CN112645498A - 一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，按以下步骤进行：将浓缩液泵入一级反应池，投加石灰进行搅拌，将pH值控制范围为10.5‑11；废水流到二级反应池内，投加碳酸钠溶液进行搅拌，将pH值控制范围为10.2‑10.8；将软化后的废水经斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池进行固液分离，将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器后再进入精密过滤器，将精密过滤器出水送入清液罐；对清液罐中的清液进行水质调节，清液的pH 6‑7；将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，截留的浓液送至焚烧系统回喷,出水达标排放。本发明能实现无膜软化除硬，软化除硬效果好、运行稳定、投资运营成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，属于生活垃圾渗滤液处理技术领域。
背景技术
目前垃圾渗滤液常规处理工艺为：预处理+膜生物反应器+纳滤+反渗透，反渗透浓水一般进行进入焚烧系统回喷。由于全球环保形势严峻，水资源短缺，因此提高渗滤液处理工艺回收率是一项亟待解决的问题。
提高工艺整体回收率的常规方法是对反渗透浓缩液继续进行膜浓缩处理，但由于反渗透浓缩液中存在着大量的钙镁硬度离子，尤其是含有高浓度的镁离子，这是因为纳滤膜对镁离子截留效果差，导致纳滤清液中含有大量的镁离子，进而进入反渗透浓缩液，导致反渗透浓缩液混凝沉降效果差，给后续膜处理造成严重的结垢污堵风险。因此对反渗透浓液继续膜处理前需进行软化除硬处理。
针对反渗透浓缩液处理时，其软化除硬工艺采用双碱法，通过向反渗透浓缩液投加氢氧化钠和碳酸钠，使钙镁离子结合形成沉淀物，然后废水混合液经过混凝沉淀处理，混凝沉淀的出水经管式微滤对悬浮物进行截留而进行固液分离，分离后的出水送到碟管式反渗透(DTRO)进行膜滤，截留下的浓液进入后序处理，出水达标排放。该处理工艺中将软化后的废水混合液加入沉淀池内，向沉淀池把投加絮凝剂PAM进行混凝沉淀，虽然有利于固液分离，但溶液中残留的高分子PAM容易导致后续工艺中膜污堵。其次，该工艺中使用管式微滤膜作为软化出水固液分离工艺，管式微滤膜价格昂贵，在实际运行中容易结垢污堵，清洗频率较高，且微滤膜容易损坏，更换膜成本昂贵，导致运营成本很高。因此目前反渗透浓缩液处理中存在着微滤膜易污堵、投资运行成本高、工艺整体回收率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无膜软化除硬，且软化除硬效果好、运行稳定、投资运营成本低的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，按以下步骤进行：
⑴、水质软化单元；
将高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液泵入一级反应池，向一级反应池投加石灰进行搅拌，使高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液内的碳酸氢根及镁离子与氢氧根充分反应，生成氢氧化镁沉淀物和碳酸根，反应中废水的pH值控制范围为10.5-11；
将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，向二级反应池投加碳酸钠溶液进行搅拌，将废水中剩余的钙离子与碳酸根生成碳酸钙沉淀物，反应中废水的pH值控制范围为10.2-10.8；
⑵、沉淀分离单元：
将软化后的废水从二级反应池底部的出水口流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离，截留大部分悬浮物，分离后的一次清液从斜管沉淀池上部自流进入一级沉淀池内，在一级沉淀池内悬浮物依靠重力沉降与清液分离，分离后的二次清液从一级沉淀池上部自流进入二级沉淀池内，再次依靠重力沉降剩悬浮物与清液分离；
其中斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，脱水后的清液与二级沉淀池出水进入过滤单元；
⑶、过滤单元：
将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，对沉淀分离后的清液中大颗粒物进行过滤，砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，将精密过滤器出水送入清液罐；
⑷、水质调节单元：
对清液罐中的清液进行水质调节，清液的pH 6-7；
⑸、高压反渗透单元：
将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，截留的浓液送至焚烧系统回喷,出水达标排放。
