垃圾渗滤液氨氮脱除膜组件及垃圾渗滤液氨氮脱除方法

摘要

本发明针对采用现有技术处理垃圾渗滤液时当中氨氮量增加后，处理的垃圾出水中氨氮含量超标、且处理费用高的不足，提供一种垃圾渗滤液氨氮脱除膜组件及垃圾渗滤液氨氮脱除方法，所述膜组件包括壳体、壳体两端分别设置有端盖一和端盖二，在壳体内沿壳体的长度方向设置有中空的膜丝，膜丝间间隔排列，在端盖二上设置有酸吸收液出口，在端盖一上设置有酸吸收液进口，采用本发明提供的膜组件对垃圾渗滤液进行处理，可使同样规格的膜组件处理垃圾渗滤液的能力提高，且可根据要求得到不同氨氮浓度的液体，可对高浓度氨氮进行处理，且处理效率高，降低了预处理工艺的精度要求。

说明书

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液中氨氮的处理方法及所用的装置

背景技术

目前，对垃圾渗滤液中氨氮的处理通常采用如下方法：吹脱法、硝化与反硝化法，采用上述两种方法处理垃圾渗滤液均存在较大的局限性，如吹脱法不仅效率低下、且容易造成局部污染或二次污染，使得后续工艺环境保护负担重；硝化反硝化法在氨氮值达到4000mg/L情况下就会无法正常工作，因此，对进水氨氮的数值具有限制，使得对垃圾处理液的要求高，需要进行比较严格的预处理，因此整体处理效率比较低下。目前大部分垃圾填埋场和垃圾焚烧厂为了考虑投资和经营成本采用了生化加物化法。但采用生化加物化法处理垃圾渗滤液中的氨氮仍具有如下不足：每年5月份随气温升高，渗滤液量迅速增加、氨氮含量也迅速提高，一般氨氮含量均可达3000-3500mg/L，有的甚至可达4000mg/L以上，急剧增加的渗滤液量及迅速提高的氨氮含量，使得垃圾处理系统出水中氨氮含量超标，甚至使垃圾处理系统受到伤损。例如，某市新区第一垃圾焚烧厂5月中上旬分析结果表明进水氨氮3800--4100mg/L(原来设计进水氨氮1300-1500mg/L)，出水中的氨氮从原来含量达标升至氨氮含量为80-200mg/L左右，使得出水中氨氮含量不合格。由于垃圾渗滤液中氨氮含量升高，使得垃圾渗滤液中pH值也相应升高，造成DTRO膜系统对氨氮的截留率从中性的91-95％降到碱性的85-90％，为了保持出水氨氮达标而增加了浓水的数量，造成了吨水运行费总平均成本急剧提高。例如：以每天处理垃圾液100吨为例，正常情况下，浓水为15-20吨，氨氮升高后浓水变成25-30吨，相当于增加了10吨的处理费用；采用上述现行氨氮处理方法，由于氨氮水平含量高不合格，排出的处理水中含有的氮依旧会对环境造成二次污染。

基于上述原因，行业一直在寻求一种处理垃圾渗滤液中氨氮的处理方法。

为了解决上述技术问题，申请号为201110407074.3，名称为“一种基于新型氨氮去除技术的垃圾渗沥液处理工艺”、申请公布号为CN102951745的中国发明专利申请公开了一种垃圾渗滤液的处理方法，它利用中空纤维膜或平板膜组成的气水分离膜系统对垃圾渗滤液进行处理，其渗滤液进入到中空纤维内腔进行氨氮脱除，同时用酸性吸收液送入到气水分离膜组件的中空纤维外部吸收氨氮，采用此种方法处理氨氮时，由于垃圾渗滤液在中空纤维膜内腔中流动，因此对垃圾渗滤液的精度要求高，否则极易堵塞中空纤维膜内腔，这不仅提高了垃圾处理的成本，且降低了垃圾处理液的效率，有的甚至无法正常工作，尤其当气温升高后垃圾渗滤液中氨氮量提高时，对垃圾的处理往往达不到国标GB16889-2008的要求。

