50吨二级DTRO渗滤液技术方案-15.10.28

初

步

方

案

烟台金正环保科技有限公司

2015年10月

目录

1. 设计依据 (3)

2. 设计水质及排放标准 (3)

2.1设计处理水量 (3)

2.2设计进水水质标准（根据其它项目预估） (3)

2.3出水指标 (3)

3. 项目特点 (4)

3.1填埋场渗滤液的水质特点 (4)

3.2本项目的水质特点 (5)

3.3对工艺的基本要求 (5)

4. 工艺介绍 (6)

4.1DTRO工艺 (6)

4.2工艺路线及水量平衡计算 (10)

4.3工艺流程描述 (11)

4.4主要设备清单 (13)

5. 设备报价 (13)

6. 劳动保护与安全卫生 (16)

7. 电气 (16)

7.1规范标准： (16)

7.2设计供电负荷 (16)

7.3照明 (17)

7.4设备防雷接地 (17)

7.5电缆敷设 (17)

7.6通讯 (18)

8．自控设计 (18)

8.1控制系统的组成 (18)

8.2膜处理设备控制方案 (18)

9．劳动定员与运行成本 ........................................................................................ 错误!未定义书签。

10. 系统运行工况 (18)

10.1环境条件 (18)

10.2电力条件 (19)

1. 设计依据

企业提供的水量、水质及相关资料；

《环境工程师手册（水污染防治卷）》，高等教育出版社；

《给水排水快速设计手册》，中国建筑工业出版社；

《三废处理工程技术手册（废水卷）》，化学工业出版社；

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

2. 设计水质及排放标准

2.1 设计处理水量

本次处理规模按如下设计：

废水来源：垃圾渗滤液

设计处理水量为50t/d，设计处理后废水减量至：11 t/d。

设备运行时间按20小时每天计算，小时流量设计为2.5t/h。

2.2 设计进水水质标准（根据其它项目预估）

2.3 出水指标

设计出水排放水质：

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》（GB168-2008）中表2规定的排放标准。

排放指标也能达到要求。

现有和新建生活垃圾填埋场水污染物特别排放限值

3.1 填埋场渗滤液的水质特点

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，通常而言，具有如下特点：

（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，COD不断下降，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。由于大部分填埋场为厌氧填埋，堆体内的厌氧环境造成渗滤中氨氮浓度极高，并且随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000～3000mg/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。

（6）盐份含量高。填埋场渗滤液通常含有大量的盐份，总的含盐量通常高达10000mg/L以上，采用膜处理会由于渗透压过大造成产水率过低，采用生化处理会因为含盐量过高造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。

（7）总氮以氨氮为主。由于填埋场的厌氧环境，硝化难以进行，使得渗滤液中氮元素以氨氮为主，硝态氮极少，同时也意味着氨氮的去除的同时总氮也被去除。

3.2 本项目的水质特点

填埋场按照填埋气组成等参数可以大致分为五个阶段，如下图所示，第一阶段为好氧阶段，导气管中引出的气体主要为空气，此时产生的渗滤液COD浓度较高，氨氮浓度较低，可生化性较好；第二阶段为酸化阶段，垃圾堆体中以酸化反应为主，填埋气主要为氮气、二氧化碳、氢气，渗滤液水质与第一阶段类似；第三阶段为不稳定的产甲烷段，堆体中厌氧产甲烷菌开始逐渐成为优势菌种，甲烷气体的比重开始上升，渗滤液中的有机物开始下降，相反由厌氧分解蛋白质等含氮物质产生的铵盐开始上升，渗滤液的可生化性下降；第四阶段为稳定的产甲烷阶段，填埋气主要由二氧化碳和甲烷组成，渗滤液的可生化性已经比较差，易于生化的有机物急剧下降，图中以挥发性有机酸VFT（VFC）表示；到最后一个阶段即结束阶段，垃圾中的有机物已经分解殆尽，此时的渗滤液已不具备可生化性。

3.3 对工艺的基本要求

鉴于渗沥水的上述特点，在进行工艺选择时应考虑以下基本要求：

（1）应有很高的COD去除能力；

（2）高负荷处理能力；

（3）能够适应不同季节渗沥水浓度的波动；

（4）渗滤液处理设施必须能在冬季正常运行；

（5）工艺流程简单，占地少；

（6）在满足排放标准的前提下，选择投资最省、运行费最低、效果最好的处理技术；

（7）处理过程安全、无污染；

（8）处理设施运行稳定，操作管理简便；

（9）考虑目前渗滤液现状兼顾远期水质水量变化；

4. 工艺介绍

4.1 DTRO工艺

DTRO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pall公司专门针对渗滤液处理开发的。

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，料液通过通道进入导流盘中（如图1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1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。DTRO膜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放射线。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放射线碰撞时形成湍流，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2），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2)。如图2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。

