垃圾渗滤液是最难处理的工业废水，没有之一。和垃圾填埋厂一样，垃圾焚烧发电厂也产生渗滤液，其水质复杂多变、高有机物、高硬度、高悬浮物、高盐分，并且可能含有无机和有机的有毒物质。目前垃圾焚烧发电厂普遍要求废水零排放，即不允许有任何废水排出厂区之外，这是一个极具挑战性的难题。杭州碟滤膜技术有限公司提专业零排放项目解决方案。
本文介绍的位于杭州九峰的垃圾焚烧电厂的1500吨/天渗滤液软化处理系统，废水首先经过常规物化和生化处理之后，再使用Porex管式膜结合化学反应进行高效软化，最后用DTRO碟管式反渗透组合进行膜浓缩。这个工艺可以做到85%的整体回收率，反渗透产水作为循环冷却塔补水回用，最终浓水注入垃圾焚烧炉固化处理。
该项目是目前国内最大的焚烧电厂渗滤液零排放处理系统，目前稳定运行中。整个系统具有短流程、回收率高、集成简单、工艺可靠的诸多优势，是焚烧电厂垃圾渗滤液零排放处理的极佳范例。
背景介绍
九峰垃圾焚烧发电厂位于杭州市余杭区中泰乡九峰村，2012年立项，日处理生活垃圾3000吨，建有4台750吨/日机械炉排焚烧生产线，烟气排放全面执行欧盟2000标准。废水发生量设计为1500吨/天，主要水源为垃圾渗滤液，此外还包括冲洗废水和生活污水等。
整体的处理工艺是生化处理→MBR→软化反应槽→Porex管式膜固液分离→常规RO→DTRO，各级RO的产水作为循环冷却水补水使用，执行GBT19923-2005 《城市污水再利用 工业用水水质》（敞开式循环冷却水系统补充水）标准，最终浓水送至焚烧炉。整个系统的工艺流程框图如下：
废水特性
九峰垃圾焚烧电厂的渗滤液废水一共有3股水源，以垃圾渗滤液为主，另由少量的车间冲洗废水和道路冲洗废水，以及占比更少的生活污水。汇总之后废水水质以及最终回用水(符合GBT19923-2005 《城市污水再利用工业用水水质》（敞开式循环冷却水系统补充水）标准)的指标如下表所示：
从上表可以看出，九峰电厂的渗滤液比较符合典型的焚烧电厂垃圾渗滤液的水质特性：
1. 总硬度高，超过2000mg/l；
2. 总碱度高，超过3000mg/l；(由于渗滤液本身就含有较高碱度，更重要的是经过了生化处理，所以渗滤液废水碱度甚至比硬度还要，水中的碳酸氢根浓度>钙离子浓度)
3. 含盐量高，超过12000mg/l；
4. 有机物浓度高，COD超过500mg/l；(一些其他的渗滤液废水经生化处理除有机物之后，残留的COD甚至依旧超过1000mg/l)
5. 二氧化硅浓度比较适中，但对于反渗透来讲还是偏高，为避免硅垢影响回收率，需要降低；
从上述水质情况看，最终影响膜浓缩阶段设备性能和回收率的因素主要是：总含盐量、有机物和无机致垢成分(钙、镁、二氧化硅)。前二者在碟管式反渗透可耐受的范围之内，但是无机致垢成分，尤其是钙镁硬度，将是影响系统整体回收率和膜性能的关键参数，必须在膜浓缩之前尽可能去除。
由于废水含有极高碱度的特点，使得渗滤液的软化化学反应可以采用相对廉价的氢氧化钙作为碱剂，而无需担心因氢氧化钙带入的钙离子需要额外添加较昂贵的碳酸钠。基于上述水质的加药类型和加药量如下表所示(基于当量)：
从上表可以看出：
1. 只需要添加石灰，即可同时将钙离子和镁离子转换为各自的不溶物；
2. 由于水中的碳酸氢根浓度高于其中的钙离子浓度，无需补充添加碳酸钠；
3. 由于二氧化硅浓度相对于镁离子浓度并不高，可以随镁离子一并除去，而不需要额外添加镁盐；