发明内容

本发明针对采用现有技术处理垃圾渗滤液时当垃圾渗滤液中氨氮量增加后，处理的垃圾出水中氨氮含量超标、且处理费用高的不足，提供一种垃圾渗滤液氨氮脱除装置及垃圾渗滤液氨氮脱除方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种垃圾渗滤液氨氮脱除膜组件，包括壳体、壳体两端分别设置有端盖一和端盖二，在壳体内沿壳体的长度方向设置有中空的膜丝，膜丝间间隔排列，膜丝两端的外表面密封固定在壳体内，在端盖二上设置有酸吸收液出口，在端盖一上设置有酸吸收液进口，膜丝内腔两端分别与酸吸收液出口和酸吸收液入口连通，在壳体的上端位于膜丝与壳体的密封处的下方设置有垃圾液进口，在壳体的下端位于壳体与膜丝的密封处的上方设置有垃圾液出口，壳体内的膜丝与两端的密封处之间的内腔分别与垃圾液进口和垃圾液出口连通，在膜丝壁上沿膜丝的长度方向设置有多个疏水孔、膜丝内腔通过疏水孔与壳体内腔相连通；

在垃圾液出口端设置有水流防偏装置控制壳体内流动的垃圾渗滤液的压力；

所述水流防偏装置为水流压力检测与调节装置；

所述水流防偏装置由电动阀、压力传感器和电动调节阀顺序连接组成，电动调节阀与压力传感器电连接，由电动阀一端与垃圾液出口管连接；

所述膜丝的两端通过胶密封固定在壳体内；

所述疏水孔为长孔，其长度方向沿膜丝的长度方向设置，所述疏水孔设置有向外翻的凸缘；

各膜丝在壳体内竖向均匀设置。

本发明的另一个目的是，提供一种垃圾渗滤液氨氮脱除方法，采用氨氮脱除膜组件对垃圾渗滤液进行处理，酸吸收液通过酸吸收液进口进入到膜丝内腔内、在膜丝内腔内流动吸收氨氮后经由酸吸收液出口流出；垃圾渗滤液经由垃圾液进口进入到壳体内、在膜丝间流动经氨氮脱出后经由垃圾渗滤液出口流出。

垃圾渗滤液氨氮脱除方法，采用前述的垃圾渗滤液氨氮脱除膜组件对垃圾渗滤液进行处理；

垃圾渗滤液pH值为8-11，较好的酸吸收液的pH值小于等于2，垃圾渗滤液的压力不高于酸吸收液的压力且能使酸吸收液和垃圾渗滤液流动，酸吸收液流量210-350L/h，垃圾渗滤液流量250-350L/h，垃圾渗滤液及酸吸收液的温度为10-50℃、垃圾渗滤液的TDS值小于等于35％；

垃圾渗滤液的压力值为0.01-0.15MPa、酸吸收液的压力值为0.02-0.15MPa。

采用本发明的方法对垃圾渗滤液进行氨氮脱除，由于垃圾渗滤液在膜丝外流动，而吸收氨氮用的酸溶液在膜丝管内流动，因此氨氮处理能力提高，不会因为垃圾液的堵塞而滞留，垃圾渗滤液流动速度快，流动量大，因此使得同样规格的膜组件处理垃圾渗滤液的能力提高，不受垃圾渗滤液中氨氮含量的制约，且可根据要求得到不同氨氮浓度的液体，适用于化肥制作等后续加工的需求。采用本发明结构的膜丝组件和处理方法进行渗滤液处理时，可对高浓度氨氮进行处理，且处理效率高，当进水氨氮指标超出50％时，出水指标5分钟内恢复正常。