本发明采用上述技术方案后具有以下优点：
①、发明软化处理单元在两个反应池内分别投加石灰和碳酸钠，去除钙镁硬度离子,并将软化后的出水进行沉淀分离处理。采用斜管沉淀池将大部分悬浮物进行固液分离截留，斜管沉淀池出水进入两级沉淀池，逐级进行悬浮物沉淀而进行固液分离，沉淀池出水的悬浮物基本很少了，然后通过砂滤和精密过滤器再次将悬浮物截留。软化出水水质稳定，通过斜管沉淀池、两级沉淀以及砂滤和精密过滤器替代管式膜的固液分离，能实现无膜法软化处理反渗透浓缩液，处理系统运行稳定，大幅度降低投资和运维更换成本。
②、本发明针对低钙高镁水质特点，在软化处理时，两个反应池内分别投加石灰和碳酸钠，将一级反应池内高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液的pH值控制在10.5-11，确保碳酸氢根和镁离子与氢氧根完全反应，而生成氢氧化镁沉淀物和碳酸根，将二级反应池内的废水pH值控制在10.2-10.8，将废水中剩余的钙离子与碳酸根生成碳酸钙沉淀物，因此能提高沉淀组分中碳酸钙的含量，有助于沉淀物快速沉降，无需软化加入絮凝剂PAM进行混凝沉淀，解决使用PAM导致膜污堵的问题，投资运营成本低。
③、本发明采用石灰和碳酸钠替代原氢氧化钠和碳酸钠，石灰投加后提供氢氧根离子，氢氧根分别与镁离子、碳酸氢根结合生成氢氧化镁沉淀和碳酸根，剩余的钙离子与碳酸根生成碳酸钙沉淀，总药剂成本大幅降低，同时，采用斜管沉淀池和重力沉淀池替代微滤膜作为固液分离工艺，运行成本低廉，维护方便。运行成本低廉，维护方便。
④、本发明中针对高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液采用石灰和碳酸钠进行软化，使原液中含有大量的镁离子与碱生成氢氧化镁沉淀，在二级反应池内投加碳酸钠软化，不仅增加了易沉降的碳酸钙在沉淀物中的比例，同时大量的碳酸钙沉降时可以对氢氧化镁产生一定的“包裹”和“携带”作用，提高了氢氧化镁的沉降性，解决氢氧化镁的分子量较低，不易沉降，导致软化出水硬度较高的问题，有助于两级沉淀池达到良好的固液分离效果，沉降效果好，保证软化出水的硬度维持在较低水平。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法的流程图。
具体实施方式
见图1所示，本发明一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，按以下步骤进行：
⑴、水质软化单元。
将高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液泵入一级反应池，向一级反应池投加投加石灰进行搅拌，使高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液内的碳酸氢根及镁离子与氢氧根充分反应，生成氢氧化镁沉淀物和碳酸根，反应中废水的pH值控制范围为10.5-11，以保证碳酸氢根和镁离子与氢氧根完全反应，石灰投加量取决于水质中的镁含量和碳酸氢根含量，可以通过在一级反应池内的pH计控制石灰投加量，石灰在一级反应池中涉及到反应如下：
Ca2++OH-+HCO3 -→CaCO3+H2O，
2OH-+Mg2+→Mg(OH)2，
将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，向二级反应池投加碳酸钠溶液进行搅拌，将废水中剩余的钙离子与碳酸根生成碳酸钙沉淀物，反应中废水的pH值控制范围为10.2-10.8，碳酸钠投加量依据石灰投加量和溶液中钙离子含量而确定，碳酸钠在二级反应池中涉及到反应如下：
Ca2++CO3 2-→CaCO3。
本发明先用石灰进行软化处理，再用碳酸钠软化，增加了易沉降的碳酸钙在沉淀物中的比例，同时大量的碳酸钙沉降时可以对氢氧化镁产生一定的“包裹”和“携带”作用，提高了氢氧化镁的沉降性，有助于两级沉淀池达到良好的固液分离效果，能确保软化出水的硬度维持在较低水平。经水质软化单元处理后，软化废水硬度去除率达95％以上。
⑵、固液沉淀分离单元。
将软化后的废水从二级反应池底部的出水口流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离，截留大部分悬浮物，经斜板泥水分离，废水中悬浮物截留率在90％-97％。
分离后的一次清液从斜管沉淀池上部自流进入一级沉淀池内，在一级沉淀池内悬浮物依靠重力沉降与清液分离，分离后的二次清液从一级沉淀池上部自流进入二级沉淀池内，再次依靠重力沉降剩悬浮物与清液分离，一级沉淀池和二级沉淀池的处理量为18-22m3/h,沉淀时间在2.5-3.5h，废水在一级沉淀池，悬浮物截留率在50-60％，废水在二级沉淀池，悬浮物截留率在40-50％。
