車載式滲濾液應急處理設備用于填埋場滲濾液濃縮液減量試驗

王 甲，熊啟明，曾 武，趙之理

（1.廣州環(huán)保投資集團有限公司，廣東廣州 510030；2.廣州環(huán)投設計研究院有限公司，廣東廣州 510030；3.廣州環(huán)投環(huán)境服務有限公司，廣東廣州 510540）

垃圾填埋場滲濾液具有污染物成分復雜多變、有機污染物濃度高（COD濃度高）和氨氮濃度等特點。水中可生物降解的有機物隨著填埋時間的延長被逐漸消耗，同時氨氮濃度也會升高，碳氮比進一步失衡，增加了垃圾滲濾液處理的難度。目前，膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）/反滲透（RO）工藝成為國內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產生濃縮液，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，相關技術開發(fā)也成為滲濾液處理技術研究的一個熱點。

目前垃圾填埋場滲濾液濃縮液[3-4]主要采用外運處置或填埋場回灌處置。隨著環(huán)保要求的趨嚴，外運方式受阻，而回灌會導致滲濾液鹽分累計和水質惡化問題。DTRO[5-6]具備承受壓力高、產水率高、對進水污染要求低等優(yōu)點，可作為濃縮液減量化[7-8]工藝。

1 試驗情況

廣州市某生活垃圾填埋場滲濾液處理站，采用MBR+NF/RO主工藝，項目已實施，目前處于正常運營階段，為探尋濃縮液可行技術，采用車載式滲濾液應急處理設備開展本次減量化試驗。

1.1 設計進水水質和出水標準

垃圾填埋場的濃縮液特點是高污染性，屬于高濃度有機廢水，其主要污染物為BOD5、CODCr、NH3-N及SS等。設計進水水質如表1所示。

表1 污水進水水質

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

表2 出水水質標準

1.2 工藝流程及說明

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

車載式滲濾液應急處理設備主要包括預處理系統(tǒng)（原水罐、砂濾器、保安過濾器）、膜系統(tǒng)（兩級DTRO）及脫氣塔。其中DTRO設備選型為：膜片材質聚酰胺工業(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，進料流量每支膜0.6～1.2m3/h，進水SDI最大20，耐壓90bar。一級與二級DTRO設計參數如表3～表4所示。

表3 一級DTRO設計參數

表4 二級DTRO設計參數

進水為填埋場濃縮液，組成成分復雜，含有鈣、鎂、鋇、硅等難溶鹽，這些難溶鹽經高壓膜濃縮后，存在超過其溶解度條件而在膜表面產生結垢現象。為有效防止碳酸鹽類無機鹽結垢，需要在原水罐中進行pH調節(jié)預處理，通過計量泵投加酸調節(jié)pH在6.1～6.5。

原水罐出水經泵送進入一級DTRO系統(tǒng)，經高壓分離后產水進入二級DTRO系統(tǒng)，濃縮液外排后續(xù)處理。經過二級DTRO系統(tǒng)后出水經脫氣塔后達標排放，二級濃縮液的水質遠好于進水，為了提高系統(tǒng)產水率，將二級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，可能導致出水pH指標過低，采用脫氣塔去除出水中溶解的酸性氣體后使得pH回升至標準范圍內。

1.3 分析方法

pH：玻璃電極法（GB/T 6920—1986）；色度：水質色度的測定（GB/T 11903—1989）；氨氮：納氏試劑比色法（HJ 535—2009）；總氮：堿性過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）；化學需氧量：重鉻酸鉀法（HJ/T 11914—1989）。

2 項目運行情況

設備自投入使用后，系統(tǒng)均能穩(wěn)定運行，由于濃縮液進水硬度過大，高達5 000mg/L，導致系統(tǒng)運行清洗頻次較高，平均2～3d清洗一次，現以一個清洗周期內運行數據作為分析。

2.1 電導率分析

由圖3可知，進水為濃縮液，其電導率較高，高達60 000μS/cm左右，表明進水中的鹽濃度較高，進水水質符合典型的填埋場滲濾液濃縮液特點[9]。經過車載式滲濾液應急處理設備減量濃縮后，最終濃縮液的電導率高達90 000μS/cm左右，且電導率在清洗周期內保持穩(wěn)定，鹽分在DTRO截留下進一步濃縮富集效果明顯。

圖3 進水電導率和濃縮液電導率的變化曲線

由圖4可知，在進水電導率高達60 000μS/cm下，產水電導率基本穩(wěn)定在200μS/cm以下，系統(tǒng)對電導率的截留率高達99.7%以上，電導率截留效果良好，使得大量的鹽分進一步截留至濃縮液部分。

圖4 進水電導率、產水電導率和電導率截留率變化曲線

2.2 產水率分析

由圖5可知，進水基本穩(wěn)定在4.2t/h左右，出水較為穩(wěn)定，達到1.7t/h左右，總體的產水率與進水水質相關，由于進水水質較差，電導率高達60 000μS/cm，所以系統(tǒng)的平均產水率僅為41%。此外，產水率也隨著進水量波動而波動。在運行43h后，產水量出現明顯下降趨勢，產水率也從高于40%下降至34%左右，主要是由于進水濃縮液硬度過高，高達5 000mg/L，導致系統(tǒng)較易結垢進而使系統(tǒng)產水率下降，需要進行清洗工作以恢復產水率。

圖5 產水率變化曲線

2.3 水質分析

運行期間取進出水進行水質分析，結果如表5所示。

表5 進出水水質結果

由表5可知，對濃縮液COD的截留率為99.6%，對NH3-N的截留率為97.1%，對總氮的截留率為94.9%，系統(tǒng)對各污染物的截留能力較強。出水水質較好，各項指標均遠低于《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB 16889—2008）的標準。

3 結論

1）采用車載式一體化設備處理填埋場滲濾液濃縮液減量效果可行，由于進水硬度過高，導致清洗頻次較高，需要考慮除硬措施。

2）項目運行后系統(tǒng)產水率達到41%左右，濃縮液側電導率高達90 000μS/cm左右，電導率截留率高達99.7%以上，污染物截留情況均滿足指標要求。