CN104310659B - 含高浓度so42-的垃圾渗滤液mbr+nf浓缩液中腐植酸分离回收工艺 - Google Patents

含高浓度so42-的垃圾渗滤液mbr+nf浓缩液中腐植酸分离回收工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于垃圾渗滤液的处理领域,具体涉及一种含高浓度SO4 2-的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺。该工艺主要是通过各个系统的集成,回收腐植酸浓度不小于30g/L的浓缩液作为肥料的工艺。整个工艺包括预处理系统、膜分离系统、膜清洗系统以及膜冷却系统。预处理系统是先对SO4 2-进行处理,去除高浓度的SO4 2-离子,可以保证膜分离系统长期稳定运行。本发明所提供的分离回收工艺先进、实用、可靠,特别适合于高SO4 2-浓度的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸的提取。

Description

含高浓度30/_的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺
技术领域
[0001 ]本发明属于垃圾渗滤液的处理领域,具体涉及一种含高浓度S042—的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺。
背景技术
[0002]垃圾渗滤液是一种高浓度难处理的有机废液,其所含的难降解有机物主要成分是腐植酸,通常采用膜分离技术进行处理,因此形成了目前处理渗滤液的典型MBR+NF组合工艺。虽然MBR+NF工艺能够有效解决垃圾渗滤液达标排放的问题,但在膜运行过程中,不可避免会产生约8%-20%的MBR+NF浓缩液。
[0003]国内外对MBR+NF浓缩液的常规处理方法主要有回灌、蒸发、回喷及高级氧化技术等。回灌会使溶解盐类很快积累,导致渗滤液的渗透压迅速增高,使膜系统效率降低或失效;蒸发不仅成本昂贵,对设备腐蚀性高,而且进一步的浓缩液去向也成为一大问题;回喷法虽然投资少,处理彻底,但处理量小,而且能耗大,设备易腐蚀;而高级氧化虽然不会造成二次污染,但成本也较贵,操作条件严格,且不能有效解决浓缩液的排放问题。所以,MBR+NF浓缩液至今仍未得到有效可行的处理,究其原因主要是因为MBR+NF浓缩液性质较为特殊。而对垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液进行资源化利用,不但解决了渗滤液MBR+NF浓缩液的污染问题,还可以从中回收高活性的腐植酸用以制成水溶肥料,进而降低了MBR+NF浓缩液的处理成本,具有可观的经济、环境效益,并实现了渗滤液的全面污染控制和可持续处理。
[0004]早期垃圾卫生填埋场渗滤液和垃圾焚烧发电厂渗滤液因呈酸性,使得大量SO42 一等无机盐离子溶解进入渗滤液,另外,处理渗滤液的典型工艺MBR+NF在运行操作过程中为了控制进入NF单元的pH值为6〜6.5,需要加酸调节,一些运营单位为了降低加酸成本,投加的是硫酸,这些都使得MBR+NF浓缩液中S042—浓度很高。虽然目前有专利已公开几种渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收或提取方法,但这些方法均没有考虑到渗滤液MBR+NF浓缩液在含高浓度S042—情况下,再经高倍数的膜分离浓缩,被大量截留的S042—不仅造成膜过滤有效压力大大降低,而且可能因形成CaSO4沉淀析出而引起严重的膜污染,甚至破坏膜分离系统。因此,需要对渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度S042—预先去除,以保障后续膜分离系统的分离浓缩效果、运行稳定性和经济性。另外,为使渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收或提取方法或工艺能实际应用,本发明还对所需的配套系统进行了集成。
发明内容
[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种含有高浓度S042—的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,整个工艺包括预处理系统、膜分离系统、膜清洗系统以及冷却系统。该工艺先进、实用、可靠,特别适合于高S042—离子浓度的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸的提取。
