗剂两种，碱性清洗剂的主要作用是清除有机物的污染，酸性清洗剂的主要作用是清除无机物污染。

在清洗时，清洗剂溶液在膜组系统内循环，以除去沉积在膜片上的污染物质，清洗时间一般为1－2个小时，但可以随时终止。清洗完毕后的液体排出系统到调节池。

膜组的化学清洗由计算机系统自动控制，可在计算机界面上设定清洗参数。

清洗剂一般稀释到5－10%后使用。 清洗周期

清洗时间间隔的长短取决于进水中的污染物质浓度，当在相同进水条件下，膜系统透过液流量减少10%~15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值时需进行清洗，正常情况下清洗周期如下： 一级DT系统的化学清洗周期：

碱洗： 7天，pH=10~11，温度35℃ 酸洗： 14天，pH=2.5~3.5，温度35℃ 5.4 反渗透系统设计参数一览表

本溪市千金岭渗沥液处理系统 项目 设备型号 单位 系统 ROAW 9155 DTE135-35 膜柱型号 设计开机率 进水流量 进水量 浓缩液量 透过液量 运行回收率part % l/h m3/d m3/d m3/d % 90 14583 350 70 280 80 DTE 90 16042 311.1 70 311.1 81.5 DTE 90 12963 280 31.1 280 90.0 一级DTRO 9155 DTE 135 二级DTRO 9155 DTE 35 (15ms/cm) 设计通量 LMH 9.7 40.0 单支膜柱面积 需要膜柱数量 m2 part 170 9.405 90.05取135支 9.405 19.7取35支 膜柱排列 高压泵台数 在线泵台数 总膜面积 正常操作压力 设计最大操作压力 装机功率 part part part m2 bar bar KW 4 4 1598.85 16-30-30-30-29 2 4 1269.68 50 75 24-11 2 0 329.2 35 60 180 5.5去除效果预测

膜法处理渗沥液工艺对主要污染物的去除率主要取决于膜的截留率，膜的截留率主要与以下几个因因素有关：

1. 所选用膜本身的截留率； 2. 污染物的组成及其分子量分布；

3. 运行参数：进水水温、操作压力、回收率等；

在渗沥液主要污染物的指标中，由于氨氮存在以游离氨（NH3）和离子氨（NH+4）形式存在的氮，其分子量也较小，所以膜对氨氮的去除率较其余几个指标相对较低，同时水中游离氨和离子氮组成比与渗沥液的pH值和温度，当pH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则氨盐的比例较高。为此系统设计上采用如下几个措施确保在进水条件最苛刻时出水也能达标：

1、采用高截留率反渗透膜

DTRO采用的反渗透膜对Nacl的截留率在98.7或99.7%（进水30000 mg/L

Nacl，30%回收率，根据进水水质要求选择对应的DTRO膜柱型号），对小分子有机物的截留率也较普通低压反渗透膜高得多。 2、进水加酸调节pH

反渗透膜对游离态的氨的截留率低，故垃圾渗沥液在进入DTRO之前将渗沥液将pH值调至6.1~6.5，一方面防止无机盐的结垢，另一方面使得渗沥液中游离态的氨与加入的硫酸形成二价氨盐，而DTRO对类似多价离子的截留率是很高的（可以参照各膜公司资料）。这就提高了对最难去除的氨氮的去除率。 3、进水温度的影响

反渗透膜基于25°C测试其标准截留率，系统设计上充分考虑到温度对膜截留率的影响因素，通过膜公司提供的温度对截留率的修正系统以及实践工程经验，温度每升高10°C，去除率只会下降0.5%~1.0%，反之会提高0.5%~1.0%。

综上几个因素，DTRO对CODcr、BOD5、氨氮等各污染的去除率能达到理想的去除效果，在实践工程中也得到了进一步的论证。

各工艺段去除效果

工艺段 一级DTRO出水 二级DTRO出水 CODcr ≤15000 600 ＞96% ≤600 36.0 ＞94% ≤100 BOD5 NH3-N TN (mg/L) ≤1800 180 ＞90% ≤180 27 ＞85% ≤40 SS (mg/L) ≤800 8 ＞99% ≤8 — ＞99% ≤30 项目 进水 出水 去除率 进水 出水 去除率 (mg/L) (mg/L) (mg/L) ≤8000 320 ＞96% ≤320 19.2 ＞94% ≤30 ≤1500 150 ＞90% ≤150 15 ＞85% ≤25 pH值 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0 6.0-8.0 排放标准