其中斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，可定期时行脱水处理，隔20min-50min进行脱水，脱水后的清液与二级沉淀池出水进入过滤单元，本发明通过斜管沉淀池以及两级沉淀池，悬浮物的截留效果更好。
⑶、过滤单元：
将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，进行除杂处理，截留沉淀分离后清液中未完全沉降的悬浮物，对清液中大颗粒物进行过滤，砂滤器内滤料为石英砂，且石英砂的粒径在0.5-1.5mm，废水在砂滤器，悬浮物截留率在80-90％。
砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，精密过滤器的滤芯为5μm，在精密过滤器内进一步进行过滤处理，截留清液中的小颗粒物，将精密过滤器出水送入清液罐，通过砂滤和精密过滤能截留清液未完全沉降的悬浮物，经过滤单元处理后的出水，淤泥密度指数SDI≤5。
⑷、水质调节单元：
对清液罐中的清液进行水质调节，清液的pH 6-7，通过水质调节能维持高压反渗透进水呈弱酸性的水质，避免在高压反渗透膜内碳酸钙和氢氧化镁垢的生成，其反应如下：
OH-+H+→H2O；
2H++CO3 2-→CO2+H2O。
⑸、高压反渗透单元：
将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，截留清液中的COD及盐份，高压反渗透膜组的运行压力55-70bar，截留的浓液送至焚烧系统回喷,出水排放，出水回收率在50-60％，当高压反渗透清液可满足GB16889-2008生活垃圾填埋场污染物控制标准中的表二标准，出水达标排放。
某垃圾填埋场的高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液，具体的水质状况见表1所示。
表1
| pH | Ca<sup>2+</sup>(mg/L) | Mg<sup>2+</sup>(mg/L) | HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>(mg/L) | COD(mg/L) |
| 6.3-6.9 | 521-600 | 1125-1350 | 2981-3215 | 1510-1655 |
实施例1
采用本发明的处理方法对反渗透浓缩液处理，向一级反应池投加石灰一级反应池并控制废水的pH值10.5，将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，再投加碳酸钠，废水的pH值控制在10.2，将软化后的废水流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离后，一次清液溢流进入一级沉淀池内进行分离，再分离后的二次清液溢流进入二级沉淀池内，一级沉淀池和二级沉淀池的处理量为18m3/h,沉淀时间在2.5h，每隔30min将斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，经过滤单元处理后的出水，淤泥密度指数SDI≤5。对清液罐中的清液调节成pH6，将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，高压反渗透膜组的运行压力58bar，具体参数见表2所示。
表2
经水质软化单元、固液沉淀分离单元、过滤单元以及水质调节单元处理后，与原水相比，软化出水硬度去除率达95％以上。经高压反渗透处理后，出水回水率达60％，出水清液中Ca2+＜1mg/L、Mg2+＜1mg/L，COD 16mg/L。高压反渗透清液可满足GB16889-2008生活垃圾填埋场污染物控制标准中的表二标准，出水达标排放。
实施例2
采用本发明的处理方法对反渗透浓缩液处理，向一级反应池投加石灰一级反应池并控制废水的pH值10.8，将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，再投加碳酸钠，废水的pH值控制在10.5，将软化后的废水流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离后，一次清液溢流进入一级沉淀池内进行分离，再分离后的二次清液溢流进入二级沉淀池内，一级沉淀池和二级沉淀池的处理量为20m3/h,沉淀时间在3h，每隔40min将斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，经过滤单元处理后的出水，淤泥密度指数SDI≤5。对清液罐中的清液调节成pH 6.3，将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，高压反渗透膜组的运行压力65bar，具体参数见表3所示。
表3
经水质软化单元、固液沉淀分离单元、过滤单元以及水质调节单元处理后，与原水相比，软化出水硬度去除率达95％以上。经高压反渗透处理后，出水回水率达60％，出水清液中Ca2+＜1mg/L、Mg2+＜1mg/L，COD 17mg/L。高压反渗透清液可满足GB16889-2008生活垃圾填埋场污染物控制标准中的表二标准，出水达标排放。
