焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺及处理系统

摘要

本发明公开了一种焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺及处理系统，处理工艺包括将反渗透浓缩液曝气、软化，混凝沉淀，沉淀污泥离心脱水焚烧，上清液加酸调pH值，经过滤、减量化，产水回用，浓缩液回喷处理。处理系统包括液碱投加装置、PAM投加装置、酸投加装置以及依次连通的反渗透浓缩液储存装置、曝气装置、混凝沉淀装置、过滤装置、DTRO减量化装置和回喷装置，液碱投加装置、PAM投加装置分别与第一管道混合器连通，酸投加装置与第二管道混合器连通。本发明的工艺及系统运行成本低，全量化处理效果好，能有效降低反渗透浓缩液中的膜污堵成分，保障后端减量化装置的高效稳定运行。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种反渗透浓缩液的处理工艺及处理系统，具体涉及一种生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺及处理系统。

背景技术

生活垃圾焚烧厂的渗滤液主要通过厌氧处理+生化处理+深度处理的组合工艺进行处理，深度处理主要包括纳滤和反渗透处理工艺，这两种处理工艺因选用膜的特性均会产生一定比例的浓缩液，是渗滤液经生化处理后的污染物浓缩富集产物，其特点是盐分高、重金属离子高、硬度大易结垢、含大量难生化降解有机物、电导率(μs/cm)高达几万甚至十几万、处理困难且成本高。

随着国家对于污染物减量化的要求越来越高，渗滤液处理领域零排放的趋势日益明显，处理后的产水达标后可回用作为厂内工业水，浓缩液的妥善处理成为零排放的最大难点。

目前浓缩液常见的处理方法有以下几种：

1、回灌法/回喷法。回灌是填埋场常见的一种浓缩液处置方法，长期回灌会导致垃圾场含盐量整体升高，渗滤液可生化性降低，从长远考虑存在巨大隐患。回喷是焚烧厂常见的一种浓缩液处置方法，利用焚烧炉的热量将浓缩液快速蒸发，但回喷量受垃圾热值和焚烧工况影响较大，不易过大，且对炉膛的腐蚀情况也需持续关注。

2、进一步浓缩，主要有蒸发技术和膜减量化技术。蒸发技术利用高温将浓缩液的污染物固化，实现最大程度的浓缩减量，但存在设备极易结垢、检修频繁、需热源和大量药剂、运行成本高昂等缺陷。膜减量化技术通过高压反渗透技术将浓缩液进一步浓缩，实现水量的减少，一般配合回喷或外运处理，同样存在易结垢，故障率高的缺点，现有膜技术对进水污染物指标有上限要求。

3、高级氧化技术。以羟基自由基作为主要氧化剂，使水中难降解有机物长链断裂、氧化、把大分子分解为小分子，最后矿化成CO

焚烧厂渗滤液反渗透工艺处理的是纳滤工艺的产水，且对二价离子和一价离子均有截留作用，因此反渗透浓缩液电导率、总硬度、TDS和二氧化硅等污染物指标相对较高。纳滤浓缩液电导率在15ms/cm～25ms/cm，反渗透浓缩液电导率可高达100ms/cm，现有浓缩液减量化装置膜的浓缩侧耐受电导率最大一般不超过110ms/cm，进水电导不超过50ms/cm。因此，有必要开发一种适用于焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液的处理工艺及系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，特别针对反渗透浓缩液电导率高、硬度大、二氧化硅高的水质情况，提供一种可大幅降低加药成本和易结垢物质、全量化处理效果好、可有效降低反渗透浓缩液中的膜污堵成分、保障后端减量化装置的高效稳定运行、减少膜清洗频次、延长膜的使用寿命的焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺及处理系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺，包括以下步骤：将焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液进行曝气，曝气后加入液碱进行软化，加入阴离子PAM进行混凝沉淀，所得沉淀脱水焚烧，所得上清液先加酸调pH值，然后进行过滤、减量化处理，所得产水回用，所得浓缩液进行回喷处理。

