RU2852001C2 - Method for utilisation of concentrate from leachate treatment plants of municipal solid waste (msw) landfills - Google Patents
Method for utilisation of concentrate from leachate treatment plants of municipal solid waste (msw) landfillsInfo
- Publication number
- RU2852001C2 RU2852001C2 RU2024108022A RU2024108022A RU2852001C2 RU 2852001 C2 RU2852001 C2 RU 2852001C2 RU 2024108022 A RU2024108022 A RU 2024108022A RU 2024108022 A RU2024108022 A RU 2024108022A RU 2852001 C2 RU2852001 C2 RU 2852001C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrate
- stage
- nanofiltration
- reverse osmosis
- fed
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение касается очистки стоков (фильтратов) полигонов хранения твердых коммунальных отходов (ТКО), имеющих высокое солесодержание, в том числе повышенное содержание аммония, высокое содержание органических веществ (определяемое показателем ХПК). Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность способа обратноосмотической обработки фильтратов ТКО путем сокращения расхода концентрата и его утилизации.The invention concerns the treatment of wastewater (leachates) from municipal solid waste (MSW) landfills containing high levels of salts, including elevated ammonium levels, and high organic matter content (as measured by the COD indicator). The invention improves the efficiency and cost-effectiveness of the reverse osmosis treatment method for MSW leachates by reducing concentrate consumption and its disposal.
Разделение органики и солей крайне важно при утилизации концентратов установок обратного осмоса. В настоящее время одним из наиболее доступных решений по утилизации концентратов является их выпаривание. Присутствие органики мешает выпарить воду и добиться кристаллизации солей. Разделяя органику и соли, можно добиться большего эффекта сокращения объема концентрата за счет того, что органические растворы имеют в 4-5 раз меньшее значение осмотического давления, чем растворы электролитов с той же концентрацией. Разделение раствора на органический раствор и солевой раствор позволяют не только сократить объем концентрата, но и сократить расходы на его утилизацию.Separating organics and salts is crucial when disposing of reverse osmosis system concentrates. Currently, one of the most accessible solutions for concentrate disposal is evaporation. The presence of organics interferes with water evaporation and salt crystallization. By separating organics and salts, it's possible to achieve greater reduction in concentrate volume due to the fact that organic solutions have 4-5 times lower osmotic pressure than electrolyte solutions of the same concentration. Separating the solution into an organic solution and a saline solution not only reduces the volume of concentrate but also reduces disposal costs.
Уровень техникиState of the art
Известна установка для очистки фильтрата полигонов ТБО, содержащая блок предподготовки, который содержит последовательно расположенные узел электрохимической обработки с электролизером, фильтр-пресс, узел двухступенчатой механической фильтрации с напорным песчаным фильтром на первой ступени и патронным фильтром на второй ступени, блок двухступенчатой обработки мембранами обратного осмоса и блок адсорбции (Патент RU 2207987, C02F 9/10, C02F 1/04, 2003 г.).A plant for cleaning the filtrate of solid waste landfills is known, comprising a pre-treatment unit, which contains a sequentially arranged electrochemical treatment unit with an electrolyzer, a filter press, a two-stage mechanical filtration unit with a pressure sand filter at the first stage and a cartridge filter at the second stage, a two-stage treatment unit with reverse osmosis membranes and an adsorption unit (Patent RU 2207987, C02F 9/10, C02F 1/04, 2003).
Недостатком известной установки являются высокие энергозатраты узла электрохимической обработки при содержании в фильтрате высокой концентрации трудноокисляемой органики и токсичных соединений, что приводит к высоким эксплуатационным затратам на замену сорбента блока адсорбции.The disadvantage of the known installation is the high energy consumption of the electrochemical processing unit when the filtrate contains a high concentration of difficult-to-oxidize organic matter and toxic compounds, which leads to high operating costs for replacing the sorbent of the adsorption unit.