图1 碟管式膜柱流道示意图

图2 DTRO 膜片和导流盘

F l o w t h r o u g h D T m o d u l

e F E E D

P E R M E A T E

C O N C E N T R A T E

进料

透过液 浓缩液

DTRO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，DTRO膜件具备2mm开放式宽流道及独特的放射线导流盘，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DTRO膜件即使在高压120bar的操作压力下也能体现其优越的性能。

膜使用寿命长

DTRO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DTRO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

DTRO膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DTRO膜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DTRO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

DTRO膜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。

DTRO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

DTRO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

DTRO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

DTRO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

DTRO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。

烟台金正环保科技有限公司 10 公司地址：烟台市莱山区蓝德路8号

4.2 工艺路线及水量平衡计算

系统水量平衡计算见：50吨/天两级DTRO 水量平衡图。

芯滤

贮罐 项目 CODcr

(mg/L) SS (mg/L)

pH 值

出水

≤100

≤40 ≤60 5.5~8.5

硫酸

50t/d 砂滤

55t/d

55t/d 44t/d

浓缩液池 净水贮罐

回灌

5t/d 浓缩

11t/d 浓缩水 11t/d 浓缩

渗滤液调节池

50t/d 二级DTRO ，回收率88.6%

44t/d 透过

39t/d 透过

脱气塔

39t/d 净水

4.3 工艺流程描述

（一）两级DTRO工艺

1）预处理

渗滤液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。

调节池出水泵入反渗透系统的原水罐，在原水罐中通过加酸，调节pH，原水罐的出水经原水泵加压后再进入石英砂过滤器，砂滤器数量按具体处理规模确定，其过滤精度为50μm。砂滤器进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar的时候须执行反洗程序。砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量，对一般的垃圾填埋场，砂滤器反冲洗周期约100小时左右，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100小时后若压差未超过2.5bar也须进行反冲洗，以避免石英砂的过度压实及板结现象，两者以先到时间为自动激活砂滤反洗时间。砂滤水洗采用原水清洗；气洗使用旋片压缩机产生的压缩空气。

砂滤出水后进入芯式过滤器，对于渗沥液级系统，由于原水中钙、镁、钡等易结垢离子和硅酸盐含量高，经DTRO膜组件高倍浓缩后这些盐容易在浓缩液侧出现过饱和状态，所以根据实际水质情况在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止硅垢及硫酸盐结垢现象的发生，具体添加量由原水水质分析情况确定，阻垢剂应加20倍水进行稀释后使用。芯式过滤器为膜柱提供最后一道保护屏障，芯式过滤器的精度为10μm。同样，芯式过滤器的数量同砂滤一样按具体处理规模确定。

2）一级DTRO

经过芯式过滤器的渗滤液直接进入高压柱塞泵。

DTRO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，给反渗透膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入在线泵或膜柱。由于高压泵流量不足以向膜柱直接供水，所以通过在线泵将膜柱出口一部份浓缩液回流至在线泵入口以保证膜表面足够的流量和流速，避免膜污染。在线泵流出的高压力及高流量水直接进入膜柱。

膜柱组出水分为两部分－浓缩液和透过液，浓缩液端有一个压力调节阀，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。透过液进入二级膜柱进一步处理。浓缩

液排入浓缩液储池，等待回灌或外运处置。

3）二级DTRO

第二级DTRO膜系统用于对一级DTRO膜系统透过液的进一步处理，因此又称为透过液级，经一级DTRO膜系统处理后的透过液无需添加任何药剂直接送入二级DTRO

膜系统高压泵，一级与二级之间无须设置缓冲罐，系统运行时流量自动匹配。第二级高压泵设置了变频控制，二级高压泵运行频率和输出流量将根据一级透过液流量传感器反馈值自动匹配，同时二级高压泵入口管路设置了浓缩液自补偿，使得二级系统的运行不受一级系统产水量的影响。第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导率比较低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。

二级浓缩液端也设有一个伺服电机控制阀，用于控制膜组内的压力和回收率。第二级膜柱浓缩液排向第一级系统的进水端，以提高系统的回收率，透过液排入脱气塔，经过吹脱除去水中二氧化碳等气体，使pH达到6－9，最后排入中间水池。

