PALL-技术手册-用于垃圾渗滤液处理的碟管式反渗透系统

城市生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理系统服务手册二零零五年元月北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589511.1美国颇尔公司（PallCorporation）美国颇尔公司成立于1946年，总部位于美国纽约，是目前全球最大的专门从事过滤、分离、纯化技术和设备的跨国集团之一，在全球30多个国家和地区设有分公司、研究开发实验室或制造厂，年销售额13亿美元。产品广泛应用在制药、医疗、环保、食品饮料、微电子、工业液压、航空航天等各个领域，是全球最大的高精度过滤分离技术设备的开发和制造商。碟管式反渗透垃圾渗滤液处理系统是颇尔公司对全球又一杰出贡献，设备和工程遍布世界各地，其制造由颇尔水技术有限公司完成。1.2颇尔水技术有限公司（PallWasserTechnikGmbH）颇尔水技术有限公司成立于1973年，前身为PALLROCHEM公司，是专门从事垃圾渗滤液反渗透处理技术和设备，集研究、开发、生产和工程建设于一体的专业公司。由其研究开发的碟管式反渗透技术在世界各地均已获得了专利。1988年该公司在德国首次用碟管式反渗透装置（DiscTubeReverseOsmosis，以下简称DTRO系统）来处理垃圾填埋场产生的渗滤液，获得了巨大成功，被认为开创了垃圾渗滤液处理的新纪元。截止2002年，颇尔水技术有限公司已向欧美及亚洲国家提供了200多套渗滤液处理系统，占全球正在运行的垃圾渗滤液反渗透法处理系统总数的75%以上，被业界公认为是这一领域的领导者。1.3颇尔过滤器（北京）有限公司颇尔过滤器（北京）有限公司成立于1993年，是颇尔公司在中国的独资子公司，担负着颇尔总部设在全球各地的工厂、技术中心与中国用户之间的桥梁和纽带作用，全面负责颇尔的过滤分离技术和设备在中国的销售及技术服务。颇尔过滤器（北京）有限公司在北京设有过滤器应用技术研究开发实验室和大型生产厂房及现货供应仓库，可为国内用户提供一流的专业技术服务和快捷的零备件供应。北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589521.4北京天地人环保科技有限公司北京天地人环保科技有限公司成立于2002年，是专门从事垃圾渗滤液处理的高科技环保公司，是颇尔公司碟管式反渗透（DTRO）渗滤液处理系统在中国大陆的独家代理商。北京天地人环保科技有限公司目前已成功将碟管式反渗透技术引进中国，其处理能力为6吨/日的演示设备已在北京、重庆、上海、广州、青岛、中山、成都等城市的近十个垃圾填埋场成功地进行了示范运行。2003年，在我国建成两个DTRO渗滤液处理项目，一个是重庆市长生桥垃圾填埋场500吨/日的渗滤液处理厂，一个是北京市67吨/日的移动式渗滤液处理厂。2004年建成三个渗滤液处理项目，包括北京阿苏卫垃圾填埋场渗滤液处理厂、北京安定垃圾填埋场渗滤液处理厂和北京北神树垃圾填埋场渗滤液处理厂，均达到国家一级排放标准。2005年在建的项目有上海御桥垃圾焚烧厂渗滤液处理项目、上海黎明垃圾填埋场渗滤液处理项目、沈阳大辛垃圾填埋场渗滤液处理项目和沈阳老虎冲垃圾填埋场渗滤液处理项目。北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589532.1反渗透是指与自然渗透过程相反的现象，即在外界压力作用下，使溶剂通过半透膜析出的过程。DTRO系统就是利用反渗透技术的原理，利用压力使渗滤液中的水分子透过反渗透膜，把所有污染物质包括氨氮等大于1nm的分子及离子截留，从而达到处理渗滤液的目的。2.21984年，德国最早尝试用反渗透膜组件处理渗滤液，当时用的是管式膜。1988年碟管式膜组件开发完成，并成功应用于渗滤液处理上。期间也有些如超滤、卷式反渗透、纳滤等膜技术用在渗滤液处理上，但被业内公认最为理想、性价比最好的是碟管式反渗透处理系统。2.3膜分离技术在渗滤液处理中的应用越来越多，不同的膜组件适于处理的对象不同，所起的作用也不同。