CN109516844A - 低浓度二价离子渗滤液mbr+nf浓液中腐植酸提取方法 - Google Patents

低浓度二价离子渗滤液mbr+nf浓液中腐植酸提取方法 Download PDF

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许玉东
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Quanzhou City Environmental Protection Engineering Co., Ltd.
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Fuzhou Qiran Environmental Protection Technology Co Ltd
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    • C05F11/00Other organic fertilisers
    • C05F11/02Other organic fertilisers from peat, brown coal, and similar vegetable deposits

Abstract

本发明公开了一种腐植酸的提取方法,即城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸的纳滤+两级超滤提取方法,该提取方法先进、实用、经济,减量化程度高,腐植酸回收率高,运行稳定性好,适合于低有机物和低含盐量的特别是二价盐离子浓度低的渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸的提取。

Description

低浓度二价离子渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸提取方法
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域,特别涉及从城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF浓液中分离腐植酸并浓缩为含腐植酸水溶肥料的提取方法。
背景技术
渗滤液是一种污染强度大,且极难于处理的高浓度有机废水,是垃圾卫生填埋场及垃圾焚烧发电厂主要二次污染之一。目前渗滤液处理主流工艺为MBR+NF,该组合工艺在使处理出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中排放标准限值的同时,不可避免地产生占原液体积1/6-1/4的MBR+NF膜截留液(浓液),目前处理这种截留液的方法有回灌填埋场、高级氧化、回喷焚烧炉和蒸发等,但这些方法都存在成本昂贵或影响处理系统稳定性等缺陷或不足,实际上难于长期稳定运行。
基于MBR+NF膜截留液中主要污染物为COD,且该COD中腐植酸占60-70%以上,因此可考虑提取所含腐植酸为水溶肥料,以资源回收利用来达到减量化或无害化处理的目的,以取得更好的环境效益和经济效益。一些专利已公开或授权采用超滤和/或纳滤组合工艺来提取MBR+NF膜截留液中腐植酸,但对于二价离子含量高的膜截留液一般要求提取工艺第一道工序直接采用超滤(CN201410689333.X)或需要对MBR+NF膜截留液中较高含量二价离子进行去除等预处理工序(ZL201410633759.3)。前者存在超滤膜透过液中腐植酸流失过多,降低了腐植酸回收率,且膜透过液处理水量偏大,处理难度增大,使得膜截留液中腐植酸提取工艺经济性也严重变差等不足。后者也有预处理工序操作复杂、投加较多药剂引起环境友好性、提取工艺经济性较差等缺陷。而授权专利《腐植酸的提取方法》(ZL201110272483.7)没有明确指出适用范围,对于二价离子含量高的膜截留液中腐植酸提取显然不适宜,且单级超滤浓缩倍数过大,对其运行稳定性、腐植酸回收率和透过液浓度有不利影响。
实际上,一些垃圾卫生填埋场处于降雨量高的地区;也有一些填埋场由于运行管理方式粗放,集雨面积过大或不及时中间覆盖;还有一些填埋场防洪或防渗质量较差,地面径流或地下水渗流混入渗滤液;这些都可能导致渗滤液有机物浓度低和含盐量低,引起所产生的MBR+NF膜截留液中有机物和含盐量偏低,尤其是二价盐含量较低。针对这类水质特性的渗滤液MBR+NF膜截留液,有必要进一步研发技术经济性更优越、有效提高腐植酸回收率和运行维护更简便、可靠的适用于二价盐含量低的渗滤液MBR+NF膜截留液中腐植酸的提取方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二价盐离子含量低的渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸提取方法,即城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF膜截留液中腐植酸的纳滤+两级超滤提取方法,该提取方法先进、实用、经济,减量化程度高,腐植酸回收率高,运行稳定性好。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
1)将渗滤液MBR+NF膜截留液泵入纳滤系统,操作压力为0.5~1.5MPa,浓缩倍数为4~12倍;所述的纳滤浓缩液中腐植酸浓度达到3000mg/L以上,膜分离后得到纳滤浓缩液和纳滤透过液;纳滤系统所用膜是一种抗污染高透盐率超滤膜,截留相对分子量为300~500。由于纳滤透过液各项指标能满足行业排放标准限值,可直接排放或与渗滤液MBR+NF工艺出水混合后排放,实现MBR+NF膜截留液的减量化。
2)将步骤1)的纳滤浓缩液泵入一级超滤系统,操作压力为0.6~1.5MPa,浓缩倍数为3~5倍;所述的一级超滤浓缩液中腐植酸浓度达到10000mg/L以上,膜分离后得到一级超滤浓缩液和一级超滤透过液;一级超滤滤系统所用膜是一种抗污染高透盐率超滤膜,截留相对分子量为1000~2500。由于一级超滤透过液COD超过排放标准限值,需进一步处理达标后排放。