上述的焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺，优选的，所述曝气的时间≥20min，所述阴离子PAM以阴离子PAM的水溶液的形式加入，所述反渗透浓缩液、液碱、阴离子PAM的水溶液的体积比为100∶0.5～0.9∶0.5～0.9，所述液碱的质量浓度为30％，所述阴离子PAM的水溶液中，阴离子PAM的质量浓度为0.2％。

上述的焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺，优选的，所述加酸调pH值至6.3～6.5。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统，包括液碱投加装置、PAM投加装置、酸投加装置以及依次连通的反渗透浓缩液储存装置、曝气装置、混凝沉淀装置、过滤装置、DTRO减量化装置和回喷装置，所述曝气装置与所述混凝沉淀装置之间设有第一管道混合器，所述液碱投加装置、PAM投加装置分别与所述第一管道混合器连通，所述混凝沉淀装置与所述过滤装置之间设有第二管道混合器，所述酸投加装置与所述第二管道混合器连通。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述液碱投加装置包括液碱储存装置、第一管道和第一加药泵，所述液碱储存装置通过所述第一管道与所述第一管道混合器连通，所述第一加药泵设于所述第一管道上。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述PAM投加装置包括PAM储存装置、第二管道和第二加药泵，所述PAM储存装置通过所述第二管道与所述第一管道混合器连通，所述第二加药泵设于所述第二管道上。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述酸投加装置包括酸储存装置、第三管道和第三加药泵，所述酸储存装置通过所述第三管道与所述第二管道混合器连通，所述第三加药泵设于所述第三管道上。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述混凝沉淀装置中设有相互连通的反应室与斜板沉淀池，所述反应室与所述第一管道混合器连通，所述斜板沉淀池设有清液出口与沉淀出口，所述清液出口与所述第二管道混合器连通，所述沉淀出口与一污泥处理装置连通。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述清液出口与所述第二管道混合器之间设有第一提升泵，所述沉淀出口与所述污泥处理装置之间设有排泥泵，所述污泥处理装置设有上清液出口与干污泥出口，所述上清液出口与一生化系统连通，所述干污泥出口与一垃圾坑连通。

作为上述焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的进一步改进，所述反渗透浓缩液储存装置与所述曝气装置之间设有第二提升泵，所述曝气装置设有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述第一管道混合器之间设有出口泵，所述第二出口与所述曝气装置的入口之间设有第四管道，所述第四管道上设有循环泵；所述过滤装置与所述DTRO减量化装置之间设有第五管道，所述第五管道上设有pH计。

本发明中，曝气装置的容积可优选满足浓缩液停留曝气时长不小于20分钟，曝气后产生大量白色浑浊物，循环泵可保障浓缩液停留时间和曝气效果，曝气可以有效降低水中的碱度，从而减少后续氢氧化钠的投加量，有效降低运行成本。其主要原理如下：

水体中存在着CO

投加液碱(液态氢氧化钠)的作为是进行软化，降低浓缩液中钙镁离子，减少结垢因子。其主要原理如下：

CO

Mg

加入氢氧化钠后，(4)的化学平衡右移，水中CO

投加絮凝剂可以使水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体矾花，长大到一定体积后在重力作用下脱离水沉淀，从而去除水中的大量悬浮物。

本发明中，PAM即聚丙烯酰胺，DTRO减量化装置也作RO-DTRO浓缩液减量化装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、针对焚烧厂渗滤液反渗透浓缩液电导高、钙镁硬度和二氧化硅等易结垢污染物含量高的情况，本发明提供了一种经济可行的浓缩液全量化处理(预处理)工艺及系统，以满足减量化膜机组进水要求。本发明的工艺及系统不仅能有效降低反渗透浓缩液中的膜污堵成分，保障后端减量化装置的高效稳定运行，减少膜清洗频次，降低清洗剂成本，延长膜的使用寿命，还结合了垃圾焚烧厂配套的污泥处理装置和浓缩液回喷装置实现了反渗透浓缩液的全量化处理，同时针对反渗透浓缩液水质进行工艺优化，运行成本低，处理效果稳定。