微滤、超滤适于去除渗滤液中的悬浮物，纳滤对进水水质要求很高，适于处理经过严格预处理后BOD和氨氮含量很低的渗滤液。几种膜形式的区别见表2-1。北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:826058954表2-1几种主要的膜分离特点的比较项目微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）膜结构微孔膜，对称结构和不对称结构微孔膜，多层不对称结构溶解-扩散膜，多层不对称结构或复合膜致密型溶解-扩散膜，多层不对称结构或复合膜膜材料聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯（PTEE）等PS和PE\聚偏氟乙烯PVDF等；氧化锆和氧化铝（无机膜）等芳香聚酰胺（PA）和醋酸纤维素（CA）等醋酸纤维素（CA）和芳香聚酰胺（PA）等微孔直径(μm)0.08~100.008~0.20008~0.0090.0001~0.004渗透传递机理颗粒大小、形状，主要发生对流的传质分子特性、大小、形状，主要发生对流的传质根据溶解度及扩散系数之差进行分离，低压反渗透根据溶解度及扩散系数之差进行分离，只允许转相组分进行扩散的传递截留物质直径(μm)0.08~100.008~0.20008~0.0090.0001~0.004截留物质分子量(g/mol)150080020030适用膜组件管式膜组件碟管式膜组件，管式膜组件，毛细管膜组件，平板式膜组件碟管式膜组件，卷式膜组件碟管式膜组件，空心纤维膜组件，卷式膜组件，板框式膜组件操作时跨膜压差（MPa）0.1~0.30.3~1.00.8~3.03.0~20.0有效截留物质粒子（微生物、细菌、酵母、血球等），悬浮物颗粒、纤维等大分子物质（微生物、细菌、酵母、血球等），胶体（不同分子量）低分子量溶质，具有离子选择性（截留高价阴离子和阳离子，及盐、葡萄糖、乳糖和微污染物）几乎所有的阴离子和阳离子，无机盐、有机物、重金属和细菌、病毒无法截留物质水、溶剂中溶解物水、溶剂中溶解物水分子和部分氨氮分子、一价阴离子和阳离子水分子和极少部分氨氮分子广泛应用领域悬浮液的提浓，半导体及电子工业超纯水的终端处理，低分子溶解物与大分子的分馏，果汁的浓缩，抗生素的提纯，反渗透系统前的初步净化一价离子和多价离子的分离，给水工程，生产用水的软化、纺织和造纸工业废水的脱色，葡萄酒脱醇等给水工程、海水淡化、垃圾填埋场渗滤液及其它成分复杂废水的净化处理等各种领域渗滤液中有害物质截留悬浮物(SS)，部分有机物悬浮物(SS)，部分有机物，重金属除水分子和部分氨氮分子、一价离子外，几乎所有物质除水分子和极少部分氨氮分子外，几乎所有物质北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589552.4所有反渗透系统就膜本身而言并没有很大的差别，关键是膜的封装形式。碟管式反渗透的核心是碟片式膜片、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆和耐压套管所组成的膜柱。每个膜柱直径为200毫米，长1000毫米，有170个导流盘和169个膜片。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，用中心拉杆穿在一起，置入耐压套管中，两端用金属端板密封（图2-1，2-2）。图2-1、碟管式膜片和导流盘图2-2、碟管式膜柱北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:826058956膜柱中各个部件有不同的作用。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，这三层环状材料的外环焊接，内环开口，为净水出口。导流盘（替代了卷式膜中的网状支撑层）将膜片夹在中间，但不与膜片直接接触，加宽了流体通道；导流盘表面有一定方式排列的凸点，在高压下使渗滤液形成湍流，增加透过速率和自清洗功能。