3)将步骤2)的一级超滤浓缩液泵入二级超滤系统,操作压力0.6~1.5MPa,浓缩倍数为2~5倍;所述的二级超滤浓缩液中腐植酸浓度达到30g/L以上;膜分离后得到二级超滤浓缩液和二级超滤透过液;二级超滤浓缩液经补充氮、磷、钾大量元素即得含腐植酸水溶性肥料。二级超滤系统所用膜是一种抗污染高透盐率超滤膜,截留相对分子量为1000~2500。将二级超滤透过液回流至步骤2)所述的一级超滤系统重新分离浓缩。
本发明的显著优点在于:
(1)对于低有机物和低含盐量的特别是二价盐离子浓度低的渗滤液MBR+NF膜截留液,腐植酸提取工艺首先采取纳滤工序,一方面对腐植酸几乎全部截留,有效提高腐植酸回收率;另一方面,纳滤透过液可以直接达标排放,实现膜截留液的减量化;另外,因其含盐量低,特别是二价盐离子浓度低,纳滤仍然可以保持较高的通量,以便于工程实际应用。
(2)纳滤过程中产生的浓缩液中含盐量、特别是二价盐离子浓度已较高,后续采取两级超滤提取腐植酸。一方面,回收的腐植酸浓度可达到30g/L以上,满足农业行业标准《含腐植酸水溶肥料》(NY1106-2010)中腐植酸的指标要求,经适当增补氮、磷、钾等简单加工即可得到含腐植酸水溶肥料;另一方面,每段浓缩倍数不大,使得系统操作中料液浓度变化小,有利于运行稳定;同时,两级超滤中浓度较高的二级超滤透过液回流到第一级超滤重新分离浓缩,相比授权专利《腐植酸的提取方法》(ZL201110272483.7)中仅有一级超滤,可以进一步提高腐植酸回收率,有效降低一级超滤透过液的处理浓度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1,对本发明的纳滤+两级超滤提取工艺进一步描述。
首先阐述一下本发明的总体思路。在城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液处理中,存在相当数量工程所产生的MBR+NF膜截留液中所含有机物及无机盐含量均较低的水质情况,尤其无机盐中二价盐离子浓度也较低,如直接采用超滤或仅有单级超滤提取腐植酸,存在腐植酸流失多、超滤透过液处理量大且难于处理等弊端。而单纯纳滤提取腐植酸,则纳滤浓缩液中腐植酸含量难于达到相关标准要求和无机盐与腐植酸难于高效分离的缺点。因此,本发明具体表现在:(1)采用纳滤+两级超滤分离浓缩城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF膜截留液中腐植酸制成含腐植酸水溶肥料的方法;(2)为了实现膜截留液减量排放和提高腐植酸回收率,膜截留液先经纳滤系统,高效截留腐植酸,同时脱除大部分一价盐,随纳滤透过液一起达标排放;(3)为了进一步提高浓缩液中腐植酸含量以及有机物与无机盐的分离效果,纳滤浓缩液进入后续两级超滤系统。由于一级超滤透过液中有机物含量较低,混合液COD一般在400~800mg/L之间,为使整个系统有个二价盐离子出口,所以对一级超滤透过液进行进一步处理后排放;(4)为了进一步提高腐植酸回收率,将COD浓度达到1000mg/L以上的二级超滤透过液回至一级超滤系统重新进行分离浓缩。(5)二级超滤浓缩液其腐植酸含量大于30g/L,满足农业行业标准《含腐植酸水溶肥料》(NY1106-2010)中腐植酸的指标要求。通过简单的添加氮、磷、钾等大量元素即可获得含腐植酸水溶肥料。
本发明所述的城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸提取方法技术参数:
1、渗滤液MBR+NF膜截留液的水质条件
pH 6.0~8.0
CODcr 600~2500mg/L
电导率 6~15mS/cm
Ca2+ 100~300mg/L
Mg2+ 100~200mg/L
SO4 2- 200~600mg/L
2、纳滤系统
工作压力 0.5~1.5Mpa
浓缩倍数 4~12倍
截留分子量 300~500Da
COD 3000~10000mg/L
3、一级超滤系统
工作压力 0.6~1.5Mpa
浓缩倍数 3~5倍
截留分子量 1000~2500Da
COD 15000~30000mg/L
4、二级超滤系统
工作压力 0.6~1.5MPa
浓缩倍数 2~5倍
截留分子量 1000~2500Da
腐植酸 ≥30g/L
实施例1
下面以对某生活垃圾渗滤液处理厂产生的MBR+NF浓液中腐植酸进行提取为例,进一步说明本发明。
该生活垃圾渗滤液处理厂处理对象为垃圾填埋场与焚烧厂混合渗滤液,总渗滤液水量为2100吨/日,卫生填埋场和垃圾焚烧发电厂日产生渗滤液分别为1700吨和400吨,两类渗滤液分别收集后在均衡池按一定比例混合。该渗滤液主体处理系统为MBR+NF工艺,出水稳定达到排放标准。该渗滤液处理厂产生MBR+NF膜截留液300~400吨/日,水质为:pH为6.5~7.5,COD为600~2500mg/L,腐植酸浓度(以COD计)约为400~1700mg/L,电导率为8~12mS/cm。膜截留液可直接由泵提升进入纳滤系统,纳滤膜的截留相对分子量为300~500Da,操作压差为0.5~1.5Mpa,浓缩倍数为4~12倍,膜分离后纳滤浓缩液COD为6000~10000mg/L,电导率为14~18mS/cm,腐植酸浓度约为4000~7500mg/L,颜色呈红褐色;纳滤透过液COD为20~100mg/L,电导率为7~11mS/cm,无色,直接达标排放或与渗滤液MBR+NF出水混合后达标排放。纳滤浓缩液继续泵入一级超滤系统,一级超滤膜的截留相对分子量为1000~2500Da,操作压差为0.6~1.5Mpa,浓缩倍数为3~5倍,膜分离后一级超滤浓缩液COD为15000~20000mg/L,电导率为15~19mS/cm,腐植酸浓度约为10000~15000mg/L,颜色呈黑红褐色;一级超滤透过液COD为400~800mg/L,电导率为12~16mS/cm,颜色为浅黄色,经进一步处理达标后排放。经本发明所述的一级超滤系统分离浓缩后得到的一级超滤浓缩液由泵提升进入二级超滤系统,超滤膜的截留相对分子量为1000~2500Da,操作压差为0.6~1.5Mpa,浓缩倍数为2~5倍,膜分离后二级超滤浓缩液COD达到50000~70000mg/L,电导率为18~25mS/cm,腐植酸浓度约为30000~45000mg/L,颜色呈黑色,表明二级超滤浓缩液中腐植酸含量已满足含腐植酸水溶肥料产品对腐植酸的指标要求,经添加N、P、K等大量元素即可获得含腐植酸水溶肥料。二级超滤透过液透明,呈黄色,回流入一级超滤系统重新分离浓缩。
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 (8)

