垃圾滲瀝液中膜系統優化設計

安瑾

（光大環境科技有限公司，江蘇常州213011）

垃圾滲瀝液中膜系統優化設計

安瑾

（光大環境科技有限公司，江蘇常州213011）

納濾膜和反滲透膜在垃圾滲瀝液處理過程中，易出現膜污染嚴重、清洗頻繁、使用壽命短等問題。闡述了滲瀝液膜系統設計的經驗參數和注意事項，在膜系統設計方面作出了改進，優化了傳統的膜清洗方法，以減輕滲瀝液膜系統污染，使其長期穩定運行。

垃圾滲瀝液；膜系統設計；膜系統清洗

一般來說，滲瀝液pH在4～9，COD在2 000～62000mg/L的范圍內，BOD5為60～45000mg/L［1-2］。由于垃圾堆放是一個厭氧發酵的過程，因此，滲瀝液中還含有高濃度的氨氮，可以達到1 500～2 500 mg/L，城市垃圾填埋場滲瀝液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，若不加處理而直接排入環境，會造成嚴重的環境污染［3］。目前，大多數的垃圾焚燒發電廠滲瀝液都采用了“全回用，零排放”的處理方針。垃圾滲瀝液如果要達到回用水質的要求，就必須采用膜系統進行處理，去除滲瀝液中的硬度、重金屬和鹽分。目前普遍采用普通的納濾和反滲透膜元件。而普通的納濾和反滲透膜元件最初是針對苦咸水、自來水等一些較好的水質做的設計開發，并沒有針對滲瀝液做相關的改進，因此，當普通卷式膜用于滲瀝液系統時，對膜系統的設計就提出了更高的要求［4-5］。

1 現有垃圾滲瀝液膜系統的設計特點

目前垃圾滲瀝液膜系統的設計主要改進了維爾利的設計方法，即膜系統采用二段式設計，每段采用段內大回流的方式保持一定的膜面流速，防止膜面產生結垢或結晶［6］。設段間增壓泵，補足二段所需的滲透壓力。在化學清洗方面，沿用傳統的清洗方式，采用一段高壓泵后進水，二段濃水端和產水端回流清洗液的方式，如圖1所示。

圖1 現有垃圾滲瀝液膜系統

該種設計方式下每只膜的循環流量可以達到10～12 m3/h，甚至更高，提高了卷式納濾和反滲透膜的抗污染能力，可以有效提高滲瀝液系統中納濾和反滲透的回收率。但也存在不足，例如：清洗液進水流量偏小，清洗液進液位置不合理等［7］。這將導致膜在較差的水質情況下運行容易結垢，每次化學清洗不徹底等問題。

2 對傳統膜系統優化設計

2.1 保留了原設計中的段內大回流

原設計的段內大回流是參考了物料分離膜的設計方式。

優化的過程中，保證大回流流量在10～12m3/h。按照每只膜元件1 kg的壓力損失進行設計，充分保證膜面流速，見圖2。

圖2 優化后垃圾滲瀝液膜系統

2.2 改變膜系統化學清洗進出口位置

傳統設計中，化學清洗進口一般放在第一段高壓泵的后面，清洗液進入膜的方向和運行過程中原液的流動方向相同，在運行過程中發現這種清洗方式存在以下問題：

1）對于可溶結垢物的清洗。膜系統的可溶性結垢物質主要是碳酸鈣、有機物等一些可以被酸性清洗劑和堿性清洗劑溶解的結垢物質，這類結垢物質主要存在于膜系統后端。優化設計采取化學清洗液從后端進入，可保證結垢物質先接觸足夠清洗藥劑進行反應，并且以大流量將清洗下來物質帶出膜元件。

2）對于不可溶污染物的清洗。不可溶污染物包括微生物污染物、硅膠體污染物等，主要發生在膜的進水端，也就是第一只或者第二只膜元件進水隔網上。這類污染物如果采用傳統的化學清洗方式，會把污染物帶到后端的膜元件內無法沖出。優化設計采用反向清洗液進水，污染物被帶出的路徑最短，且易于被沖出并由過濾器攔截，不會污染后端的膜元件。

2.3 采用分段清洗

傳統的化學清洗方式采用二段一起清洗，膜串聯總長為10～12只膜，阻力損失較大，后端膜的污染比前端嚴重，清洗液的流量卻大大減小，達不到大流量沖洗的目的。因此，采用在每段都設計1個清洗液的進出水口，既可獨立清洗每段膜，也可根據需要對二段一起清洗，可保證徹底清洗。

2.4 增加沖洗功能

沖洗是指膜在正常運行過程中，定期采用自來水或產水對膜表面進行高壓大流量沖洗，將膜表面積累的污染物沖走，并破壞膜表面的濃差極化，防止膜表面結垢。

3 結論

經過對原設計在運行、清洗、沖洗等方面的優化，可最大限度提高膜的回收率，防止膜面污染，延長清洗周期，延長膜更換的時間，保證納濾和反滲透膜系統在高濃度、高污染的廢水處理中正常運行。

［1］曹麗華，吳軍，周正偉，等.南京地區簡易生產垃圾堆場的污染現狀和穩定化評價［J］.環境工程學報，2010，4（6）：1409-1412.

［2］孫浩，孫力平，安瑩，等.垃圾滲濾液水質特性研究進展［J］.四川環境，2010，29（2）：113-118.

［3］倪晉仁，邵世云，葉正芳.垃圾滲濾液特點與處理技術比較［J］.應用基礎與工程科學學報，2004，12（2）:148-160.

［4］劉國勇.垃圾滲濾液處理工藝分析［J］.沿海企業與科技，2010，118（3）：39-40.

［5］侯磊，王增長.MBR反應器處理垃圾滲濾液的探討［J］.科技情報開發與經濟，2010，20（11）：134-136.

［6］武江津，劉桂中，孫長虹.膜分離技術在垃圾滲濾液處理中的研究與應用［J］.膜科學與技術，2007，27（6）：1-5.

［7］盧石.垃圾滲濾液膜法處理工藝流程及其技術難點［J］.輕工科技，2010，26（10）:116-117.

Discussion of Membrane System Design in Treating Garbage Leachate

An Jin
（Everybright Envirotech（China）Limited，ChangzhouJiangsu213011）

Some problemsusually appeared in the processof using NF membrane and RO membrane to treat leachate，such asmembrane pollution，frequent cleaning，short lifespan and so on.Leachate membrane system wasintroduced in thispaper，including the experience of the design parameters and some attention items.Improvement in membrane system design was raised.Optimization of the traditional membrane cleaning method was put forward，in order to reduce membrane pollution and make itslong-term stable operation.

garbage leachate；membrane system design；membrane cleaning

X703

B

1005-8206（2017）02-0063-02

安瑾（1982—），工程師，主要從事垃圾滲瀝液工藝設計及研發工作。

2016-02-25