Известна также установка для обработки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов с применением реагентного осаждения органики и утилизации концентрата путем многократного сокращения его объема, содержащая приемную емкость фильтрата, блок реагентной обработки с узлами подачи коагулянта и флокулянта, блок отстаивания, содержащий отстойник с тонкослойными модулями, двухступенчатый блок фильтрации, блок обратного осмоса, блок обезвоживания осадка, содержащий накопительную емкость и устройство механического обезвоживания, коллектор сбора осадков, узел обеззараживания и трубопровод отвода очищенного фильтрата, блок реагентной обработки снабжен узлом подачи кислоты, двумя параллельно установленными реакторами нейтрализации фильтрата и реактором с низкоскоростной мешалкой, двухступенчатый блок фильтрации содержит на первой ступени накопительную емкость первой ступени и контактный осветлитель, на второй - накопительную емкость второй ступени и дисковый микрофильтр, блок обратного осмоса снабжен накопителем концентрата и выполнен, по меньшей мере, четырехступенчатым, причем на первой ступени обратного осмоса используют нанофильтрационную мембрану, а на второй и последующих - низконапорные мембраны обратного осмоса, каждая ступень блока обратного осмоса снабжена баком-гидроаккумулятором и насосом, выход пермеата предыдущей ступени обратного осмоса соединен со входом последующей ступени, при этом выход пермеата последней ступени соединен с трубопроводом очищенного фильтрата, выход концентрата первой и второй ступеней блока обратного осмоса соединены со входом накопителя концентрата, выход концентрата всех последующих ступеней соединен со входом предыдущей ступени, а выход накопителя концентрата соединен с коллектором сбора осадков.Also known is a plant for processing filtrate of municipal solid waste landfills using reagent precipitation of organic matter and utilization of concentrate by multiple reduction of its volume, comprising a filtrate receiving tank, a reagent processing unit with units for feeding a coagulant and flocculant, a settling unit containing a settling tank with thin-layer modules, a two-stage filtration unit, a reverse osmosis unit, a sludge dewatering unit containing a storage tank and a mechanical dewatering device, a sludge collection collector, a disinfection unit and a pipeline for removing purified filtrate, the reagent processing unit is equipped with an acid supply unit, two parallel-installed filtrate neutralization reactors and a reactor with a low-speed mixer, the two-stage filtration unit contains at the first stage a first-stage storage tank and a contact clarifier, at the second - a second-stage storage tank and a disk microfilter, the reverse osmosis unit is equipped with a concentrate storage tank and is made in at least four stages, wherein at the first stage of reverse osmosis a nanofiltration membrane is used, and in the second and subsequent stages, low-pressure reverse osmosis membranes are used, each stage of the reverse osmosis unit is equipped with a hydroaccumulator tank and a pump, the permeate outlet of the previous reverse osmosis stage is connected to the inlet of the subsequent stage, while the permeate outlet of the last stage is connected to the purified filtrate pipeline, the concentrate outlet of the first and second stages of the reverse osmosis unit are connected to the inlet of the concentrate storage tank, the concentrate outlet of all subsequent stages is connected to the inlet of the previous stage, and the outlet of the concentrate storage tank is connected to the sediment collection collector.
Недостатком известного способа является низкая эффективность и недостаточная надежность, обусловленная тем, что расход концентрата достаточно высок, что недопустимо при его утилизации. Концентрат, помимо солей, содержит растворенную органику, которая, вследствие увеличения осмотического давления, не дает возможности сократить расход концентрата и получить сухую соль при выпаривании.The disadvantage of this known method is its low efficiency and reliability, due to the high consumption of concentrate, which is unacceptable for its disposal. In addition to salts, the concentrate contains dissolved organic matter, which, due to increased osmotic pressure, makes it impossible to reduce concentrate consumption and obtain dry salt through evaporation.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ сокращения расхода концентрата и его утилизации, предложенный авторами ранее. Способ включает установку, состоящую из насосов высокого давления, обратноосмотического и нанофильтационного аппарата. Установка дополнительно содержит баки-смесители и дополнительные ступени очистки, включающие насосы и мембранные аппараты (статья А.Г.Первова и др. «Сокращение расходов концентратов установок обратного осмоса, используемых для очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения», Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов", №4 (132), 2021, с. 36-48).The closest in technical essence and achievable technical result is the method for reducing concentrate consumption and its utilization, previously proposed by the authors. This method includes a system consisting of high-pressure pumps, a reverse osmosis unit, and a nanofiltration apparatus. The system also contains mixing tanks and additional purification stages, including pumps and membrane devices (article by A.G. Pervov et al., "Reducing the Consumption of Reverse Osmosis Concentrates Used to Treat Wastewater Containing Organic Pollutants," Problems of Collection, Preparation, and Transportation of Oil and Petroleum Products, No. 4 (132), 2021, pp. 36-48).