[0006]为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0007] (i)将渗滤液MBR+NF浓缩液栗入预处理系统,先进入反应沉淀池,根据化学计量比按残留S042—离子浓度200-500mg/L所需的量投加BaCl2,反应生成硫酸钡沉淀以去除S042—离子,搅拌反应5-15min,之后沉淀6h,进行固液分离,上清液进入集水池;沉淀污泥排入高温自来水进行洗脱,回收吸附在污泥上的腐植酸等有机物,控制洗脱时间30-60min,pH=1.5-2,温度80°C,洗脱后沉淀6h,经固液分离后,上部洗脱液也排入集水池与上述上清液混合,再经调整pH后进入超滤过滤器去除悬浮物,得到过滤液,暂存在调节池内;超滤过滤器所用的膜是一种聚偏二氟乙烯膜,膜孔径为0.02-0.1ym;
[0008] ( ϋ )将步骤(i)得到的过滤液,从调节池内由栗提升进入膜分离系统进行腐植酸分离回收,得到腐植酸浓度不小于30g/L的浓缩液,该膜分离系统包括纳滤系统和超滤系统;纳滤系统进料液为调节池内过滤液,产生的纳滤浓缩液作为超滤系统的进料液;而纳滤透过液进入膜清洗系统,用于膜的反冲洗,多余的直接达标排放;超滤系统产生的浓缩液中腐植酸浓度达到30g/L以上,经增补氮、磷、钾这些元素即得含腐植酸水溶性肥料;超滤透过液回流至纳滤系统与进料液混合再次分离浓缩;
[0009](迅)步骤(ϋ )中膜分离系统在分离浓缩过程中由于不可避免的膜污染引起通量下降,当膜通量<5L/m2.h时,开启膜清洗系统进行膜的反冲洗;
[0010] (iv)步骤(ϋ冲膜分离系统采用错流过滤方式,膜面冲刷会导致料液升温,可能超过膜组件的适用温度范围而破坏膜分离性能,因此设有膜冷却系统,控制膜分离系统进料液的温度<37 °C。
[0011 ]本发明所述的含高浓度S042—的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺技术参数:
[0012] 1、系统组成
[0013]预处理系统、膜分离系统、膜清洗系统和膜冷却系统
[0014] 2、预处理系统
[0015]反应时间 5_15min
[0016] 反应沉淀时间 6h
[0017]洗脱时间 30_60min
[0018]洗脱沉淀时间 6h
[0019]洗脱 pH 1.5-2
[0020] 洗脱温度 80 °C
[0021] 洗脱泥水比 1:3-1:9
[0022] 超滤过滤器孔径 0.02-0.1μηι
[0023] 3、膜分离系统
[0024]纳滤浓缩倍数 5-15倍
[0025]超滤浓缩倍数 10-15倍
[0026]纳滤浓缩液 COD 5000-10000mg/L
[0027]超滤浓缩液腐植酸 30_45g/L
[0028] 4、膜冷却系统
[0029]膜分离系统进料液温度<37 °C
[0030] 5、膜清洗系统[0031 ] 膜通量<5L/m2.h时开启。
[0032]本发明的显著优点在于:
[0033] (I)本发明通过在膜分离浓缩之前设一预处理系统,去除高浓度的S042—离子,可以保证膜分离系统长期稳定运行,并能提高纳滤系统的浓缩倍数,从而提高腐植酸的回收率,最终还可以有效地降低运行费用;
[0034] (2)本发明的渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺集成了预处理系统、膜分离系统、膜清洗系统和冷却系统,构成了一个完整的可操作性强的分离回收系统,容易实现工程应用。
附图说明
[0035]图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0036]本发明用下述实施例来进一步说明本发明,但本发明的保护范围并不限于下述实施例。
[0037]下面结合附图1,对本发明的工艺流程作进一步描述。
[0038]整个分离回收工艺由预处理系统、膜分离系统、膜清洗系统和膜冷却系统组成。具体流程为:(I)首先MBR+NF浓缩液经收集于集水池后栗入预处理系统的反应沉淀洗脱池中,通过投加BaCl2,与S042—离子反应5-15min,产生BaSO4沉淀,静置沉淀6h后收集上清液于集水池中,然后用80°C清水洗脱沉淀的污泥,并用盐酸调节pH=l.5-2,解吸出附着于BaSO4沉淀表面的腐植酸,洗脱时间30-60min,沉淀6h后排出洗脱的上清液,与储存在集水池中的反应沉淀上清液混合,经NaOH调节pH至6-6.5后栗入膜孔径为0.02-0.1mi的超滤过滤器,去除悬浮物后得到过滤液进入调节池,集水池中超滤过滤器截留液回到反应沉淀洗脱池;(2)接着将调节池中过滤液栗入膜分离系统,先经5μπι的保安过滤器过滤后,再由高压栗增压,先后经过纳滤系统和超滤系统分离浓缩,得到腐植酸浓度不小于30g/L的浓缩液,纳滤透过液进入膜清洗系统,用于膜的反冲洗,多余的直接达标排放,而超滤透过液回流至纳滤系统与进料液混合重新分离浓缩;(3)分离浓缩过程中,由膜冷却系统控制膜分离系统进料液的温度<37°C;(4)分离浓缩过程中,当膜通量<5L/m2.h时,开启膜清洗系统进行膜的反冲洗。
[0039] 实施例1
[0040]下面以对某生活垃圾渗滤液处理厂产生的MBR+NF浓缩液进行腐植酸分离回收为例,进一步说明本发明。