采用本发明方法和膜丝组件进行处理时，仅需要膜组件进行处理，占地少、投资省、节能效果明显，比现有吹脱法、硝化与反硝化法处理垃圾液氨氮的方法少占地减少一半以上，运行费用省25--30％；要求系统工作运行压力低0.02--0.1MPa，对预处理及工艺流程要求简单，进水所用过滤器精度只要50微米，即能使渗滤液处理顺利进行，不会发生堵塞，远远低于现有技术需过滤器精度5微米的技术要求，因此降低了预处理工艺的精度要求，使预处理工艺易达到标准，用途广泛。当垃圾液中氨氮升高时，可通过增加酸的量，使吸收速度加快，增加碱量，使游离氨逃逸速度加快。整个处理效率提高近一倍。

对于用生化系统处理垃圾渗滤液氨氮达不到2008新标准的处理厂只要加一级膜单元便可使垃圾处理液中的氨氮轻松达标，采用很少的改造投入就能使现有处理系统的氨氮排放量达标，因此经济效益和社会效益均非常显著。

附图说明

图1为本发明垃圾渗滤液氨氮脱除装置实施例结构示意图。

图2为本发明垃圾渗滤液氨氮脱除装置另一实施例结构示意

图3为本发明实施例膜丝结构示意图；

图4为单个疏水孔孔口实施例结构示意图。

附图标记说明：

1-酸吸收液出口2-垃圾液进口3-酸吸收液进口4-垃圾液出口5-电动阀6-压力传感器7-电动调节阀8-膜丝9-壳体10-端盖一11-端盖二12-胶13-疏水孔14-凸缘15-连接头

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明处理方法及所用的渗滤液氨氮处理装置进行详细说明如下：

本发明中，渗滤液氨氮处理装置为垃圾渗滤液氨氮脱除装置，它包括多根中空的膜丝8、容纳膜丝8的壳体9，膜丝8沿壳体9的纵向设置在壳体内，在壳体的两端分别设置有端盖一10和端盖二11，在壳体的两端填充有胶12，胶填充在各膜丝的位于壳体的两端的部位，将各条膜丝的两端粘结在一起。在膜丝壁上设置有疏水孔13，由端盖一10和端盖二11分别封闭壳体的两端。在端盖二11上设置有酸吸收液出口1，在端盖一10上设置有酸吸收液进口3，在壳体的上方位于胶的下方的部位设置有垃圾液进口2，在壳体的下方位于胶的上方部位设置有垃圾液出口4。各膜丝8间间隔设置，间隔距离不受限制，为考虑膜丝组件的有效面积，优选的膜丝外壁之间的间隔为80-120微米。膜丝内孔的直径越大越有利，但按目前膜丝技术的现状，膜丝外径400-500微米，膜丝壁厚为60-75微米。优选疏水孔13为长圆孔或长椭圆孔，长度方向沿壳体的纵向设置，可竖直可倾斜，疏水孔设置有唇形凸缘14，凸缘14向膜丝外翻设置。疏水孔在肉眼观察的情况下为均匀排列，优选壳体为圆筒形，端盖一和端盖二均与壳体配合固定连接。

本发明中，垃圾液进口2和垃圾液出口4设置在壳体9的本体上，在壳体内表面及膜丝8的外表面间形成垃圾液流通的通道，使垃圾液在各膜丝8间流动，膜丝外壁的间距可据需求调整，因此避免了垃圾液对膜丝内腔的堵塞，因此，可处理大流量的垃圾液；酸吸收液进口3和酸吸收液出口1分别设置在壳体两端的端盖一和端盖二上，进入壳体内的酸吸收液以膜丝内腔为流通的通道，使酸液在膜丝内腔中流动，膜丝内腔中流动的酸液可通过疏水孔13吸收膜丝8外流动的垃圾废液中含有的氨氮，氨氮进入到膜丝内腔内与酸结合形成铵盐随酸液在膜丝内腔内流动，从酸吸收液出口3排出。在此过程中，酸吸收液为氨氮的游动提供了活动的动力，使氨氮进入到膜丝内腔内，而膜丝内腔内的酸液由于膜丝壁上设置的疏水孔因此不会流到膜丝内腔外。在本发明中，垃圾液进口2与酸吸收液出口1设置在壳体9的同一端，而垃圾液出口4与酸吸收液进口3设置在壳体的另一端，使酸吸收液的流动方向与垃圾液的流动方向相反，形成错流，更有利于酸吸收液对于氨氮的吸收，提高垃圾处理液的处理效率。