Установка позволяет существенно изменить соотношение органических веществ и ионов, содержащихся в воде, что позволяет эффективно утилизировать концентрат. Недостатком технологии является использование нанофильтрационных мембран с селективностью по солям выше 70 %, что не позволяет эффективно добиться разделения органики и солей при использовании однократного цикла концентрирования с последующим разбавлением. Наличие высокой остаточной концентрации солей (более 30%) в органическом растворе не позволяет сократить осмотическое давление раствора и многократно его сконцентрировать.The system significantly alters the ratio of organic matter and ions in water, enabling efficient utilization of the concentrate. A drawback of this technology is the use of nanofiltration membranes with a salt selectivity exceeding 70%, which prevents effective separation of organic matter and salts using a single concentration cycle followed by dilution. The presence of a high residual salt concentration (over 30%) in the organic solution prevents the solution's osmotic pressure from being reduced and its subsequent concentration from occurring repeatedly.
Присутствие органических веществ в фильтрате полигонов ТКО создает основные проблему, связанную с эффективностью очистки, высокими эксплуатационными затратами и высоким сбросным расходом концентрата, который сложно утилизировать. На Фиг. 1 показана таблица наиболее часто встречающихся составов фильтратов полигонов ТКО.The presence of organic matter in MSW landfill leachate creates major problems related to treatment efficiency, high operating costs, and the high discharge rate of concentrate, which is difficult to dispose of. Figure 1 shows a table of the most common MSW landfill leachate compositions.
На рисунках (Фиг. 1- 10) представлено:The figures (Fig. 1-10) show:
Фиг. 1. Таблица составов фильтратов полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО), включая состав фильтрата полигона «Александров».Fig. 1. Table of compositions of leachates from municipal solid waste (MSW) landfills, including the composition of the leachate from the Alexandrov landfill.
Фиг. 2. Балансовая схема известной технологии очистки фильтрата ТКО с использованием обратноосмотических мембран высокого давления (по Патенту RU 2207987).Fig. 2. Balance diagram of the known technology for cleaning MSW filtrate using high-pressure reverse osmosis membranes (according to Patent RU 2207987).
Фиг. 3. Схема известной технологии с использованием нанофильтрационных мембран (по Патенту RU 2757113 С1) - базовая конфигурация.Fig. 3. Scheme of the known technology using nanofiltration membranes (according to Patent RU 2757113 C1) - basic configuration.
Фиг. 4. Схема известной технологии с дополнительными ступенями нанофильтрации и обратного осмоса (вариант из RU 2757113 С1).Fig. 4. Scheme of a known technology with additional stages of nanofiltration and reverse osmosis (variant from RU 2757113 C1).
Фиг. 5. Схема предлагаемой установки с четырехступенчатой нанофильтрацией, обратным осмосом и разделением на органический и солевой концентраты.Fig. 5. Scheme of the proposed installation with four-stage nanofiltration, reverse osmosis and separation into organic and salt concentrates.
Фиг. 6. Таблица результатов определения концентраций и величин осмотического давления в пермеатах и концентратах на каждой ступени обработки.Fig. 6. Table of results of determination of concentrations and values of osmotic pressure in permeates and concentrates at each stage of processing.
Фиг. 7. Графики зависимости разницы осмотических давлений от коэффициента концентрирования K при разных стадиях обработки.Fig. 7. Graphs of the dependence of the difference in osmotic pressure on the concentration coefficient K at different stages of processing.
Фиг. 8. Таблица технико-экономических расчетов по сравнению технологий очистки фильтрата ТКО и утилизации концентрата.Fig. 8. Table of technical and economic calculations for comparison of technologies for cleaning MSW filtrate and concentrate utilization.
Фиг. 9. График зависимости снижения производительности мембранных элементов от коэффициента концентрирования K.Fig. 9. Graph of the dependence of the decrease in the productivity of membrane elements on the concentration factor K.
Фиг. 10. График зависимости производительности мембран от разницы осмотических давлений между исходной водой и пермеатом.Fig. 10. Graph of the dependence of membrane productivity on the difference in osmotic pressures between the feed water and the permeate.
Фи - исходный фильтрат ТКО; Фк - фильтрат после первой стадии концентрирования с последующим разбавлением в 10 раз деионизованной водой и второй стадии концентрирования; Фкрк - фильтрат после второй стадии концентрирования, разбавления и последующего концентрирования на третьей стадии.Fi is the initial filtrate of solid waste; Fk is the filtrate after the first stage of concentration followed by dilution by 10 times with deionized water and the second stage of concentration; Fkrk is the filtrate after the second stage of concentration, dilution and subsequent concentration at the third stage.