本发明通过采用曝气+液碱软化+PAM絮凝沉淀+过滤的设计方式，能够大幅降低水中的钙镁硬度和二氧化硅等易结垢物质。预处理后的反渗透浓缩液可以适用于现有的RO-DTRO减量化装置进水要求，保障机组长期稳定运行，产水水质较好，可以满足产水回用标准。减量后的浓缩液可以回喷至焚烧炉，回喷水量大幅减少后有效减轻锅炉焚烧负担，预处理产生的污泥进入污泥处理装置离心脱水后可送至锅炉焚烧，适用于垃圾焚烧厂。

浓缩液全量化处理工艺及系统中，没有选取曝气前先加酸再软化的顺序，虽然加酸后曝气碱度降低更大，但申请人发现相比于加酸，反渗透浓缩液直接曝气后，降低到同等硬度消耗液碱更少。这是由于加酸曝气后，大量HCO

絮凝沉淀投加的是阴离子PAM，试验表明相比价格高昂的阳离子PAM，采用800万阴离子费用更低，絮凝效果更好，产生的污泥量更少。产生的污泥可以直接用渗滤液系统配套的污泥处理装置处理，絮凝剂制备和投加装置的设备可以共用，系统简单，投入减少。

2、本发明结合反渗透浓缩液的特性和焚烧厂具备一定的浓缩液回喷空间，设计了合适的浓缩液全量化处理装置，可以有效降低膜污堵相关的污染指标，配合浓缩液减量化装置可以将浓缩液体积减量一半甚至更多，再浓缩后的浓缩液回喷至焚烧炉，实现焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液的全量化处理。

本发明适用于焚烧厂，利用焚烧炉有一定的回喷空间，但回喷量过大会影响焚烧工况的实际情况，将反渗透浓缩液预处理后通过DTRO减量化装置减量一半甚至更多，可以减少浓缩液实际产生量，减轻锅炉回喷压力。反渗透浓缩液预处理产生的污泥可以经离心脱水后进垃圾坑入炉焚烧，减量后的产水水质相对较好和总清液混合后满足厂内回用，实现了焚烧厂反渗透浓缩液的全量化处理。

3、本发明充分利用了焚烧厂的设备，设备投资成本非常低，仅新增了曝气装置，本发明中的曝气装置通过配置循环泵，在曝气装置容积有限的情况下保证曝气效果，减少了占地和投入成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺的工艺流程图。

图2为本发明实施例2中焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统的结构示意图。

图例说明：

1、反渗透浓缩液储存装置；2、曝气装置；3、液碱储存装置；4、PAM储存装置；5、混凝沉淀装置；6、酸储存装置；7、过滤装置；8、DTRO减量化装置；9、回喷装置；10、污泥处理装置；11、第一管道混合器；12、第二管道混合器；13、第一管道；14、第一加药泵；15、第二管道；16、第二加药泵；17、第三管道；18、第三加药泵；19、反应室；20、斜板沉淀池；21、清液出口；22、沉淀出口；23、第一提升泵；24、排泥泵；25、上清液出口；26、干污泥出口；27、生化系统；28、垃圾坑；29、第二提升泵；30、第一出口；31、第二出口；32、出口泵；33、第四管道；34、循环泵；35、第五管道；36、pH计。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。如无特别说明，以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

一种本发明的焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理工艺，如图1所示，包括以下步骤：

将焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液先曝气0.5h，以保证空气与反渗透浓缩液充分接触，曝气后加入液碱进行软化，加入阴离子PAM进行混凝沉淀，所得沉淀脱水焚烧，所得上清液先加酸调pH值至6.3，然后进行过滤、减量化处理，所得产水回用，所得浓缩液进行回喷处理。

本实施例中，初始反渗透浓缩液的水质指标如表1所示。

表1反渗透浓缩液的水质指标

反渗透浓缩液曝气前pH＝7.6，碱度(mmol/L)＝119，总硬度(CaCO

曝气后的浓缩液与液碱充分混合进行软化，如表2所示，曝气0.5h后，通过加入不同量液碱软化进行分析测试发现，每100mL曝气后的浓缩液加入0.7mL质量分数30％的液碱软化效果较好，经济性更高，此时pH控制在10左右，水中的钙镁硬度降低，生成白色沉淀，水中的活性硅减少，硅含量从172mg/L降低至4.5mg/L。

