MVC渗滤液处理技术.doc

一、基本数据建设规模：150t/d；出水达到生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-2008）敏感地区排放标准（表三），主要污染物控制指标如下：CODCr：60mg/L BOD5：20mg/L NH3-N：8mg/L SS：30mg/LTP：1.5mg/L TN：20mg/L 色度：30倍二、备选工艺目前垃圾填埋场渗沥液的主要工艺归纳起来，主要有两大类，即：方案一：生化+膜处理工艺（UASB+MBR+ NF+RO）方案二：低能耗蒸发+离子交换处理工艺（MVC+DI）。1、UASB+MBR+ NF+RO工艺该工艺是从达到原标准GB16889-1997的一级排放标准的处理工艺上，根据出水增加总氮和重金属排放要求，通过增加和强化脱氮的基础而形成，其处理工艺重点考虑主要因素如下：1) COD和氨氮含量高，且成份复杂，而处理程度要求高，需考虑足够的去除措施。2) 盐分高，对生物处理和膜通量影响大，考虑膜出水率下降的措施。3) 填埋场渗沥液的水质是随着填埋时间而变化，一般为COD逐渐下降，而NH3-N不断的上升。在生物脱氮时,需考虑碳源的补充。4) 原液氨氮浓度达2500mg/l，本项目出水需达到表三要求，总氮出水20mg/l，即生化氨氮的去除率达98%以上，需两级以上脱氮。5) 水质根据雨季会有较明显的月水质变化，考虑工艺的可调整。6) 考虑浓液的高盐分水的进一步处理所遇到的问题。工艺流程：UASB反硝化硝化超滤反硝化硝化纳滤或反渗透70%出水30%浓液处理系统污泥处理系统外加碳源进水污泥回流泥水回流泥水回流工艺流程说明：厌氧反应器按功能划分反应器由下而上共分为3个区：混合区、厌氧区和三相分离区。混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。UASB反应器的出水进入两级硝化、反硝化处理。在本系统中厌氧、好氧微生物对水中的有机物进行分解利用，合成细胞组织，生成水和二氧化碳。渗滤液中的氨氮一部分用于除碳反应中细胞合成，一部分被硝化细菌利用，生成硝酸盐、亚硝酸盐。硝酸盐、亚硝酸盐随硝化液回流至反硝化池，在缺氧环境下发生反硝化，硝酸盐和亚硝酸盐被还原，生成氮气逸出，最终实现脱氮。但由于渗滤液后期的水质C/N比严重失调，因此生化系统在处理封场后渗滤液时必须外加碳源（如甲醇）以补充原水处理所需的营养物质，所需费用将大为增加。生化系统泥水混合液进入超滤系统，通过膜的过滤作用实现泥水分离，部分污泥回流至生化池以提高池中污泥浓度，剩余污泥脱水后焚烧。如需保证后续处理单元出水的水质达标，由于NF和RO对NO-3等一价离子的去除率低，去除率分别为5-10%和78-85%，生化处理系统出水的水质须保证COD1000 mg/L、T-N200 mg/L、NH3-N25 mg/L的水平。超滤后清液进入反渗透处理系统（NF+RO系统）进行处理，可以通过反渗透膜的清水即为达标后排放水，产水率约占进水水量的70；不能通过反渗透膜而被截留的含有污染物的污水即为浓缩液，产生率约占进水水量的30，采用回灌处理，不足2年，原液的TDS上升较高，严重影响UF或RO的运行，如浓液要达到表三排放要求，目前还没有成熟的技术,另外关键是该技术工艺的运行必须高素质的管理人员进行管理，这个也是目前很多渗沥液生化+膜处理厂瘫痪的一个原因。 工艺特点：1 主工艺包含有7个处理单元，流程较长。生化处理系统中有3个回流系统，此外还包含1个污泥处理系统和1个浓液处理系统。