На рисунке Фиг. 2 показана известная и общепринятая в настоящее балансовая схема разделения фильтрата полигонов ТКО при использовании технологии, описанной в Патенте RU 2207987, C02F 9/10, C02F 1/04, 2003 г. с использованием «морских» мембран высокого давления. Близкая к новой технологии, технология обработки фильтрата с использованием нанофильтрационных мембран, описанная в Патенте RU 2757113 С1, 2021 показана на рисунке Фиг. 3 и Фиг. 4.Figure 2 shows a well-known and currently accepted balance scheme for separating MSW landfill leachate using the technology described in Patent RU 2207987, C02F 9/10, C02F 1/04, 2003, using high-pressure "marine" membranes. Similar to the new technology, the leachate treatment technology using nanofiltration membranes, described in Patent RU 2757113 C1, 2021, is shown in Figures 3 and 4.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в новой предложенной установке используется технология разделения раствора концентрата на органический раствор и раствор одновалентных ионов (смесь хлорида натрия и хлорида аммония). Благодаря тому, что органические растворы имеют в 4-5 раз меньшее значение осмотического давления, чем растворы электролитов с той же концентрацией, при раздельном концентрировании таких растворов достигается более высокое суммарное снижение объема концентрата (Фиг. 5). Разделение растворов происходит за счет разностей в селективности (задержании мембранами) органических веществ и одновалентных ионов солей. The problem is solved, and the technical result is achieved, thanks to the new proposed installation using a technology for separating the concentrate solution into an organic solution and a solution of monovalent ions (a mixture of sodium chloride and ammonium chloride). Because organic solutions have 4-5 times lower osmotic pressure than electrolyte solutions of the same concentration, separate concentration of such solutions results in a higher total reduction in concentrate volume (Fig. 5). Separation of the solutions occurs due to differences in selectivity (membrane retention) between organic substances and monovalent ions of salts.
Примерные составы фильтратов ТКО представлены в Таблице, показанной на Фиг. 1.Approximate compositions of MSW filtrates are presented in the Table shown in Fig. 1.
Технический результат достигается использованием двухступенчатой схемы нанофильтрации для обработки фильтрата ТКО, аналогичного составу полигона «Александров» (Фиг. 1) и разделения органики и солей с получением двух растворов концентратов: концентрированного раствора органических веществ и концентрированного раствора одновалентных ионов (в основном хлоридов натрия и аммония).The technical result is achieved by using a two-stage nanofiltration scheme for processing MSW filtrate, similar to the composition of the Alexandrov landfill (Fig. 1) and separating organic matter and salts to obtain two solutions of concentrates: a concentrated solution of organic substances and a concentrated solution of monovalent ions (mainly sodium and ammonium chlorides).
Способ утилизации концентрата мембранной установки осуществляется при помощи установки (Фиг.5), которая содержит: насосы высокого давления 15-20, аппараты с нанофильтрационными мембранами 1-4, 6, 7, 9, 10, 12 на первой, второй, третьей и четвертой ступенях очистки, промежуточных емкостей 5 и 8, аппаратов обратного осмоса первой, второй и третьей ступеней.The method of utilizing the concentrate of the membrane unit is carried out using the unit (Fig. 5), which contains: high-pressure pumps 15-20, devices with nanofiltration membranes 1-4, 6, 7, 9, 10, 12 at the first, second, third and fourth stages of purification, intermediate tanks 5 and 8, reverse osmosis devices of the first, second and third stages.