实施例3
采用本发明的处理方法对反渗透浓缩液处理，向一级反应池投加石灰一级反应池并控制废水的pH值11，将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，再投加碳酸钠，废水的pH值控制在10.8，将软化后的废水流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离后，一次清液溢流进入一级沉淀池内进行分离，再分离后的二次清液溢流进入二级沉淀池内，一级沉淀池和二级沉淀池的处理量为22m3/h,沉淀时间在3.5h，每隔35min将斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，经过滤单元处理后的出水，淤泥密度指数SDI≤5。对清液罐中的清液调节成pH 6.7，将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，高压反渗透膜组的运行压力70bar，具体参数见表4所示。
表4
经水质软化单元、固液沉淀分离单元、过滤单元以及水质调节单元处理后，与原水相比，软化出水硬度去除率达95％以上。经高压反渗透处理后，出水回水率达60％，出水清液中Ca2+＜1mg/L、Mg2+＜1mg/L，COD 19mg/L。高压反渗透清液可满足GB16889-2008生活垃圾填埋场污染物控制标准中的表二标准，出水达标排放。
Claims (6)
1.一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，按以下步骤进行：
⑴、水质软化单元；
将高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液泵入一级反应池，向一级反应池投加石灰进行搅拌，使高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液内的碳酸氢根及镁离子与氢氧根充分反应，生成氢氧化镁沉淀物和碳酸根，反应中废水的pH值控制范围为10.5-11；
将一级反应池反应后的废水流到二级反应池内，向二级反应池投加碳酸钠溶液进行搅拌，将废水中剩余的钙离子与碳酸根生成碳酸钙沉淀物，反应中废水的pH值控制范围为10.2-10.8；
⑵、沉淀分离单元：
将软化后的废水从二级反应池底部的出水口流入斜管沉淀池内，经斜板进行泥水分离，截留大部分悬浮物，分离后的一次清液从斜管沉淀池上部自流进入一级沉淀池内，在一级沉淀池内悬浮物依靠重力沉降与清液分离，分离后的二次清液从一级沉淀池上部自流进入二级沉淀池内，再次依靠重力沉降剩悬浮物与清液分离；
其中斜管沉淀池、一级沉淀池和二级沉淀池的污泥泵入污泥脱水装置进行脱水，脱水的污泥外运处置，将二级沉淀池出水及脱水后的清液进入过滤单元；
⑶、过滤单元：
将二级沉淀池出水及脱水后的清液泵入砂滤器内，对沉淀分离后的清液中大颗粒物进行过滤，砂滤出水进入精密过滤器进一步对颗粒物进行过滤拦截，将精密过滤器出水送入清液罐；
⑷、水质调节单元：
对清液罐中的清液进行水质调节，清液的pH 6-7；
⑸、高压反渗透单元：
将清液罐出水泵入高压反渗透膜组内进行浓缩处理，截留的浓液送至焚烧系统回喷,出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，其特征在于：所述在高压反渗透处理时，高压反渗透膜组的运行压力在55-70bar，出水回收率在50-60％。
3.根据权利要求1所述的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，其特征在于：所述在水质软化单元中，废水中硬度去除率达95％以上。
4.根据权利要求1所述的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，其特征在于：所述在沉淀分离单元中，废水在斜管沉淀池，悬浮物截留率在90％-97％。
5.根据权利要求1所述的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，其特征在于：所述沉淀分离单元中，一级沉淀池和二级沉淀池的处理量为18-22m3/h,沉淀时间在2.5-3.5h，废水在一级沉淀池，悬浮物截留率在50-60％，废水在二级沉淀池，悬浮物截留率在40-50％。
6.根据权利要求1所述的一种高镁垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理方法，其特征在于：所述砂滤器内滤料为石英砂，且石英砂的粒径在0.5-1.5mm，废水经砂滤器过滤，悬浮物截留率在80-90％。
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