如图2所示，为了增加水流压力的稳定性，在垃圾液出口端设置有水流防偏装置，本发明的实施例中，该水流防偏装置由电动阀5、液力传感器6和电动调节阀7顺序连接组成，电动调节阀7与压力传感器6电连接。由电动阀5一端与垃圾液出口4管连接，由电动调节阀7与垃圾液接收管路管连接。在垃圾液的出口设置水流防偏装置，对腔体内垃圾液的压力进行监测，据压力进行调节，使壳体的腔体内垃圾液的压力保持平稳，这样可以防止水流偏斜，保证酸吸收液对垃圾渗滤液中氨氮的吸收和结合。

为方便密封胶对膜丝的端部实行密封及设置垃圾渗滤液进口和垃圾渗滤液出口，在壳体两端设置有连接头15连接端盖一和端盖二。

本发明垃圾渗滤液氨氮处理方法如下：酸吸收液从酸吸收液进口3进入到膜丝8的内腔中并在膜丝8的内腔内流动、经酸吸收液出口1流出，垃圾渗滤液从垃圾液进口2流入到壳体9的内腔内、在膜丝8间流动从垃圾液出口4流出，在酸对氨氮的吸收作用下，氨氮通过膜丝壁上设置的疏水孔13进入到膜丝8内腔内，使氨氮与酸吸收液结合得到铵盐。在此处理过程中，所对应的垃圾渗滤液的较好PH值为9-11，优选PH值为10.5，较好的酸吸收液的PH值小于等于2，适合的PH值可以为游离氨提供良好的逃逸动力，有利于氨氮与酸结合，提高垃圾渗滤液的处理效率。酸吸收液的压力值和垃圾渗滤液的压力以能保证酸吸收液和垃圾渗滤液能顺利流动为宜，其中垃圾渗滤液的压力要略低于酸吸收液的压力，如垃圾渗滤液的压力值为0.01-0.15MPa、酸吸收液的压力值为0.03-0.15Mpa，当酸吸收液的TDS高于垃圾液的TDS时，垃圾液中的水分可尽量少的渗入酸吸收液中，有利于对垃圾渗滤液的处理，优选的酸吸收液流量210-350L/h，垃圾渗滤液流量250-350L/h，垃圾渗滤液及酸吸收液的温度为10-50℃。按目前国内外垃圾渗滤液的整体情况，采用本发明的装置和工艺处理垃圾渗滤液对于进膜垃圾液的COD值、TDS值、氨氮含量值均没有严格限制，也就是本发明的装置和处理方法可以处理全国各地的一年四季中的垃圾渗滤液，目前国内垃圾渗滤液的COD值、TDS值、氨氮含量值基本情况如下：COD值小于等于5万毫克每升、TDS值小于等于35％、氨氮含量值小于等于5千毫克/升，也就是本发明的装置和工艺至少可以处理上述指标含量的垃圾渗滤液。

采用本发明的方法和装置处理垃圾渗滤液，可以降低对膜元件的损伤，主要表现在可以显著提高膜元件的耐酸性和耐油性，比如耐油性可达5mg/L、耐硫酸的含量可达50％、耐盐酸含量可达20％、耐硝酸含量可达30％，同时膜元件的清洗周期明显延长，可达6个月。表1是本发明膜元件的耐酸性、耐油性及清洗周期与现有技术中对比例膜元件的耐油性、耐酸性和清洗周期的对比。

采用本发明的方法和装置处理垃圾渗滤液，可提高膜元件对于垃圾渗滤液的处理能力，降低对垃圾渗滤液的要求，比如，进膜垃圾液的COD值可达5万毫克/升、TDS值可达35％、对垃圾渗滤液中的氨氮含量值无限制，因此，可以处理国际国内的现有的任何垃圾渗滤液。