Исходный фильтрат ТКО с расходом 100 куб. м в сутки с величиной ХПК 5000 мг/л и с концентрацией хлорида натрия 4000 мг/л проходит мембранные аппараты (1) первой ступени с нанофильтрационными низкоселективными мембранами (средняя селективность по солям составляет 70 %). Таким образом, после первой ступени получаем раствор с содержанием ХПК 500 мг/л и содержанием NaCl 1500 мг/л. Расход концентрата составляет 3 куб. м в сутки. Расход пермеата составляет 97 куб.м в сутки. Пермеат аппаратов первой ступени (1) и пермеат аппаратов третьей ступени (3) содержат органические вещества и проходят очистку с применением низкоселективных нанофильтрационных мембран на второй ступени (2) и (3). Концентрат второй ступени поступает в бак-смеситель (5), туда же поступает концентрат первой ступени. В бак-смеситель поступает также пермеат аппаратов второй ступени (2). Таким образом, в баке-смесителе происходит разбавление концентрата в 5 раз. Поскольку селективность по органическим веществам у мембран выше, чем по одновалентным ионам солей, соотношение концентраций органики и соли в смеси оказывается выше, чем в исходной воде. После разбавления в баке (5) концентрат поступает снова на третью ступень обработки. После аппаратов третьей ступени (6) и (7) концентрат содержит всю органику и только 1/4 часть всех солей, при этом составляет по объему 1/10 часть исходной воды. Пермеат 3 ступени поступает в бак (8), откуда с помощью насоса (17) поступает на 4 ступень с мембранами нанофильтрации (9) и (10) для концентрирования органики. Концентрат аппаратов 4 ступени возвращается в бак (5), а пермеат 4 ступени направляется в аппараты первой ступени обратного осмоса (11) с получением обессоленной воды. Концентрат после аппаратов обратного осмоса первой ступени (11) проходит дополнительное концентрирование с применением аппаратов нанофильтрации (12) с получением солевого концентрата с концентрацией хлорида натрия 140 граммов на литр.The initial MSW filtrate with a flow rate of 100 cubic meters per day with a COD value of 5000 mg/L and a sodium chloride concentration of 4000 mg/L passes through the membrane units (1) of the first stage with low-selectivity nanofiltration membranes (the average selectivity for salts is 70%). Thus, after the first stage, we obtain a solution with a COD content of 500 mg/L and a NaCl content of 1500 mg/L. The concentrate flow rate is 3 cubic meters per day. The permeate flow rate is 97 cubic meters per day. The permeate from the first stage units (1) and the permeate from the third stage units (3) contain organic matter and are purified using low-selectivity nanofiltration membranes in the second stages (2) and (3). The concentrate from the second stage enters the mixing tank (5), where the concentrate from the first stage also enters. The permeate from the second-stage units (2) also enters the mixing tank. Thus, the concentrate is diluted fivefold in the mixing tank. Since the membranes have a higher selectivity for organic matter than for monovalent salt ions, the organic-to-salt concentration ratio in the mixture is higher than in the feed water. After dilution in tank (5), the concentrate returns to the third processing stage. After passing third-stage units (6) and (7), the concentrate contains all organic matter and only 1/4 of all salts, while accounting for 1/10 of the feed water by volume. Permeate from stage 3 enters tank (8), from where it is fed via pump (17) to stage 4 with nanofiltration membranes (9) and (10) for organic concentration. The concentrate from the fourth-stage units is returned to tank (5), and the permeate from the fourth stage is sent to the first-stage reverse osmosis units (11), producing demineralized water. The concentrate from the first-stage reverse osmosis units (11) undergoes further concentration using nanofiltration units (12), producing a salt concentrate with a sodium chloride concentration of 140 grams per liter.
После 1 ступени обратного осмоса вода проходит еще 2 ступени очистки для снижения концентрации аммония. Концентраты каждой ступени возвращаются на вход в предыдущую ступень. Таким образом, из исходного фильтрата ТКО получаем очищенную воду с солесодержанием 5-10 мг/л и содержанием аммония порядка 0,2 мг/л и два концентрата: солевой концентрат с концентрацией солей 100-150 г/ (смесь солей натрия и аммония) и органический концентрат, смесь органики (с концентрацией ХПК 100 г/л) и солей кальция, магния, натрия и аммония с концентрацией 30-40 г/л. Расход солевого концентрата составляет 2 % от расхода исходного фильтрата, а концентрата органического раствора составляет 5 %. Органический концентрат может быть смешан с грунтом или с осадком станций очистки природных и сточных вод и направлен на полигон. Солевой концентрат может быть выпарен до сухих солей. В Таблице (Фиг. 6) представлены результаты определения концентраций и величин осмотического давления в пермеатах и концентратах на каждой ступени разбавления и последующего концентрирования. На графиках (Фиг. 7) представлены зависимости величин разницы осмотических давлений при концентрировании от К, демонстрирующая максимальное концентрирование.After the first stage of reverse osmosis, the water undergoes two more purification stages to reduce the ammonium concentration. The concentrates from each stage are returned to the inlet of the previous stage. Thus, from the initial MSW filtrate, we obtain purified water with a salinity of 5-10 mg/L and an ammonium content of approximately 0.2 mg/L, as well as two concentrates: a salt concentrate with a salt concentration of 100-150 g/L (a mixture of sodium and ammonium salts) and an organic concentrate, a mixture of organic matter (with a COD concentration of 100 g/L) and calcium, magnesium, sodium, and ammonium salts with a concentration of 30-40 g/L. The consumption of the salt concentrate is 2% of the initial filtrate consumption, and the organic concentrate is 5%. The organic concentrate can be mixed with soil or sludge from natural water and wastewater treatment plants and sent to a landfill. The salt concentrate can be evaporated to dry salts. The table (Fig. 6) presents the results of determining the concentrations and osmotic pressures in the permeates and concentrates at each stage of dilution and subsequent concentration. The graphs (Fig. 7) show the dependence of the osmotic pressure difference on K during concentration, demonstrating maximum concentration.