4. 石灰带进来的钙离子和碳酸氢根反应，大大大大降低了碱度，这使得在经过软化之后，无需添加太多的酸即可将pH回调。一方面减少了酸加药量，另一方面避免碱度影响后续反渗透产水的电导率；
5. 所添加氢氧化钙的钙离子和氢氧根都充分参与反应形成了沉淀，而且还促成了废水中自有的钙离子和碳酸氢根形成沉淀，镁离子也形成沉淀。这些加药化学反应之后，水的含盐量不但不会增加，反而会有所降低！
管式膜组件规格
系统总设计量为1500吨/天，大致相当于70m3/hr，系统设计选用了90只TUF-37型Porex管式膜组件，分成3套，每套包含3列。由杭州碟滤膜技术有限公司提供
TUF-37型管式膜的基本技术参数如下：
运行概况
整个系统的现场调试自2017年8月份开始，目前已验收并稳定运行中。整体通量高于设计值，产水硬度基本在80mg/l(碳酸钙浓度)以下，参看下图：
管式膜强化软化部分，承担着为后续膜浓缩设备提供合格的软化除浊预处理水的重要任务。在添加石灰反应之后，最终管式膜出水中钙/镁/二氧化硅/钡/锶等无机致垢类成分已基本除去或降低到了不影响反渗透系统运行的程度。
一些启示：
垃圾渗滤液的废水有其自身的特性，尤其是有机物浓度高，含腐植酸的特点，很可能影响通量，这是采用管式膜强化软化时不得不考虑的一个因素。但是该项目前期的中试，和放大系统的实际运行情况来看，这种担心并未成真。分析下来，还因该归因于渗滤液的另外一个有利的特性：碱度远高于硬度。这个特点不但使得石灰作为碱剂成为可能，而且反应之后的悬浮固体是以碳酸钙为主，而碳酸钙是管式膜通量的良好促进剂。由于碳酸钙颗粒对膜内壁的连续冲刷作用，以及对有机物的物理吸附作用，会良好“遮蔽”有机物对管式膜的污堵作用。因此，虽然管式膜入口有300~1000mg/l的COD浓度，管式膜的通量依旧高于设计值，并且非常稳定。
但，这并不意味着任何其他一款膜都可以放在此处用来做固液分离而能获得同样良好的效果。因为这种过滤是在极高的悬浮固体浓度条件下进行的：经过化学加药反应之后，水中的碳酸钙浓度就已达到了6100mg/l，氢氧化镁浓度700mg/l，合计6,800mg/l(质量比0.68%)。这个固含量已经非常之高，但还不是最高值：在管式膜运行过程中，动态浓缩时的平衡污泥浓度通常超过5%，即50,000mg/l以上的悬浮固体！只有能耐受如此之高污泥浓度，并且能在高流速冲刷下稳定运行而不会出现机械损坏的超强膜元件，才可能用在这里！该管式软化膜由杭州碟滤膜技术有限公司提供。
九峰项目是第一个也是最大的管式膜强化软化用于垃圾焚烧电厂废水零排放系统的案例。该系统的良好运行，证明Porex管式膜作为一种机械强度好，耐受性极佳的膜产品，在这个工艺路线中所起到的极其重要的作用。
九峰垃圾电厂的废水零排放系统的处理工艺可以称得上简单粗暴：生化处理之后的废水，经过石灰软化反应之后，采用Porex管式膜过滤，随后用海淡RO和DTRO进行高回收率的膜浓缩。除了生化部分之外，其他都是采用滑架式设计，系统成套非常方便。
Porex管式膜在这里起到把零排放系统中的废水处理部分和净水处理部分串在一起的核心作用：管式膜的进水是经过化学反应之后的高浓度料液，或称泥浆；它的滤过水则是浊度小于0.5NTU、无机致垢成分基本去除、胶体和有机物也得到有效控制的良好水源，可直接送至膜浓缩单元而不需要任何进一步的除浊措施。
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