2 生化+膜处理工艺基本分为生化处理和膜处理两大主要工艺单元。渗沥液由于污染物浓度高、水量和水质冲击大、营养元素失衡和毒性大等特点，同时新标准高使得生化工艺必须不断增加工艺单元，这样导致生化工艺链长，工艺单元之间的前后相互影响大，加上较严格的参数控制，易导致系统的运行复杂而且不稳定。这也是目前大多数渗沥液采用该工艺不能长期运行，易瘫痪的主要问题。3 需达到表3.2要求，总氮出水20mg/l，生化氨氮的去除率需达98%以上，需两级以上脱氮，稳定出水有很大难度。4 设计和运行良好的渗沥液生化处理工艺的尾水的COD一般为600-1000mg/L，为不可生物降解的有机污染物，需要采用膜将这些有机物截留，使得排放水符合标准要求。5 采用RO膜由于其截留效果较好，操作压力高，但浓缩液率较大，一般超过30%，而且随着时间的推移，膜的堵塞使浓缩液产生率增加很快。假设RO产生的浓缩液可以回灌，不断增加的TDS浓度对RO产生巨大的影响，操作压力不断升高，清水回收率则不断下降，运行成本直线上升。6 本方案最终排放出水可达到新排放标准，但水量较小，清水的产水率一般小于70%；而浓缩液的产率一般大于30%，浓缩液产量较大，目前除了蒸发技术，还没有能处理浓液达标的经济可行的工艺，浓液处理成为一个难题。7 工艺流程较为复杂，尤其是厌氧、硝化反硝化以及膜的运行，需要具有丰富经验和理论知识的高级管理人员管理。8 用地指标：约15平方米/吨；9 工程造价：约1015万元/吨；（浓液处理增加造价11-13万/吨浓液）10 单位电耗：约35-42度电/吨；11 运行成本：约4560元/吨；2、低能耗蒸发MVC+DI工艺从低能耗（MVC）蒸发目前应用在垃圾渗沥液的实际过程运行情况看，出水水质能达到新标表三的排放要求，浓液回灌，一般的TDS在填埋场的累计极限并不影响蒸发（蒸发本身是应用于盐浓缩）。工艺流程：再生系统气体吸收塔10%浓液90%蒸馏水达标排放回灌填埋场再生废液渗滤液排气MVC过滤DI回灌填埋低能耗蒸发MVC+DI工艺流程图该工艺是分离的工艺，为组合式物理化学处理过程，将渗沥液中的污染物分离后回灌到垃圾填埋区，垃圾堆体本身是一座巨大的厌氧生物反应器，可以对回灌的污染物进行充分的吸附及生物降解，工艺的思路可以省去传统的生化处理环节，将生化工艺对有机污染物的降解功能转移到垃圾堆体的反应器中，即通过物化分离的方式，将污染物隔离在垃圾堆体内，利用垃圾堆体巨大的容纳空间将污染物降解和截留。工艺处理过程完全是物理化学分离过程，工艺过程为：渗沥液经过滤器去除大部分SS及细小的纤维后进入后续高效自动控制低能耗MVC蒸发装置， 在蒸发装置内利用闪蒸原理，把渗沥液原液的水蒸发，蒸汽经冷凝后变成蒸馏水排出，蒸馏水中含有的氨，经DI离子交换系统进一步处理达标排放，出水为脱盐蒸馏水，可作为生产、绿化用水；离子交换系统采用盐酸再生，产生氯化铵液体，再生液与MVC浓缩液一起回灌至填埋场。同时蒸发过程产生的不冷凝气体经酸碱处理后，达标排放。低能耗MVC蒸发工艺是目前现有蒸发工艺中能耗效率最高的带有机物去除功能的蒸发工艺，该蒸发工艺主要是运用蒸汽的特性，当蒸汽被压缩机压缩时，其压力和温度得到逐步提升。当压缩机压缩形成的较高温度的蒸汽进入蒸发器的换热管内，而渗沥液在管MVC工艺原理图外喷淋时，蒸汽在管里面将汽化潜热传给管外的渗沥液而冷凝，形成冷凝水，管外的渗沥液的水分蒸发，蒸汽进入压缩机压缩，提高温度，在换热管内流动，将汽化潜热传给管外的渗沥液而冷凝，这样连续进行蒸发，整个蒸发过程完全利用汽化潜热，这就是该蒸发的能耗仅为多效蒸发能耗的3-5%的主要原因，在整个系统中能量的输入只有压缩机的马达和很小的保持系统稳定操作的浸入式加热器。