Для раствора с ХПК = 5000 мг/л и с концентрацией NaCl = 4000 мг/л представлены технико-экономические расчеты (Таблица, Фиг. 8).For a solution with COD = 5000 mg/l and with a NaCl concentration = 4000 mg/l, technical and economic calculations are presented (Table, Fig. 8).
Данные таблицы, представленной на Фиг. 8 показывают сравнение эксплуатационных затрат при использовании различных описанных технологий очистки фильтрата ТКО для очистки фильтрата и утилизации концентрата. The data in the table presented in Fig. 8 shows a comparison of operating costs when using the various described technologies for cleaning MSW filtrate for cleaning the filtrate and recycling the concentrate.
Таким образом, новым техническим результатом в способе является сокращение объема концентрата и разделение его на два объема за счет того, что фильтрат подвергается двухступенчатой обработке с применением нанофильтрационных мембран с низкой селективностью. Концентрат нанофильтрационных мембранных аппаратов направляется в бак-смеситель, а затем полученная смесь обрабатывается повторно с применением нанофильтрационных мембранных аппаратов третьей ступени. Пермеат нанофильтрационных аппаратов 1 ступени снова обрабатывается с применением нанофильтрационных аппаратов второй ступени для более полного извлечения органики.Thus, the new technical result of the method is a reduction in the volume of the concentrate and its separation into two volumes by subjecting the filtrate to two-stage processing using low-selectivity nanofiltration membranes. The concentrate from the nanofiltration membrane units is sent to a mixing tank, and then the resulting mixture is reprocessed using third-stage nanofiltration membrane units. The permeate from the first-stage nanofiltration units is again processed using second-stage nanofiltration units for more complete organic matter extraction.
ПримерExample
Для демонстрации разработанной технологии были проведены эксперименты по очистке фильтрата полигона «Александров» и разделению концентрата на раствор органических веществ. Исходный фильтрат ТКО был сконцентрирован в 10 раз. Объем был снижен с 20 литров до 2 литров. Далее концентрат был разбавлен в 10 раз деионизованной водой, полученной путем пропускания водопроводной воды через обратноосмотический аппарат модели 100 производства фирмы Райфил (Россия). Далее после разбавления концентрат был обработан, и его объем был снижен в 20 раз. Пермеат после второго эксперимента был обработан, и сконцентрирован в 10 раз. Пермеат третьей ступени представлял собой в основном раствор хлорида аммония и хлорида натрия с величиной общего солесодержания 2000 мг/л, который может быть эффективно обработан на установке четвертой ступени в соответствии с разработанной технологией (Фиг. 5).To demonstrate the developed technology, experiments were conducted to purify leachate from the Alexandrov landfill and separate the concentrate into a solution of organic matter. The original MSW leachate was concentrated tenfold. Its volume was reduced from 20 liters to 2 liters. The concentrate was then diluted tenfold with deionized water obtained by passing tap water through a model 100 reverse osmosis apparatus manufactured by Raifil (Russia). Following dilution, the concentrate was processed, and its volume was reduced by a factor of 20. The permeate from the second experiment was processed and concentrated tenfold. The third-stage permeate consisted primarily of a solution of ammonium chloride and sodium chloride with a total salt content of 2000 mg/L, which can be effectively processed in the fourth-stage unit in accordance with the developed technology (Fig. 5).