下面，以采用本发明方法与采用现有技术方法处理垃圾渗滤液对比对本发明的工艺及达到的有益效果进行详细描述。

实施例1

采用本发明结构的膜丝组件，采用直径为500微米的膜丝、其内径为350微米，膜丝与膜丝间的间隔为80微米。垃圾渗滤液PH值调为11、酸吸收液PH值为2、垃圾渗滤液压力0.01-0.15MPa、酸吸收液的压力值为0.02-0.15MP、酸吸收液流量350L/h、垃圾渗滤液流量250L/h、垃圾渗滤液及酸吸收液的温度为10-50℃、垃圾渗滤液COD值小于等于5万毫克每升、TDS值小于等于35％、氨氮含量值无限制。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为15mg/L。

实施例2

采用直径为450微米的膜丝、其内径为300微米，垃圾渗滤液PH值为11、酸吸收液PH值为1.5、垃圾渗滤液压力0.07MPa、酸吸收液的压力值为0.09MP、酸吸收液流量210L/h、垃圾渗滤液流量350L/h，其余同实施例1。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为14mg/L。

实施例3

采用直径为400微米的膜丝、其内径为250微米，垃圾渗滤液PH值为11、酸吸收液PH值为1、垃圾渗滤液压力0.2MPa、酸吸收液的压力值为0.3MP、酸吸收液流量280L/h、垃圾渗滤液流量300L/h，其余同实施例1。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为12mg/L。

对比例1

采用背景技术中提到的名称为“一种基于新型氨氮去除技术的垃圾渗沥液处理工艺”、申请公布号为CN102951745的中国发明专利公开的装置和方法对垃圾渗滤液进行处理。它的垃圾滤滤液的进口设置在壳体一端，垃圾渗滤液渗滤液出口设置在壳体的另一端，酸吸收液在壳体内的膜丝间流动。

采用直径为250微米的膜丝、其内径为80微米，垃圾渗滤液COD值小于等于3万毫克/升、TDS值小于等于28％、氨氮含量值小于等于3千毫克/升，进行垃圾渗滤液处理时，渗滤液在中空纤维膜丝内腔内流动，酸性吸收液在气水分离膜组件的中空纤维外部流动吸收氨氮进行氨氮脱除，其余同实施例1。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为14mg/L。酸的进口和垃圾渗滤液的进口方向相反设置。

对比例2

采用直径为350微米的膜丝、其内径为175微米，垃圾渗滤液COD值小于等于2万毫克每升，其余同实施例2。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为14mg/L。

对比例3

采用直径为400微米的膜丝、其内径为250微米，垃圾渗滤液PH值为10、酸吸收液PH值为1.5、垃圾渗滤液压力0.1MPa、酸吸收液的压力值为0.12MP、酸吸收液流量280L/h、垃圾渗滤液流量300L/h，其余同实施例3。经处理的垃圾渗滤液，其氨氮含量为14mg/L。

表1：为本发明工艺对垃圾渗滤液要求、膜元件耐酸性、耐油性及清洗周期与现有技术工艺对垃圾渗滤液要求、膜元件的耐油性、耐酸性和清洗周期的对比表。

由附表可以看出，本发明工艺中，膜丝的粗细对于膜丝组件的垃圾渗滤液的处理能力没有明显的影响，而现有技术工艺中对膜丝组件中膜丝内径对于垃圾渗滤液的要求及处理能力具有明显的不同，随着膜丝内径的减少对SS及SDI值的要求越发严格，膜元件的清洗周期明显增加。

本发明的方法，对于垃圾渗滤液的SS及SDI值的要求明显优于现有技术，且其清洗周期比现有技术的清洗周期延长了30-40倍，现有技术中，每清洗一次膜组件大约耗时2小时，因此，可显著缩短清洗所用的时间，显著提高生产效率。本发明的方法对于垃圾渗滤液的进水悬浮物SS值、进水SDI值的要求均有显著的降低，也就是，本发明装置及工艺对于垃圾渗滤液的处理能力显著提高，取得了意想不到的技术效果。在本发明处理方法中，由于游离氨的逃逸速度较快，丝壁上的疏水孔无堵塞现象出现。

附表