同时，表2中列出了先加酸后曝气0.5h的RO浓缩液用不同体积的液碱软化的水质指标(对比试验)，由表2可知，相比于先加酸后曝气，本发明的反渗透浓缩液直接曝气后，降低到同等硬度消耗液碱更少。

表2直接曝气与加酸后曝气的浓缩液分别用不同体积的液碱软化后的水质指标

本实施例中，加了液碱之后的浓缩液继续加入0.2％质量浓度的阴离子PAM水溶液，阴离子PAM为800万阴离子PAM，采用其它分子量的阴离子PAM也行，混合后进行混凝沉淀，沉淀物质及胶粒物在絮凝剂的作用下相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体矾花，长大到一定体积后在重力作用下脱离水沉淀，实现泥水分离。通过絮凝剂对比试验发现0.2％阳离子PAM对于软化后的浓缩液没有絮凝效果，0.2％质量浓度的阴离子PAM对软化后水具有絮凝效果。每100mL浓缩液投加0.3mL 0.2％阴离子PAM后开始出现矾花，投加0.5mL PAM后出现较大矾花并开始聚团，0.7mL PAM可以实现很好的絮凝效果。

实施例2

一种本发明的焚烧厂垃圾渗滤液反渗透浓缩液全量化处理系统，上述本实施例的反渗透浓缩液全量化处理工艺可采用该全量化处理系统进行实施，但不限于此。如图2所示，该反渗透浓缩液全量化处理系统包括液碱投加装置、PAM投加装置、酸投加装置以及依次连通的反渗透浓缩液储存装置1、曝气装置2、混凝沉淀装置5、过滤装置7、DTRO减量化装置8和回喷装置9，曝气装置2与混凝沉淀装置5之间设有第一管道混合器11，液碱投加装置3、PAM投加装置4分别与第一管道混合器11连通，混凝沉淀装置5与过滤装置7之间设有第二管道混合器12，酸投加装置6与第二管道混合器12连通。

本实施例中，液碱投加装置包括液碱储存装置3、第一管道13和第一加药泵14，液碱储存装置3通过第一管道13与第一管道混合器11连通，第一加药泵14设于第一管道13上。

本实施例中，PAM投加装置包括PAM储存装置4、第二管道15和第二加药泵16，PAM储存装置4通过第二管道15与第一管道混合器11连通，第二加药泵16设于第二管道15上。

本实施例中，液碱投加装置优选设置在PAM投加装置的前端，使得曝气后的浓缩液先经过软化再进行絮凝沉淀。

本实施例中，酸投加装置包括酸储存装置6、第三管道17和第三加药泵18，酸储存装置6通过第三管道17与第二管道混合器12连通，第三加药泵18设于第三管道17上。

本实施例中，混凝沉淀装置5中设有相互连通的反应室19与斜板沉淀池20，反应室19与第一管道混合器11连通，斜板沉淀池20设有清液出口21与沉淀出口22，清液出口21与第二管道混合器12连通，沉淀出口22与一污泥处理装置10连通。反应室19配置搅拌器，使氢氧化钠和PAM与浓缩液充分反应，浓缩液通过连通口进入斜板沉淀室20下部，自下而上流动，其中的沉淀胶体在重力的作用下沉积在底部排出。

本实施例中，清液出口21与第二管道混合器12之间设有第一提升泵23，沉淀出口22与污泥处理装置10之间设有排泥泵24，污泥处理装置10设有上清液出口25与干污泥出口26，上清液出口25与一生化系统27连通，干污泥出口26与一垃圾坑28连通。污泥处理装置10经过离心脱水控制含水率在80％左右，用泵或污泥车送入垃圾坑再入炉焚烧。

本实施例中，反渗透浓缩液储存装置1与曝气装置2之间设有第二提升泵29，曝气装置2设有第一出口30和第二出口31，第一出口30与第一管道混合器11之间设有出口泵32，第二出口31与曝气装置2的入口之间设有第四管道33，第四管道33上设有循环泵34。