1.低浓度二价离子渗滤液MBR+NF浓液中腐植酸提取方法,其特征在于:所述的腐植酸是在城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液或垃圾卫生填埋场及焚烧发电厂混合渗滤液MBR+NF膜截留液中;所述的提取方法是纳滤和两级超滤。
2.根据权利要求1所述的腐植酸提取方法,其特征在于:所述的方法包括如下步骤:
1)将渗滤液MBR+NF膜截留液泵入纳滤系统,纳滤分离后得到纳滤浓缩液和纳滤透过液;纳滤透过液直接达标排放或与渗滤液MBR+NF出水混合后达标排放,实现膜截留液体积减量化程度75%以上;
2)将步骤1)的纳滤浓缩液泵入一级超滤系统,膜分离后得到一级超滤浓缩液和一级超滤透过液;一级超滤透过液进一步处理达标后排放;
3)将步骤2)的一级超滤浓缩液泵入二级超滤系统,膜分离后得到二级超滤浓缩液和二级超滤透过液;二级超滤浓缩液经补充氮、磷、钾大量元素即得含腐植酸水溶性肥料。
3.根据权利要求1所述的腐植酸提取方法,其特征在于:渗滤液MBR+NF膜截留液中的二价盐含量低:Ca2+≦300mg/L,Mg2+≦200mg/L,SO4 2-≦600mg/L。
4.根据权利要求1所述的腐植酸提取方法,其特征在于:渗滤液MBR+NF膜截留液中的有机物含量低:COD≦2500mg/L。
5.根据权利要求2所述的腐植酸提取方法,其特征在于:步骤1)所述的纳滤系统的操作压力为0.5~1.5MPa,浓缩倍数为4~12倍;所述的纳滤浓缩液中腐植酸浓度达到3000mg/L以上;所述的纳滤膜是一种高透盐率纳滤膜,截留分子量为300~500。
6.根据权利要求2所述的腐植酸提取方法,其特征在于:步骤2)所述的一级超滤系统的操作压力为0.6~1.5MPa,浓缩倍数为3~5倍;所述的一级超滤浓缩液中腐植酸浓度达到10000mg/L以上;所述一级超滤系统所用膜是一种抗污染高透盐率超滤膜,截留相对分子量为1000~2500。
7.根据权利要求2所述的腐植酸提取方法,其特征在于:步骤3)所述的二级超滤系统的操作压力0.6~1.5MPa,浓缩倍数为2~5倍;所述的二级超滤浓缩液中腐植酸浓度达到30g/L以上;所述二级超滤系统所用膜是一种抗污染高透盐率超滤膜,截留相对分子量为1000~2500。
8.根据权利要求2所述的腐植酸提取方法,其特征在于:将步骤3)所述的二级超滤系统的透过液回流至步骤2)所述的一级超滤系统重新分离浓缩。
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