如上图所示，厌氧处理后渗沥液被泵入2个热交换器，即浓液冷却器和蒸馏水冷却器，这样进水被排出系统的浓液和蒸馏水进行预热，与此同时，排出系统的液体的温度也得到降低。进料在进入循环系统喷淋在管外前还被一个排空冷凝器预热，该排空冷凝器为冷却不可冷凝的气体和空气以达到无蒸汽损失和热损最小化，不凝气体中可能的杂质采用吸收塔吸收，操作环境良好。循环泵将蒸发器热井的液体泵至喷淋系统，该系统的喷嘴可以通过循环液中的可能的垢片。在热井里有滤网保护喷淋系统中有垢阻塞的问题。液体被喷淋到热交换管的外面形成薄膜，蒸发发生在管外，形成二次蒸汽，这些二次蒸汽以中速进入蒸汽压缩机，在此，蒸汽的压力和温度得到提升。管外产生的二次蒸汽经过压缩以后的蒸汽进入到热交换管的里面时，其已经变成作为蒸发热源的饱和蒸汽，该饱和蒸汽在管内冷凝，将热能传递给管外的薄膜以形成蒸发。冷凝水在管内形成并且被收集到水腔然后闪蒸到一个脱气塔，闪蒸可以非常有效的消除可能重新冷凝到蒸馏水中的有机气体，除气器可以使得蒸馏水的品质更好。为解决蒸发系统可能的结垢问题，设计了针对换热管、管道、换热器的清洗装置，可保证不会因为结垢而影响系统的正常运行。MVC低能耗蒸发系统的特点：（1） MVC是目前已知蒸发系统中耗能最低的蒸发工艺，虽为蒸发工艺，但却不用蒸汽输入作为热源，只需要少量的电力供应即可，系统亦不需要冷却水供应，通过能量回收系统尽量回收排出系统的蒸馏水和浓缩水的热量。一直以来，困扰蒸发系统应用的主要问题就是能耗高，对于MVC而言，垃圾渗沥液蒸发吨水电耗可低至16kwh/t.比采用生化+膜工艺的用电（25-48 kwh/t）省50%以上。（2） MVC工艺有别于其他蒸发工艺的另一大特点是蒸馏水水质优良，TDS和挥发性有机物的含量都很低。MVC工艺处理渗沥液属浓缩分离的概念，排放的清水可达90-95%，是其他工艺不可比拟的，水质优良，电耗低，多个垃圾填埋场渗沥液处理项目实际运行的监测数据标明，采用MVC工艺处理渗沥液其出水可长期稳定的满足新标准GB16889-2008的排放要求。（3） 整个处理过程主要是物理过程，仅蒸发与离子交换，流程短，启动快，易操作。而生化+膜工艺，为达到新标准要求，流程越排越长，管理难度越来越大 。（4） 该蒸发工艺流程基本为机械操作，全自动控制，随时开停机，简单易管，维修量少，只需普通机械工人或电工管理即可。目前已建成的厂都在正常运行，而生化+膜工艺，有厌氧、好氧、缺氧、超滤膜、反渗透膜/纳滤膜等过程处理，每一个处理过程的影响因素都比较多，各过程需要的知识是明显的不同，且渗滤液处理技术属于水处理中较高要求的技术，同时每一个工序需较好配合，对管理人员的知识面，实际运行管理经验要求非常高，一旦系统某一个过程瘫痪，整个处理工艺也就瘫痪（厌氧瘫痪，只影响处理能力），重新启动，需要较长时间和较大费用，以上就是为什么很多生化+膜工艺处理厂出现不能正常运行的主要原因。潮州低能耗蒸发MVC+DI渗沥液处理厂实景图（5） 蒸发器的外壳和换热管的设计中蒸发以薄膜状态发生在管外，如果发生结垢只能在管外而且可以通过视镜看见，清洗方式采用在线清洗，不需要专门停机，也无需移开蒸发器内部的任何元件，没有贵重的垫片需要更换，该重要的特点使得维修率低。（6） 设备配套的离心式压缩机为中速，其转速在5000 rpm以下，噪音可控制在85dB以下，对外界环境影响很低。（7） 浓液处理：浓缩液大约在5-10%，可进行回灌，或临时排入调节池，从实际运行情况看，其TDS的累积稳定浓度并不会对蒸发器造成影响，在浓液池底部、调节池都有沉泥，大部分TDS在填埋场反应截留。