本实施例中，过滤装置7与DTRO减量化装置8之间设有第五管道35，第五管道35上设有pH计36。DTRO减量化装置8的最大运行压力在90bar，可变频调节，通过反渗透膜透水不透盐的原理，在高压状态下，大部分盐分离子可以被截留在浓缩侧达到去除盐分的作用，产水得率根据进水水质调整，一般不小于50％，产水进入清液池和前端渗滤液总清液一起厂内回用，浓缩侧的高浓度浓缩液进入回喷装置9。

本实施例的全量化处理系统的工作流程如下：

反渗透浓缩液储存装置1中的浓缩液经第二提升泵29送至曝气装置2中，在曝气装置2中通过循环泵34和曝气风机(图1中省略示出)的作用保证空气与浓缩液充分接触，碱度降低50％左右。曝气后的浓缩液送至第一管道混合器11中，与液碱投加装置投加至第一管道混合器11中的液碱反应进行软化，降低浓缩液的硬度和二氧化硅，生成沉淀物，PAM投加装置将阴离子PAM水溶液投加至第一管道混合器11中，经第一管道混合器11混合后进入后端的混凝沉淀装置5，在混凝沉淀装置5的反应室19中进行搅拌，沉淀物质及胶粒物在PAM絮凝剂的作用下相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体矾花，长大到一定体积后经斜板沉淀池20在重力作用下脱离水沉淀，实现泥水分离。底部的沉淀物通过排泥泵24进入渗滤液系统配套的污泥处理装置10离心脱水后随干污泥进入垃圾坑焚烧，离心脱水过程中产生的上清液回到生化系统27。混凝沉淀装置5的上层清液送至第二管道混合器12中，经过酸投加装置加酸调节pH至6.3左右，再送至过滤装置7除去浓缩液(上清液)中残留的小颗粒胶体物质，再进入后端的DTRO减量化装置8(也作RO-DTRO浓缩液减量化装置)，减量50％后的浓缩液进入回喷装置9的焚烧炉焚烧，DTRO减量化装置8的产水一起厂内回用。

反渗透浓缩液经过第二提升泵29进入曝气装置2，鼓入空气后水中的CO

曝气装置2中的水经过第一管道混合器11送入混凝沉淀装置5的反应室19，在第一管道混合器11中，通过液碱投加装置和PAM投加装置加入适量药剂进行充分混合，氢氧化钠与浓缩液中的钙镁离子反应，总硬度大幅降低，水中的活性硅降低，钙硬度可下降90％以上，镁硬度可下降40％左右，硅含量可下降60％左右。生成的沉淀在反应室19通过搅拌器的作用和PAM反应形成较大矾花并开始聚团。

混凝沉淀装置5中反应室19与斜板沉淀池20连通，水中的沉淀胶体物质在重力的作用下沉积在底部，通过排泥泵24送入污泥处理装置10，上层清液通过酸投加装置调节pH至6.3左右，有效减轻膜的结垢情况，经过过滤装置7去除清液中的小颗粒胶体物质后进入后端的DTRO减量化装置，减量50％左右后的高浓度浓缩液送至回喷装置9中，在回喷装置9内经充分雾化后进炉膛焚烧，产水进入清液池厂内回用。回喷装置设工业水作为备用水源，实现灵活切换。

上述本发明的系统设计方式可以确保焚烧厂反渗透浓缩液可在厂内全量化处理。

本实施例中，曝气30min后，加0.5mL质量分数30％的液碱，再加入0.7mL质量分数0.2％的阴离子PAM水溶液，软化絮凝后，出水水质总硬度从5600mg/L降低至3040mg/L，硅含量从64.4mg/L降低至29mg/L，钙含量为60mg/L，镁含量为693mg/L，钙硬度下降95％，镁硬度下降47％，硅含量下降55％，絮凝出水上清液pH＝9.74，加酸调至pH＝6.3，吨水消耗31％(质量分数)盐酸3.6L。

本套系统不仅能有效降低反渗透浓缩液中的膜污堵成分，保障后端减量化装置的高效稳定运行，减少膜清洗频次，降低清洗剂成本，延长膜的使用寿命，还结合了垃圾焚烧厂配套的污泥处理和浓缩液回喷装置实现了反渗透浓缩液的全量化处理，同时针对反渗透浓缩液水质进行工艺优化，运行成本低，处理效果稳定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。