摘要：垃圾渗滤液处理中产生的浓缩液是垃圾焚烧厂零排放的难题，采用管式超滤膜应用于浓缩液处理的预处理以减轻后续处理设备的压力，为系统稳定持续运行提供保障。
关键词：垃圾焚烧；渗滤液浓缩液；管式超滤膜
1、概述
垃圾焚烧发电是目前垃圾无害化、减量化处理及可再生能源发电的方式之一。在垃圾电厂内产生的垃圾渗滤液的处理是业界公认的技术难题，其水质恶劣且难以预测、水量波动大、含多种不同的污染成分等，这些特点使得其处理工艺的选择需慎重考虑。此外，由于垃圾电厂一般都有零排放或微量排放的要求，这些废水中的污染物成分，最终需要形成固形物或超高浓度浓缩液。
大多数垃圾渗滤液的处理采用了“生化处理+外置式MBR+纳滤+反渗透脱盐”的处理工艺，这种工艺所产生的浓盐水，对于绝大多数厂家来讲仍然是个难题。一般来讲这些浓水中含有极高的溶解固体、极高的有机物浓度和致垢成分（钙、镁、钡、锶、二氧化硅等），较高的重金属和其他污染物。在进一步处理之前，这些致垢成分对于无论是特种反渗透分离还是蒸发器处理，都会带来极大的麻烦。为了保障后续回用核心设备（各种RO膜或蒸发器）的良好运行，需要针对致垢成分进行处理，将其完全除去。
2、浓缩液处理方案的选择
本设计方案中我们选择了“化学加药软化+管式过滤膜”的处理工艺，来保证后续处理设备的稳定运行，管式过滤膜作为浓缩液深度处理的预处理工艺，大大简化了工艺流程，减少了系统占地面积，提高了后续设备的回收率，并有效延长其使用寿命。在除去以上各种致垢成分的同时，该工艺还可对重金属、氟离子等污染物有明显的去除效果。
3、管式膜系统
管式膜的结构是膜被浇铸在多孔材料管的内部。含被过滤物质（固体）的水流透过膜后，再透过多孔支撑材料，进入产水侧（水被净化）。被膜截留的固体颗粒在水流的推动下，不会停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的冲刷作用，避免污染物在膜表面停留。
错流式管式膜作为过滤是为了达到非常好的出水水质，代替传统的沉降或澄清工艺。利用微孔膜把废水中的沉淀物分离出来。它不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大，所以当把物质从溶解状态转化为不溶状态后，它是一种更有效的分离方法。
与普通的中空纤维超滤不同，管式膜可以承受很高的污泥浓度2~5%，和极高的pH值，在pH为14的条件下也能正常稳定的工作。
又不同于传统的传统的沉淀分离工艺，首先管式过滤的固液分离工艺的滤过液浊度已足够低，可直接送往后续处理系统（反渗透或蒸发器）而不需要任何进一步的除浊设施；其次不需要添加絮凝剂，在传统工艺中，正因为固液分离阶段需要添加絮凝剂，给后续的中空纤维超滤和反渗透等设备带来极大的麻烦（难以恢复污堵，和断丝导致的难以预期的RO进水水质）；第三则是无需过量的药剂投加，因此既不会产生过多的污泥，又不会向系统带入过量的离子负荷。
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管式膜工艺的技术优势总结如下：
1）一步即可同时除去钙、镁、钡、锶等所有二价阳离子和二氧化硅，基本完全消除针对RO或蒸发器系统的无机致垢成分；
2）不需沉淀和预过滤，可直接进行过滤实现固体颗粒和液体的分离，水中污染物不需要沉淀就能有效去除。
3）可在高pH条件下持续运行（pH大于10），更能保证有效去除钙镁硅沉淀，和锶、钡等有结垢倾向的离子成分。
4）化学清洗药品仅需要常规的无机酸、碱和氧化剂，没有废水排放限制。
5）采用管式大流量错流过滤，水流切向高速流过膜表面，在过滤的同时还有冲刷清洁膜表面的作用，污染物不易累积，膜面不易污染。
6）适合过滤高浊度（最高5%的悬浮固体浓度）和污染物粒径相近的料液。
7）产水浊度<1NTU，可以有效的保护反渗透。
8）管式超滤膜专门针对废水处理设计，具有出色的耐化学性和耐磨擦性。4、影响管式超滤膜效率的因素分析
1）有关pH：管式膜出水pH较高，因为在管式膜之前的预处理化学加药软化过程中需要较高的pH值才能将致垢成分形成不溶物沉淀。在产水侧，需要添加适量的酸将pH回调到8.0左右；
2）有关电导率：基本上管式膜出水与系统进水的电导率相当或略有提高，其原因在于药剂的投入，生成了氢氧化镁和碳酸钙沉淀，但带入了钠离子，总溶解固体的趋势较难判断。管式膜是以除去硬度和二价离子及二氧化硅为目的的固液分离手段，并非除盐为目的，后者是由反渗透来完成的；
3）有关浊度：管式膜的微孔能截留所有在加药软化过程中形成的固形物，产水浊度小于1，与常规超滤产水相当，完全符合反渗透对于进水浊度的要求；
在加药量足够、pH值控制合理稳定、搅拌充分反应完全的前提下，钙镁离子绝大部分转换为相应的固形物沉淀，被管式膜截留。大多数情况下产水钙镁离子浓度小于20mg/L；
4）溶解态二氧化硅：大多数情况下可被镁离子形成的氢氧化镁携带沉淀，其去除效果和水中镁离子与二氧化硅比例有关，如比例不足，则需要向水中添加镁盐（氧化镁或氯化镁等）用于除二氧化硅，经过加药软化反应以及管式膜的过滤之后，出水中的溶解态二氧化硅可降至10mg/L以下；
5）有关钡和锶：这两种离子一般也是反渗透重点关注的易结垢的二价离子，由于进水含量本身不高，经过加药软化之后钡和锶相应形成沉淀物，与钙镁的沉淀物一并截留除去；
6）有机物含量（总有机碳或COD锰表示）：管式膜本身是一种固液分离手段，并不能截留溶解态的小分子，因此除非有机物在加药软化过程中被悬浮固体所吸附，否则无法除去。由于加药软化过程类似于常规废水处理中的混凝反应，还是会有一些有机物会被截留，但总的来讲管式膜是为水的软化而考虑，而非为了除去有机物。
总而言之，管式膜软化工艺（化学加药软化+管式膜固液分离）的侧重点在于添加药剂将水中的二价阳离子例如钙、镁、钡、锶等和二氧化硅形成沉淀物，然后利用管式膜在高浓度悬浮固体下良好的固液分离效果，对这些易导致反渗透结垢的成分有效去除，以便保证后续回收反渗透的良好运行工况和高回收率。
参考文献：
[1]中华人民共和国环保部.生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范编制说明[C].2008.
[2]钟剑.垃圾渗滤液过滤浓缩液处理技术综述[J].广东化工，2011，8（38）：264-267.
论文作者:雷蕾1,赵卓勇2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：管式论文; 超滤膜论文; 反渗透论文; 离子论文; 浊度论文; 固体论文; 污染物论文; 《基层建设》2019年第16期论文;