O型橡胶垫圈套在中心拉杆上，置于导流盘两侧的凹槽内，起到支撑膜片、隔离污水和净水的作用。净水在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围，通过净水出口排出（图2-3）。图2-3、渗滤液、渗透液在膜柱内的流动过程示意图2.5和其他膜组件相比，碟管式反渗透具有以下三个明显的特点：通道宽：膜片之间的通道为6mm，而卷式封装的膜组件只有0.2mm。流程短：液体在膜表面的流程仅7cm，而卷式封装的膜组件为100cm。湍流行：由于高压的作用，渗滤液打到导流盘上的凸点后形成高速湍流，这种湍流的冲刷下，膜表面不易沉降污染物。在卷式封装的膜组件中，网状支架会截留污染物，造成静水区从而带来膜片的污染。北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589572.6DTRO技术结构上的特点，决定了它在处理渗滤液时可以容忍较高的悬浮物和SDI，通俗一点讲，就是不会堵塞。技术特点体现在具体实践中，使碟管式反渗透技术有如下两个工程特点：膜组的结垢少，膜污染轻，膜寿命长。DT-RO的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，避免了结垢和其他膜污染，从而延长了膜片寿命。用于DT-RO的膜片寿命可长达3～5年，甚至更长（在国外已有运行9年才更换膜片的工程实例），这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。不依赖于预处理，具有良好的稳定性、安全性和适应性。由于以上结构上的特点，DTRO膜组不用预处理可以直接处理渗滤液。在具体工程中，预处理系统可有可无。对于有预处理的系统，无论预处理环结是否高效、稳定，反渗透系统都可以稳定的达标出水。同时由于不依赖于生物处理，碟管式反渗透对填埋场各个阶段的渗滤液具有良好的适应性。北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:8260589583.1从国内外的发展趋势来看，要把渗滤液处理后达到一级以上排放标准，单纯的生物化学方法很难做到，必须使用反渗透技术。2003年，我国三个达到一级排放标准的垃圾填埋场，渗滤液处理都采用了反渗透技术。3.2根据中国环卫协会的统计，目前我国每人平均日产0.5公斤垃圾，全国每年约产生2.4亿吨，其中城镇每年约产生1.5亿吨，如果按其中大部分垃圾进行填埋处置，平均每1000吨垃圾产300吨渗滤液计算，每年将产生约3000万吨渗滤液。渗滤液是垃圾填埋产生的高浓度有机污水，据测定含有93种有害物质，其中1种可致癌、5种诱导致癌，如不加以处理，直接排放将会对周围的地下水体、地表水体、土壤及生态环境带来不可估量的污染和危害。目前，我国各地已充分意识到垃圾填埋场渗滤液对周边环境造成的污染的严重性和处理的紧迫性，都在加紧建设新的渗滤液处理配套设施或对已有的渗滤液处理系统进行改造，使之确保达标排放。3.3目前垃圾渗滤液的处理基本上有三个层次：第一种是经过简单处理后纳入市政污水管网；第二种是修建处理单元，用生化或物化办法处理后达到二级或三级排放标准后直接排放；第三种是经反渗透法处理后达到一级以上标准，回用或直接排放。3.4反渗透技术是水处理领域中的高端技术，用这种技术处理渗滤液是基于两个基本事实，一是其很高的截留效率可以确保渗滤液处理后达标排放或回用，二是浓缩液回灌有利于垃圾填埋场对污染物质的消纳分解。反渗透的净水回收率在30~99%之间，但基于经济上的考虑，一般设计在80%左右，将20%的浓缩液回灌。3.5反渗透＋浓缩液回灌事实上是回灌法处理渗滤液的一种拓展，这种拓展确保80%的渗滤液可以达标排放，避免了全回灌所带来的水量累积问题。反渗透＋浓缩液回灌还是一种大型膜生物反应器：把截留的有害物质回灌到垃圾填埋场，使有害物质在填埋场分解、吸附或结晶，生物反应器（填埋场）的出水（渗滤液）北京市海淀区丹棱街18号创富大厦1001:826058959再由反