而生化+膜工艺所产生的浓液量大约30%，目前浓液的处理仍是个难题，主要问题是30%浓液处理出水需达标的难度很大，代价高，如不处理达标进行循环处理，则存在系统规模必须加大，投资大量上升；浓液盐分如不能取出，回灌填埋场，盐分累积，实际运行情况是膜的更换频率将很快上升，TDS到一定程度后，膜的更换频率太快，实际系统就瘫痪。（8） 占地小，仅为生化+膜技术的10-20%占地。（9） 用电量：连续运转蒸发能耗10-16KWh/吨。（10） 运行成本：25-32元/吨（11） 低能耗蒸发系统出水水质好，且可通过运行参数进行控制，水质可控制在下表水质（潮州渗沥液处理验收出水水质）三、工艺确定下面从工艺复杂程度、运行管理、系统稳定性、可操作性、占地、造价已经运行成本等，以及结合实际项目运行情况进行比较。表1工艺方案比较工艺低能耗蒸发+离子交换生化+膜工艺工艺复杂程度工艺流程为物理机械过程，全自动控制，有3主处理单元。较简单。工艺流程有7个处理单元，3个回流，1个污泥处理系统和1个浓液处理系统。系统复杂系统稳定性及达标工艺属浓缩分离概念，是一完全物化反应过程，方便开停。系统运行稳定，出水水质最好并稳定达标。产水率约95-90%，出水水量最大；浓液产率5-10%。有厌氧、好氧、缺氧、超滤膜、反渗透膜/纳滤膜等过程处理，每一个处理过程的影响因素都比较多，各单元之间的协调需较高的技术水平，系统稳定性很大程度上取决于管理操作人员的技术水平和运行经验，以及设备的配置匹配。反渗透清液产水率约70%，可达标；浓液产率约30%，未有较成熟技术。启动调试为15天，随时开停调试2个月（有厌氧更长），重新启动需2个月，运行管理纯物理过程，运行管理简单，一般的机械维修工可管理，可随时开停机。维修量小。需要有熟悉生物好氧、厌氧和膜技术及运行的高水平工程师管理，由于缺乏高级管理人才运行，是造成目前多数项目瘫痪的主要原因。浓缩液处置及膜更换浓缩液大约在5-10%，可进行回灌，或临时排入调节池，从实际运行情况看，其TDS的累积稳定浓度并不会对蒸发器造成影响，在浓液池底部、调节池都有沉泥，大部分TDS在填埋场反应截留浓缩液处理仍是个难题。主要问题是30%浓液处理出水需达标的难度很大，代价高，如不处理达标进行循环处理，则存在系统规模必须加大，投资大量上升；浓液盐分如不能取出，回灌填埋场，盐分累积，实际运行情况是膜的更换频率将很快上升，TDS到一定程度后，膜的更换频率太快，实际系统就瘫痪。垃圾场运行一年后，超滤膜的寿命一般不超过1年，RO/NF膜在连续生产情况下，一般不超过2年，少则半年。占地1.54 m2/吨1020 m2/吨，工程造价一般一般总运行成本2532元/吨3853元/吨（30%浓液处理未包括，没有实例）四、主要工程量表表2 主要建、构筑物序号名称尺 寸结构备注1原液池4.0 m4.0m3.0m钢砼半地下式2再生液储存池4.0 m4.0m3.0m钢砼地下式3浓缩液池4.0m4.0m3.0m钢砼半地下式4集水池4.0m3.0m3.0m钢砼半地下式5处理车间500m2，h=9m钢砼表3主要生产设备表150T/D 渗滤液处理系统供货清单序号名称型号/参数数量单位1.