以上基于进水温度25°C及设计回收率，如前所述分析，即使水质波动也能保证去除率达到出水排放要求。

采用该工艺，也能使出水的其它水质指标如重金属、大肠菌群等达标。 从上表中可以看出，系统出水水质远优于排放标准。 5.6 装置抗冲击负荷弹性

本次所采用的设备，具有灵活多变的操作模式，可以连续24小时开机，也可以每周运行5天，在调节池无水的时候，可以长期关闭。

从处理量上来看，若在雨季渗沥液由于被雨水稀释而水量较大，此时可以通过调整高压泵转速提高设备的处理能力，系统水泵功率均有设计较大的余量，处理能力可在设计基础上再提高10%以上，由于受雨水稀释的渗沥液污染物及盐含量降低，系统出水效果更加理想。

从对污染物的去除能力上看，系统设计上有较大的设计余量，设计进水指标已在本项目的要求上作了大幅的提高，在进水COD、BOD、氨氮、悬浮物等控制指标低于本文件给定的数值时，出水可以达到排放标准。综上所述，系统设计充分考虑到渗沥液水质及水量的波动，设计预留了较大余量，具有很好的抗冲击负荷能力。

5.7 二次污染的控制措施

5.7.1通风和气味控制

处理间的通风：

处理间是操作工停留时间最长的地点，也是控制系统集中的房间，因此须严格保证处理间内的空气流通。处理车间换气方式采取上进下出式，一方面集装箱顶部的风机强制从内吸风，另一方面位于集装箱下部的轴流风机强制向外排风，一进一出保证将比空气重的有毒有害气体排出，换气次数为每小时十次。

5.7.2 废液污染控制

该处理工艺过程中的废液为DT系统产生的浓缩液，经过浓缩液储池或浓缩液罐的暂时储存后，最终由管道输送至填埋区回灌处理。

目前该填埋场已具备回灌需要的垃圾层厚度，可以结合填埋场实际情况，制订回灌方案。

一般浓缩液回灌以后，其中的有机污染物可以在填埋场得到分解，重金属类可以在填埋场的碱性环境中得到沉积。 5.7.3 噪声污染控制

本系统所有水泵选用了欧洲进口或合资的低噪声水泵，并且所有噪音大的设备均布置在室内，室内做隔音降噪处理，确保噪音指标满足《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90中的三类标准。

5.7.4 浓缩液的回灌处理

5.7.4.1浓缩液回灌的理论依据

根据PALL的经验，应用膜技术处理渗沥液能保证出水的稳定达标，而使用了膜技术，无论是卷式的还是碟管式，无论是纳滤还是反渗透，一定有浓缩液产生。

浓缩液的处理有控制回灌、焚烧、固化、蒸馏干燥和真空干燥等方法，但是和回灌法相比，其他方法的设备投资和运行费用都非常昂贵，相当于膜处理设备总投资的1/2。在德国，从1986年开始，浓缩液回灌就作为反渗透法处理垃圾渗滤液的一个有机组成部分而被广泛采用。

对于本项目而言，花费大量资金进行浓缩液的处理显然是没有必要的。因此，我们拟对本项目的浓缩液进行回灌处理。

从垃圾场接纳的物质来看，填埋场可以分为无机填埋场和有机填埋场。无机填埋场指以焚烧灰、堆肥渣、建筑垃圾等无机物为主的填埋场，有机填埋场指以生活垃圾

为主的填埋场，可以进一步分为好氧型、准好气型和厌氧型。

无机垃圾场的渗滤液是不能回灌的。比如在德国，由于欧盟规定到2010年进入垃圾场的可降解有机物不能超过5%，加之德国的循环经济政策，在垃圾填埋之前进行了细致的分选和预处理，使进入填埋场的物质大部分为不可生物降解的无机垃圾，在垃圾场也不能形成多孔的腐殖质。由于垃圾场本身没有多少有机物，渗滤液中也不会有多少有机物，显然回灌是没有意义的。

目前所有回灌的结论来自于对有机垃圾场的研究，填埋场内部是否存在有氧环境，决定着有机物分解的速度和途径，但有一点是共同的，就是回灌后有机物都会消纳分解，重金属和盐类会形成沉淀，同时加速垃圾场的迅速沉降等。