В ходе экспериментов проводилась обработка фильтрата ТКО «Александров». В ходе экспериментов проводилась обработка фильтрата ТКО «Александров». Исходный фильтрат под давлением 1,6 МПа направляли в мембранный аппарат, в котором она разделялась на пермеат и концентрат. Селективность (солезадержание) полупроницаемых нанофильтрационных мембран составляло 70 %, обратноосмотических - 96 %. Удельная производительность нанофильтрационных мембранных аппаратов составляла 1,5-15 л/кв.м × час. Для разделения растворов на 1, 2 и 3 ступени использовались рулонные элементы модели «НМЭ nano NF 1812-C» производства фирмы «Мембраниум» (Владимир, РФ), а для дальнейшего обессоливания и концентрирования пермеата использовались обратноосмотических рулонные элементы модели RE 1812-60 и нанофильтрационные элементы модели NE 1812-70 производства компании «Райфил» (РФ). Площадь мембран в элементах составляла 0,5 квадратного метра. Величина выхода фильтрата составляла 0,1-0,05, что соответствовало кратности уменьшения объема исходной воды в установке в 10-20 раз. Скорость транзитного потока в межмембранном пространстве напорного канала составляла 4-10 см/сек, что соответствовало расходам транзитного потока через мембранный аппарат 100-160 л/час. В процессе работы установки происходит увеличение величины общего солесодержания концентрата и рост значений ХПК в концентрате. Таким образом, в концентрате происходит накопление органических веществ, что существенно увеличивает значение осмотического давления. Благодаря низкому значению селективности мембран первой ступени по солям, в пермеате первой ступени устанавливается высокое осмотическое давление, что сокращает разницу осмотических давлений между концентратом и пермеатом, и позволяет вести разделение раствора концентрата при относительно низких значения рабочего давления (не выше 1,6-1,8 МПа). Благодаря относительно высокой селективности нанофильтрационных мембран по растворенным органическим веществам (90%) в концентрате первой ступени растет концентрация органических веществ. Пермеат первой ступени проходит дополнительную очистку с применением нанофильтрационных мембран второй ступени для полного удаления органических веществ и растет значение разницы между осмотическим давлением в концентрате πк и в пермеате: πф: (πк-πф). Пермеат второй ступени используется для разбавления концентрата первой ступени для последующей очистки на третьей ступени и сокращения в концентрате содержания ионов солей. Концентрат третьей ступени имеет значение ХПК не менее 120-160 г/л.During the experiments, the filtrate of the Alexandrov MSW was treated. The initial filtrate was fed under a pressure of 1.6 MPa into a membrane unit, where it was separated into permeate and concentrate. The selectivity (salt retention) of the semipermeable nanofiltration membranes was 70%, while that of the reverse osmosis membranes was 96%. The specific productivity of the nanofiltration membrane units was 1.5-15 l/m² × h. To separate the solutions into stages 1, 2, and 3, we used the NME nano NF 1812-C roll-type elements manufactured by Membranium (Vladimir, Russia), and for further desalination and concentration of the permeate, we used the RE 1812-60 roll-type reverse osmosis elements and the NE 1812-70 nanofiltration elements manufactured by Raifil (Russia). The membrane area in the elements was 0.5 square meters. The filtrate yield was 0.1-0.05, which corresponded to a 10-20-fold reduction in the feed water volume in the unit. The transit flow velocity in the intermembrane space of the pressure channel was 4-10 cm/sec, which corresponded to a transit flow rate of 100-160 l/hour through the membrane apparatus. During unit operation, the total salt content of the concentrate and the COD values in the concentrate increase. Thus, organic matter accumulates in the concentrate, significantly increasing the osmotic pressure. Due to the low selectivity of the first-stage membranes for salts, high osmotic pressure is established in the first-stage permeate, reducing the difference in osmotic pressures between the concentrate and permeate, and enabling separation of the concentrate solution at relatively low operating pressures (no higher than 1.6-1.8 MPa). Due to the relatively high selectivity of nanofiltration membranes for dissolved organic matter (90%), the concentration of organic matter in the first-stage concentrate increases. The first-stage permeate undergoes additional purification using second-stage nanofiltration membranes to completely remove organic matter, and the difference between the osmotic pressures in the concentrate πc and in the permeate increases: πf: (πc - πf). The second-stage permeate is used to dilute the first-stage concentrate for subsequent purification in the third stage and to reduce the salt ion content in the concentrate. The third stage concentrate has a COD value of at least 120-160 g/l.
В случае необходимости концентрат может быть смешан с грунтом или с обезвоженным осадком станций очистки воды, направляемым на специальный полигон. Затраты на обработку осадка составляют не более 20-30 руб. за 1 куб.м. В этом случае в результате обработки фильтрата ТКО может быть получен осадок, содержащий органические продукты разложения коммунальных отходов, и концентрированный раствор хлоридов натрия и аммония, используемый в качестве сырья для производства удобрений.If necessary, the concentrate can be mixed with soil or dewatered sludge from water treatment plants, which is sent to a dedicated landfill. Sludge treatment costs are no more than 20-30 rubles per cubic meter. In this case, MSW leachate treatment can produce a sludge containing organic waste decomposition products and a concentrated solution of sodium and ammonium chlorides, which can be used as a raw material for fertilizer production.