工艺单元1来液过滤器不锈钢，LDL-2型，过滤精度100u,Q=5m3/h1套2MVC蒸发装置不锈钢，8mX4.4mX6.5m,连接荷载300kw,型号：JY/MVC1501套3离子交换系统处理量：Q=6m3/h，直径1.8米，高3.2米，型号：JY/DI1501套4浓盐酸储罐玻璃钢，2.0m,H=2.5m,型号：JY/T-2.0X2.51个55%稀盐酸罐玻璃钢，2.0m,H=2.5m,型号：JY/T-2.0X2.51个6自来水罐玻璃钢，1.5m,H=1.8m,型号：JY/T-1.5X1.81个7氨基磺酸溶解罐玻璃钢，1.5m,H=1.8m,型号：JY/T-1.5X1.81个8氢氧化钠溶解罐玻璃钢，1.5m,H=1.8m,型号：JY/T-1.5X1.81个9空气压缩机马达功率为1.1kw，气量为0.11m3/min，排气压力为0.7Mpa，压力容器容积36L1台2.泵部分1提升泵Q=8m3/h，H=25m，N=0.55kw，SS304不锈钢材质2台2潜水搅拌机桨叶式，2.5KW，SS304不锈钢材质1台3来液加压泵ZC2 1 1/2X1 1/2,Q=7.5m3/h,H=40m,P=5HP, 2台4碱泵IHF40-25-200,Q=6m3/h,H=40m,P=5.5kw,HT200+ 1台5酸泵IHF40-25-200,Q=6m3/h,H=40m,P=5.5kw,HT200+ 1台6清水泵IHF40-25-125,Q=6m3/h,H=20m,P=1.5kw,HT200+ 1台7再生泵IHF50-32-125,Q=8m3/h,H=20m,P=2.2kw,HT200+ 2台8浓盐酸泵IHF40-25-125,Q=6m3/h,H=10m,P=1.5kw,HT200+ 1台9冷却水泵CRN15-3,Q=15m3/h,H=30m,P=3kw, 1台10反冲/顺冲泵CRN32-2-2,Q=26m3/h,H=20m,P=3kw, 1台11浓水输送泵Q=6m3/h，H=80m，N=4.04kw，316不锈钢材质1台12再生废液#1输送泵Q=6m3/h，H=80m，N=4.04kw，塑料材质1台13滤渣液输送泵Q=6m3/h, H=20m,P=1.5kw,HT200+氟塑料2台14顺冲水输送泵型号：IHF40-25-160, Q=3m3/h, H=8m, P=0.55kw, HT200+氟塑料1台15MVC系统循环水泵型号：ZCH2 4X3, Q=80m3/h, H=15m, P=5.5kw,不锈钢1台16MVC系统浓水泵型号：KC2 1X3/4, Q=1m3/h, H=20m, P=0.55kw,不锈钢2台17MVC系统蒸馏水泵型号：CRN5-9, Q=4.5m3/h, H=50m, P=1.5kw, 不锈钢1台18MVC系统计量泵型号：P186-368Ti,Q=0.12-12.1L/h, H=15m, P=22w, PVC2台19吸收塔计量泵型号：P166-368Ti,Q=0.08-7.6L/h, H=35m, P=22w, PVC1台20吸收塔循环泵型号：IHF40-25-125, Q=6m3/h, H=20m, P=1.5kw, HT200+氟塑料2台21MVC系统压缩机型号：JY150/C2台3.阀门部分1双由令粘接球阀1 1/2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE25个2双由令粘接球阀1, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE7个3双由令粘接球阀2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE4个4双由令粘接球阀1/2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE3个5双由令粘接球型逆止阀1, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE3个6双由令粘接球型逆止阀1 