垃圾渗滤液的回收率计算方法

【专家解说】：对于垃圾渗滤液，现在流行的深度处理工艺都是超滤+反渗透。正常来说，超滤的出水已经很不错了，这个时候进反渗透完全没有问题的。所以，你提出的这个方案是成熟可行的。 但是，在实际运行当中，渗滤液对超滤膜的要求非常高，再者，由于渗滤液高污染，超滤膜的寿命将大大减少！并且随着垃圾场的运营年限的加长，渗滤液越难处理，超滤膜越容易出现问题。所以，在实际运行当中，超滤膜更换的频率很高的。 反渗透进水有以下几种要求。 ⑴细菌 由于细菌会以醋酸纤维为食物，因此醋酸膜易受细菌侵袭，对原水必须彻底杀菌，对于复合膜，虽然其不受细菌侵袭，但细菌黏膜会造成膜的污堵，一般可采取加氯杀菌，加氯量要根据需氯实验加以确定。 醋酸纤维膜素要求给水中含有残余氯，以防细菌滋生，而氯含量过高又会破坏膜，最大允许连续余氯的含量为1mg/L。 复合膜抗氯性差，一般不允许含有余氯，采取加氯杀菌后，需加偏亚硫酸钠，它可水解为亚硫酸氢钠或经活性碳过滤消除余氯。 使用偏亚硫酸钠偏亚硫酸氢钠除余氯的反应如下 Na2S2O5+H2O→2NaHSO3 NaHSO3+HClO→HCl+NaHSO4 理论上，1．34kg的 Na2S2O5可以去除1kg余氯，然而一般在溶解氧的情况下，对苦咸水去除1kg余氯需投加3 kg Na2S2O5。 Na2S2O5在凉爽干燥的储存条件下，货架上的有效期为4～6个月，溶液的有效期则随浓度而改变，见下表。 溶液浓度/％（质量） 最长有效期/天 溶液浓度/％（质量） 最长有效期/天 2 3 20 30 10 7 30 180 当采用地下水做水源时，未被污染的地下水细菌含量很少，在这种情况下采用复合膜则即不需加氯也无需除氯。 氯为什么会起杀菌作用？当氯加到水里面后，就会发生下面的反应 Cl2+H2O→HClO+HCl HClO→H+ +ClO- HClO为次氯酸，ClO-为次氯酸根，由于H+能被水里的碱度中和，最后水中只剩下 HClO及ClO-。两者在水里所占百分数主要决定于水的PH值，但水的温度也有影响，PH值小 于7时，水中HClO占75％，ClO-占25％ ，温度降低时HClO所占比例还要大，在0℃时HClO增加到83％，而ClO-减到17％。 对于氯气的杀菌机理有不同的说法，但比较合理的解释是：它所生成的次氯酸产生杀菌作用，而不是氯本身，也不是它所生成的ClO-的作用。HClO是一个中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿过细菌的细胞膜进入细菌内部，HClO分子进入细菌后由于Cl原子氧化作用破坏了细菌的某种酶的系统（酶是一种蛋白质成分的催化剂，细菌的氧分要经过它的作用才能被吸收），最后导致细菌的死亡，而次氯酸根ClO-虽然也包括一个氯原子，但它带负电，不能靠近带负电的细菌，所以也不 能穿过细菌的细胞膜进入细菌内部，因此很难起杀菌作用，这种说法还可以说明水温低和PH值低时杀菌效果比较好的现象。 从上面的化学方程式可以看出，加入水中的氯气只有1/2变成HClO的成分，另外的1/2在水中产生Cl-，不起杀菌作用。 采用加HClO时的反应如下 HClO+H2O→ HClO+(Na+ ) + (OH-) 从方程式可以看出一个分子的HClO的作用相当于一个分子的 Cl2。 （2）含铁量 铁的氧化速度取决于铁的含量水中溶解氧的浓度和PH值，PH值越高氧化速度越快，因此，降低PH值可以防止氧化。给水最大允许含铁量于含氧量和PH值的关系如下表示。 （3）颗粒物质 不允许大于5um的颗粒物质进入高压泵及反渗透组件，这一点必须确保，以免损坏设备。 （4）SDI和浊度 SDI必须小于5，越小越好，浊度应小于0．2NTU（最大允许浊度为1NTU） （5）油和脂 水中不允许含有油和脂。 （6）有机物 水中的有机物RO膜的影响最为复杂，一些有机物对膜的影响不大，而另一些则可能造成膜的有机污染，对于地表水应尽量在凝聚澄清过程中 去除有机物，还可以采用活性碳过滤进一步降低有机物含量。 （7）SiO2 浓水不允许析出SiO2 ，当SiO2 过饱和则可能聚合而形成不溶解的胶体硅或者硅胶而引起结垢。 纯水25℃时，无定形硅的溶解度约为100 mg/L（以SiO2计），溶解度随温度呈直线变化，0℃时为0 mg/L，到40℃时增加到160 mg/L，在中性PH值条件下，溶解的只是硅胶；在碱性溶液中，无定形硅的溶解度较中性溶液大，主要原因是由于硅酸电离，然而在有铝出现时，溶解度可能降低很多，原因是由于硅酸铝的溶解度极小的缘故。 如果 SiO2的浓度太高，则需要预处理或者降低回收率，防止形成硅垢的方法如下。 ① 控制系统回收率。这是一种最容易的防硅垢的方法，靠降低系统回收率使浓水中SiO2的浓度降低到（在给定PH值和温度下）SiO2的饱和溶解度以下。 ② 采用石灰软化。一般可降低给水中50％的SiO2或者澄清器中多加些氯化铁和铝酸钠。 ③ 温度控制。因为无定形SiO2的溶解度取决于温度，提高水的温度可以防止SiO2结垢，也可以将提高温度与降低系统回收率结合使用。 出现硅垢必须立即清洗，硅垢一旦形成非常难于出除。 （1） 防垢 必须防止CaCO3 CaSO4 SrSO4 BaSO4 和CaF2垢。 膜结垢是由于给水中的微溶盐在给水浓缩时超过了溶度积而沉淀 到膜上，在苦咸水中，CaCO3和CaSO4通常都需要处理，其他盐类SrSO4 BaSO4 和CaF2也需要根据计算来确定在浓水中是否会超过溶解度极限。 如果微溶盐 超过了溶解极限，需要采取以下一种或几种方法。 ① 降低系统回收率，避免超过溶度积。 ② 采取离子交换法软化除去钙离子。 ③ 加酸去除碳酸或重碳酸离子。 ④ 加阻垢剂。 对于大多数水都存在CaCO3结垢趋势，确定给水的CaCO3结垢趋势，对苦咸水一般采用Langelier饱和指数（LSI）。 确定是否结CaSO4 SrSO4或 BaSO4垢需要计算浓水中这些盐是否超过了它们的溶度积，各个盐的溶度积与浓水中相应盐的离子积比较 当IPb＞Ksp 有沉淀生成 当IPb=Ksp 无沉淀生成 当 IPb＜Ksp 处于临界状态 为防止结垢，建议IPb≤0．8Ksp。 一般，微溶盐的溶解度随溶液离子强度增加而增加，对大多数苦咸水中遇到的微溶盐 Ksp作为离子强度函数的数据可供利用。 因为RO过程中微溶盐的结垢趋势是由最浓的水流来决定的，所以 Ksp是根据浓水流的离子强度来确定。 （2） 进水参数方面的要求 ① 水温。反渗透膜元件对进水的水温均有一定的要求，以海德能公司为例，除了其生产的拿高温膜元件外，其生产的复合膜要求将进水温度控制在0~45℃，其生产的醋酸纤维素膜要求将进水温度控制在0~40℃。 ② 最高进水压力。反渗透膜元件对最高压力有一定的要求，海德能公司生产的苦咸水用工业膜最高进水压力为600psi(4．16Mpa)，其生产的海水淡化膜最高进水压力为1200 psi(8．27Mpa)。 ③ 每支膜最高进水流量。反渗透膜元件对最高进水流量有一定的要求，海德能公司8″膜元件的最高进水流量为75gpm(17t/h)。4″膜元件的最高进水流量为16 gpm(3．6t/h)。 ④ 单支膜元件最高压力损失。考虑到单支膜元件的压力差太高时会造成膜元件的机械损伤，因而对单支膜元件最高压力损失有一定要求，海德能公司要求系统中任何一支膜元件上的最高压力损失不能超过68．9 Mpa（10 psi）。 ⑤ 浓缩水与透过水量之比。考虑到膜的耐污染能力等方面的因素，对每支膜的浓缩水与透过水量之比是有一定要求的，以海德能公司为例，均要求单支膜元件上浓缩水与透过水量的最小比例为5：1。