垃圾渗沥液中膜系统优化设计

安瑾

（光大环境科技有限公司，江苏常州213011）

垃圾渗沥液中膜系统优化设计

安瑾

（光大环境科技有限公司，江苏常州213011）

纳滤膜和反渗透膜在垃圾渗沥液处理过程中，易出现膜污染严重、清洗频繁、使用寿命短等问题。阐述了渗沥液膜系统设计的经验参数和注意事项，在膜系统设计方面作出了改进，优化了传统的膜清洗方法，以减轻渗沥液膜系统污染，使其长期稳定运行。

垃圾渗沥液；膜系统设计；膜系统清洗

一般来说，渗沥液pH在4～9，COD在2 000～62000mg/L的范围内，BOD5为60～45000mg/L［1-2］。由于垃圾堆放是一个厌氧发酵的过程，因此，渗沥液中还含有高浓度的氨氮，可以达到1 500～2 500 mg/L，城市垃圾填埋场渗沥液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染［3］。目前，大多数的垃圾焚烧发电厂渗沥液都采用了“全回用，零排放”的处理方针。垃圾渗沥液如果要达到回用水质的要求，就必须采用膜系统进行处理，去除渗沥液中的硬度、重金属和盐分。目前普遍采用普通的纳滤和反渗透膜元件。而普通的纳滤和反渗透膜元件最初是针对苦咸水、自来水等一些较好的水质做的设计开发，并没有针对渗沥液做相关的改进，因此，当普通卷式膜用于渗沥液系统时，对膜系统的设计就提出了更高的要求［4-5］。

1 现有垃圾渗沥液膜系统的设计特点

目前垃圾渗沥液膜系统的设计主要改进了维尔利的设计方法，即膜系统采用二段式设计，每段采用段内大回流的方式保持一定的膜面流速，防止膜面产生结垢或结晶［6］。设段间增压泵，补足二段所需的渗透压力。在化学清洗方面，沿用传统的清洗方式，采用一段高压泵后进水，二段浓水端和产水端回流清洗液的方式，如图1所示。

图1 现有垃圾渗沥液膜系统

该种设计方式下每只膜的循环流量可以达到10～12 m3/h，甚至更高，提高了卷式纳滤和反渗透膜的抗污染能力，可以有效提高渗沥液系统中纳滤和反渗透的回收率。但也存在不足，例如：清洗液进水流量偏小，清洗液进液位置不合理等［7］。这将导致膜在较差的水质情况下运行容易结垢，每次化学清洗不彻底等问题。

2 对传统膜系统优化设计

2.1 保留了原设计中的段内大回流

原设计的段内大回流是参考了物料分离膜的设计方式。

优化的过程中，保证大回流流量在10～12m3/h。按照每只膜元件1 kg的压力损失进行设计，充分保证膜面流速，见图2。

图2 优化后垃圾渗沥液膜系统

2.2 改变膜系统化学清洗进出口位置

传统设计中，化学清洗进口一般放在第一段高压泵的后面，清洗液进入膜的方向和运行过程中原液的流动方向相同，在运行过程中发现这种清洗方式存在以下问题：

1）对于可溶结垢物的清洗。膜系统的可溶性结垢物质主要是碳酸钙、有机物等一些可以被酸性清洗剂和碱性清洗剂溶解的结垢物质，这类结垢物质主要存在于膜系统后端。优化设计采取化学清洗液从后端进入，可保证结垢物质先接触足够清洗药剂进行反应，并且以大流量将清洗下来物质带出膜元件。

2）对于不可溶污染物的清洗。不可溶污染物包括微生物污染物、硅胶体污染物等，主要发生在膜的进水端，也就是第一只或者第二只膜元件进水隔网上。这类污染物如果采用传统的化学清洗方式，会把污染物带到后端的膜元件内无法冲出。优化设计采用反向清洗液进水，污染物被带出的路径最短，且易于被冲出并由过滤器拦截，不会污染后端的膜元件。

2.3 采用分段清洗

传统的化学清洗方式采用二段一起清洗，膜串联总长为10～12只膜，阻力损失较大，后端膜的污染比前端严重，清洗液的流量却大大减小，达不到大流量冲洗的目的。因此，采用在每段都设计1个清洗液的进出水口，既可独立清洗每段膜，也可根据需要对二段一起清洗，可保证彻底清洗。

2.4 增加冲洗功能

冲洗是指膜在正常运行过程中，定期采用自来水或产水对膜表面进行高压大流量冲洗，将膜表面积累的污染物冲走，并破坏膜表面的浓差极化，防止膜表面结垢。

3 结论

经过对原设计在运行、清洗、冲洗等方面的优化，可最大限度提高膜的回收率，防止膜面污染，延长清洗周期，延长膜更换的时间，保证纳滤和反渗透膜系统在高浓度、高污染的废水处理中正常运行。

［1］曹丽华，吴军，周正伟，等.南京地区简易生产垃圾堆场的污染现状和稳定化评价［J］.环境工程学报，2010，4（6）：1409-1412.

［2］孙浩，孙力平，安莹，等.垃圾渗滤液水质特性研究进展［J］.四川环境，2010，29（2）：113-118.

［3］倪晋仁，邵世云，叶正芳.垃圾渗滤液特点与处理技术比较［J］.应用基础与工程科学学报，2004，12（2）:148-160.

［4］刘国勇.垃圾渗滤液处理工艺分析［J］.沿海企业与科技，2010，118（3）：39-40.

［5］侯磊，王增长.MBR反应器处理垃圾渗滤液的探讨［J］.科技情报开发与经济，2010，20（11）：134-136.

［6］武江津，刘桂中，孙长虹.膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用［J］.膜科学与技术，2007，27（6）：1-5.

［7］卢石.垃圾渗滤液膜法处理工艺流程及其技术难点［J］.轻工科技，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—），工程师，主要从事垃圾渗沥液工艺设计及研发工作。

2016-02-25