1/2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE13个7双由令粘接球型逆止阀2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE2个8气动双由令粘接球阀1, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE，双作用气动执行机构12个9气动双由令粘接球阀1 1/2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE，双作用气动执行机构17个10气动双由令粘接球阀2, 阀体：灰uPVC，阀座：PTFE，双作用气动执行机构8个11单圆片对夹式单向阀1 1/2, 阀体：316，阀座：PTFE3个12单圆片对夹式单向阀2, 阀体：316，阀座：PTFE1个13减流量一片式牙口球阀1/2, 阀体：316，阀座：PTFE8个14全流量三片式对焊球阀1 1/2, 阀体：316，阀座：PTFE6个15全流量三片式对焊球阀1, 阀体：316，阀座：PTFE7个16全流量三片式对焊球阀1/2, 阀体：316，阀座：PTFE5个17全流量三片式对焊球阀2, 阀体：316，阀座：PTFE7个18全流量三片式对焊球阀3/4, 阀体：316，阀座：PTFE7个19气动全流量三片式对焊球阀1, 阀体：316，阀座：PTFE，单/双作用气动执行机构3个20气动全流量三片式对焊球阀2, 阀体：316，阀座：PTFE，单/双作用气动执行机构7个21气动全流量三片式对焊球阀3/4, 阀体：316，阀座：PTFE，单/双作用气动执行机构2个22气动调节阀型号：MP032，3/4, 阀体：316，阀座：PTFE，单作用气动执行机构, 定位器输入信号：4-20mA1个23气动调节阀型号：MP032，3/4, 阀体：316，阀座：PTFE，双作用气动执行机构, 定位器输入信号：4-20mA1个4.仪表部分1双金属计温度表表盘：4, 外壳：304SST, 触液部件：316SST，连接尺寸：NPT 1/2, 精度：1%13个2压力表表盘：4, 外壳：304SST/Phenolic, 触液部件：316SST，连接尺寸：NPT 1/2, 精度：1%, 充液8个3压力传感器信号：4-20mA，单位：Kpa2个4差压变送器信号：4-20mA，单位：Kpa2个5液位开关信号：4-20mA DC，0-100%7个6温度传感器信号：PT100,0-1506个7流量变送器信号：脉冲输出，标准型2个8电导率变送器测量范围：0.01-100us/cm,.0-99.9,精度：1%FS,0.31个9振动传感器BVM-200,振动值：0-20mm/s2个10PH计测量范围：0-14PH,-1999-+1999mV,0-99.9,精度：0.05PH,1mV,0.31个5.管道部分1供水管1 1/2,CPVC140米2供水管2,灰uPVC170米3供水管1 1/2, 灰uPVC100米4供水管1,灰uPVC50米5钢管2,316L SST60米6钢管1,316L SST40米7钢管3/4,316L SST36米8钢管1/2,316L SST20米6.电气部分1低压配电柜GGDW*D*H(600*600*2200mm)3台2低压电容补偿柜 GGDW*D*H(600*600*2200mm)1台3变频器控制柜W*D*H(1200*500*1800mm)1台4PL