[0041]该生活垃圾渗滤液处理厂渗滤液为垃圾填埋场与焚烧厂混合渗滤液,日产生渗滤液1500吨,采用以水质均衡作为预处理工艺,以MBR为生化主体处理工艺,以NF/R0为深度处理工艺的处理流程。该处理厂日产生MBR+NF浓缩液约300吨,其水质如下:COD为900-3000mg/L,腐植酸浓度约为600-2100mg/L,电导率为 12-19ms/cm,S042—浓度高达2500-7000mg/L JBR-NF浓缩液经收集池由原料栗提升至反应沉淀洗脱罐,先加入BaCl2进行反应搅拌15min后,静置沉淀6h后将上清液排出至集水池中;再加入80°C的自来水对沉淀污泥上吸附的腐植酸等有机物进行洗脱,并用计量栗把储酸罐里的盐酸加入罐中调节PH值为1.5,洗脱时间60min,洗脱后静置沉淀6h后将底部污泥排至储泥罐,洗脱上清液也排至集水池;用NaOH调节中上清液pH值至6后,用栗提升至超滤过滤器,去除悬浮物,超滤过滤器截留液回流至集水池中,过滤液则进入调节池中,由栗提升至进料罐,再由进料栗经过精密过滤器保安过滤后由高压栗增压进入纳滤膜组件进行10倍分离浓缩,经过纳滤系统分离产生的透过液,由于可满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求,所以收集至纳滤透过液罐用于反冲洗用水,多余的直接排放;所得的纳滤浓缩液先收集在中间料桶,再进入超滤系统进一步分离浓缩。中间料桶中的纳滤浓缩液由栗经过精密过滤器保安过滤后由高压栗增压进入超滤膜组件进行12倍分离浓缩,最后浓缩倍数的超滤浓缩液中腐植酸浓度达到32g/L,满足国家农业标准《含腐植酸水溶肥料KNY1106-2010)中对腐植酸的指标要求。超滤透过液中COD—般高于1000mg/L,回流至纳滤系统与进料液混合再次分离浓缩。在分离浓缩过程中,由膜冷却系统控制膜分离系统进料液的温度<37°C,冷却系统由冷却水池、提升栗、换热器和冷却塔组成,冷却用水为渗滤液MBR+NF/R0工艺中反渗透单元得到的回用水或自来水;当膜分离系统膜通量下降至<5L/m2.h时,开启膜清洗系统,用纳滤透过液或自来水对膜组件进行相应的反冲洗或化学药洗,以恢复膜组件的通量。
[0042]以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:该工艺包括如下步骤: (i)将含高浓度SO42—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液栗入预处理系统,先经过反应沉淀、洗脱后,分别收集沉淀和洗脱的上清液,再将调整PH后的上清液经过超滤过滤器去除悬浮物,得到过滤液;所述的洗脱为将反应沉淀后的污泥排入高温自来水进行洗脱,洗脱时间30-60min,洗脱后沉淀时间6h,洗脱时控制pH为1.5-2,温度控制在80°C ; (ϋ )接着将经步骤(i)处理后的过滤液,栗入膜分离系统进行纳滤和超滤; (m)将步骤(ϋ)所得的纳滤透过液进入膜清洗系统,用于膜的反冲洗,多余的直接达标排放; (力)将步骤(ϋ)所得的超滤透过液回流至纳滤系统与进料液混合再次分离浓缩; (V )膜分离系统处理后,分离得到腐植酸浓度不小于30g/L的浓缩液。
2.根据权利要求1所述的含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:预处理系统中,反应沉淀为:根据化学计量比按残留S042—离子浓度200-500mg/L所需的量投加BaCl2,反应生成硫酸钡沉淀以去除S042—离子,反应时间5-15min,反应后沉淀时间6h。
3.根据权利要求1所述的含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:步骤(i)中超滤过滤器所用的膜是聚偏二氟乙烯膜,膜孔径为0.02-0.1um0
4.根据权利要求1所述的含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:步骤(ii )中膜过滤方式为错流过滤。
5.根据权利要求1所述的含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:在步骤(ϋ )的膜分离步骤中设有膜冷却系统,控制膜分离系统进料液的温度。
6.根据权利要求5所述的含高浓度S042—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:膜冷却系统中,控制膜分离系统进料液温度<37°C。
7.根据权利要求1所述的含高浓度SO42—的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中腐植酸分离回收工艺,其特征在于:步骤(iii )中,在膜清洗系统中,当膜通量<5L/m2.h时,开启膜冲洗装置进行膜的反冲洗。
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