4）清水脱气及pH值调节

由于渗滤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。

出水pH回调在清水罐中进行，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的频率以调整加碱量，最终使排水pH值达到排放要求。

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，设定清洗执行时间，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（DTRO膜件进出压差为12bar，卷式RO膜管进出压差2.5bar）时需进行清洗，经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：5天 pH=10~11

酸洗：10天 pH=2.5~3.5

二级DTRO系统的化学清洗周期：

碱洗：14天 pH=10~11

酸洗：28天 pH=2.5~3.5

4.4 主要设备清单

5. 设备报价

该系统设备总价 151.37 万元（成本价）。

6. 劳动保护与安全卫生

本次提供的设备，为高压带电设备，操作、维护时一定要严格按照我公司提供的安全操作规范执行，操作人员必须经过培训，考核后方可上岗；运营单位应按照操作规范配备相应的防护用具，如手套、防护服、护目镜、常用药品等。

由于设备所处环境的特殊性，建议给操作人员每年进行一次全面体检。

7. 电气

7.1 规范标准：

《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16－92）

《供配电系统设计规范》（GB 50052－95）

《建筑照明设计标准》（GB 50034－2004）

《低压配电设计规范》（GB 50054－95）

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB 50058－92）

《3－110kV高压配电装置设计规范》（GB 50060－92）

《10kV及以下变电所设计规范》（GB 50053－94）

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB 50062－92）

《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》(GBJ63-90)

《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）

《建筑物防雷设计规范》（GB 50057－94，2000）

《电力工程电缆设计规范》（GB 50217－94）

7.2 劳动定员与运行成本

渗滤液处理站主要用电设备的电压等级为380/220V，包括罐系统设备、DTRO 设备等。

表7-1 动力消耗估算表

注：该预测基于我方估计的水质及电导率（电导率小于25000us/cm），初设时根据项目实际水质情况，成套设备膜组件数量可能进行一定的调整。

7.3 照明

室内照明采用荧光灯、壁灯、吸顶灯等，照明电气按常规普通标准设计，并且设有应急灯。

室外路灯采用4M庭院灯，光源采用150W高压钠灯或白炽灯，路灯电缆直埋敷设。

7.4 设备防雷接地

低压配电接地采用TN－S系统，配电室、处理车间及控制室均设环型接地，接地电阻小于1欧姆。

渗滤液处理站属三类防雷建筑物，采用避雷带防雷。各种接地装置连接成网，接地电阻不大于1欧姆，所有用电设备中正常工作时不带电，故障时可能带电的金属外壳，管道、构筑物等均应可靠接地。

7.5电缆敷设

渗滤液处理车间内电缆沿室内穿镀锌钢管敷设。室内照明电线穿保护管暗敷设。厂区动力、照明电缆采用带铠装电缆直埋敷设或穿镀锌钢管敷设。

7.6通讯

值班室设一部电话，采用电话联网形式。

8．自控设计

8.1 控制系统的组成

整个渗滤液处理系统的控制主要分为两个控制单元：罐系统控制和反渗透系统控制单元。可通过触摸屏对现场设备进行控制和操作。

以上控制单元通过以太网实现与上位机的通讯，通过人机界面可实现对整个系统的实时监控、报警显示及统计处理。通过计算机网络系统可使渗滤液处理厂管理人员对各工序设备进行实时监控。所有模拟和数字信号均在执行显示器上显示。对整个处理过程中的压力、温度、液位、流量、PH、电导率值等进行在线检测与控制。

8.2 膜处理设备控制方案

控制系统分为罐控制系统和反渗透控制系统，可以进行自动控制运行和手动控制运行。只有在自动运行停止时手动控制才有效。

控制系统的触摸屏可以实现对一些重要参数进行设置，以及对状态参数进行显示。当系统出现报警值时，触摸屏会显示报警代码。通过代码可以找到报警来源，改变对系统的操作以消除报警。当出现运行错误时，系统会自动停机并显示错误代码，防止设备受到损害。

反渗透系统可按系统设定时间自动执行清洗程序。（可以根据具体情况手动清洗）。

9. 系统运行工况

9.1 环境条件

所提供的工艺及设备能够适应不同季节和年份的气候变化。水温在5℃～30℃范围系统均正常工作。

具体环境条件见下表：

现场环境条件一览表

本系统要求稳定不间断供电。如计划停电，应提前3个小时通知现场工作人员，对系统冲洗后关闭。

渗滤液处理设备对电源的要求具体如下：