就本项目而言，可以采用准好氧的填埋工艺。随着时间的推移，底层的生活垃圾被矿化，形成多孔的生物滤床，可以实现对渗滤液中污染物质的吸附、截留、分解和再吸附的过程。

垃圾填埋场是一个用垃圾作为填料的准好氧生物反应器，垃圾表面有很多菌胶团，吸附降解水中的有机物。垃圾分解过程是一个非常复杂的生物、化学和物理过程，其一部分中间产物形成填埋气排出垃圾场，另一部分被渗入的雨水冲刷、溶解，经过收集系统排出，产生了渗滤液。渗滤液回灌是让已经流出的中间产物再回到其生物反应的过程中，继续参与生物降解。因此，回灌处理从本质上讲是延续了填埋场的降解过程，不会对垃圾场产生不利的影响。

国内外大量的研究资料表明，渗滤液回灌对COD的削减非常明显，利于垃圾场内水分和营养物质的均衡分布，从而缩短了垃圾场的稳定时间（从几十年缩短到二、三年）。2002年4-6月，PALL对北京市的三个大型卫生填埋场作了渗滤液检测分析，发现唯一采用渗滤液回灌操作方式的北神树垃圾填埋场的渗滤液中的COD浓度仅为2400mg/l，远远低于没有回灌的六里屯填埋场和阿苏卫填埋场，仅为前者的1/25，

后者的1/7左右。Townsend等研究也发现，垃圾填埋场的稳定速率受诸多环境因素的影响，其中首要的是含水率，在较高含水率水平时，填埋场中的厌氧细菌活性较高，回灌处的沉降速率为不回灌处的1.5倍。

北京市三大卫生填埋场渗滤液原始样比较表

名称 六里屯 阿苏卫 北神树 填埋场类型 渗滤液回灌 沟壑型 平原型 平原型 无 无 全回灌 渗滤液原始样cod(mg/l) 64000 16500 2400 5.7.4.2 浓缩液的回灌实际应用 利用DT膜片的反渗透设备，其浓缩液的产量最少可达1%，但是随着浓缩液量的减少，设备投资和运行费用都大幅上升，在PALL ROCHEM对世界各地直接提供设备的102个渗滤液处理厂中，浓缩液量在1－10%的有14家，在10－20%的有26家，而大于20%的有62家，甚至有两家的浓缩液量为65%。可见大多数厂家在经过经济上的权衡后，选择了浓缩液在20%以上的处理方案。

当浓缩液量为15%时，浓缩液并不是一种粘稠液体，由于经过了填埋场这个生物反应器生化处理，浓缩液中的氨氮、COD、BOD值均不高于原水，而且没有悬浮物和颗粒物质，所以具有很好的流动性和渗透性，完全适于垃圾填埋场回灌。

一般认为，浓缩液回灌到垃圾场后，经过长期循环可能会导致渗滤液中无机盐的积累从而使电导率升高，不利于膜系统的正常运行。事实上在垃圾场内的碱性环境下，浓缩液中的重金属离子会形成氢氧化物沉淀，同时会被垃圾、腐殖质和土壤吸附，而且垃圾在降解过程中生成的大分子量腐殖质类有机物能与重金属离子形成稳定的螯合物。由于局部浓度很高，无机盐会结晶析出，不会随着渗滤液再排出垃圾场，比如SO42-

被还原为H2S，H2S与渗滤液中的重金属离子反应生成硫化物沉淀。此外本项目采用纳滤膜技术，由于纳滤膜对一价盐的截留率低，对高价盐的截留率高，渗沥中的溶解性固体大部份透过膜排放，所以不存在回罐导致的盐累积的问题。

德国北部的Halle-Lochau垃圾场从1993年开始使用反渗透法处理浓缩液，用浓缩液增加垃圾场内的湿度，以期加快垃圾场的生物分解和增加沼气产量。PALL ROCHEM公司从1996年9月到1999年4月对该垃圾场的渗滤液进行了监测，结果显示垃圾填埋场产生的渗滤液中的电导率、COD和硫酸盐并没有显著的增加。其中电导率的变化和气候有密切的关系，图中1997年初和1998年初电导率上升，是因为当时降雨量很大，导致渗滤液中易溶盐的大幅增加。

另外，组成COD的难降解有机物，既不能被生物法降解，也不能被活性炭吸附，常规处理时这部分物质被排放到环境，经过长期生物积累会对人体健康造成一定的危害。而回灌－膜分离法可以确保其在垃圾场－渗滤液处理厂之间循环，通过长期的自然过程逐步分解。

目前，在德国有15个RO法渗滤液处理厂使用控制回灌处理浓缩液，经过长期的观察和监测，渗滤液中的污染物质含量和电导率没有明显升高。

浓缩液回灌对渗滤液中电导率、COD、和硫酸盐含量的影响

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