Claims (1)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024108022A RU2024108022A (en) | 2025-09-29 |
| RU2852001C2 true RU2852001C2 (en) | 2025-12-02 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5635071A (en) * | 1995-01-20 | 1997-06-03 | Zenon Airport Enviromental, Inc. | Recovery of carboxylic acids from chemical plant effluents |
| RU2207987C2 (en) * | 2000-09-07 | 2003-07-10 | НПП "Баромембранная технология" | Method for purifying drain water of solid domestic waste polygons |
| RU2757113C1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Квантовые технологии" | Filter treatment plant for solid communal waste land |
| RU2757633C1 (en) * | 2021-03-11 | 2021-10-19 | Алексей Германович Первов | Method for utilization of concentrate of reverse osmosis desalination units of saline water |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5635071A (en) * | 1995-01-20 | 1997-06-03 | Zenon Airport Enviromental, Inc. | Recovery of carboxylic acids from chemical plant effluents |
| RU2207987C2 (en) * | 2000-09-07 | 2003-07-10 | НПП "Баромембранная технология" | Method for purifying drain water of solid domestic waste polygons |
| RU2757633C1 (en) * | 2021-03-11 | 2021-10-19 | Алексей Германович Первов | Method for utilization of concentrate of reverse osmosis desalination units of saline water |
| RU2757113C1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Квантовые технологии" | Filter treatment plant for solid communal waste land |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| А.Г. Первов и др. "Сокращение расходов концентратов установок обратного осмоса, используемых для очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения", Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов, N4 (132), 2021, с. 36-48. * |
| Первов А.Г. и др. "Контроль ионного состава пермеата после обработки сточных вод методом обратного осмоса с целью повышения общей минерализации и снижения затрат на утилизацию концентрата", Системные технологии, 3 (N48), 2023, 130-148. Первов А.Г. и др. "Экономические аспекты очистки фильтратов полигонов хранения твердых коммунальных отходов с применением мембран", Вестник МГСУ, том 16, выпуск 6, 2021, с.698-719. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110526512A (en) | A kind of high-COD waste water with high salt recycling Zero discharging system and technique | |
| CN105540967A (en) | Processing method for reducing and recycling organic waste water and processing system | |
| CN102173519B (en) | Membrane integration technology based process for treating wastewater containing inorganic phosphorous | |
| IL215412A (en) | Method and apparatus for desalinating sea water | |
| CN205500801U (en) | System for utilize high salt industrial waste water of containing preparation potassium sulphide | |
| CN104176857B (en) | The treatment process of Mn-bearing waste water in wet method electrolysis manganese production process | |
| CN105254106A (en) | High-salt waste water zero emission and salt separation processing method and device | |
| CN105084587A (en) | Treatment method and equipment of high-salt waste water | |
| CN212924710U (en) | Industrial wastewater zero discharge treatment system | |
| CN102933503A (en) | Freshwater-generating device, and freshwater-generating method | |
| CN203807291U (en) | Power plant desulfurization wastewater zero-emission treatment and reusing device | |
| CN107840537A (en) | Method for treating garbage percolation liquid and system | |
| CN205603386U (en) | Strong brine zero release membrane concentrator | |
| CN106966536A (en) | Strong brine zero-emission film concentration technology and equipment | |
| CN110759569A (en) | Industrial water treatment system | |
| CN210620514U (en) | Flexible landfill leachate treatment system | |
| Smol | The use of membrane processes for the removal of phosphorus from wastewater | |
| CN109205944A (en) | A kind of pharmacy waste water divides salt processing method | |
| RU2757113C1 (en) | Filter treatment plant for solid communal waste land | |
| RU2852001C2 (en) | Method for utilisation of concentrate from leachate treatment plants of municipal solid waste (msw) landfills | |
| CN211813892U (en) | Reverse osmosis concentrated water recycling system | |
| Pervov et al. | Removal of calcium carbonate from reverse osmosis concentrate by seed crystallization | |
| CN211620231U (en) | Device for efficient desalination and comprehensive utilization of seawater | |
| CN221319679U (en) | Forward osmosis and evaporative crystallization coupled wastewater concentration system | |
| CN204111505U (en) | Coal Chemical Industry haline water purifying and evaporative crystallization recovery process specific equipment |