申请日2014.12.24
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C02F9/14; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，包括以下步骤：生产污水预处理、烟气废水预处理、生活污水预处理、垃圾渗滤液预处理;反渗透深度处理;脱水处理。本发明将垃圾渗滤液和生活污水混合后进行兼氧、好氧处理，能有效降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N，均衡污水中污染物的比例，混合液生化性更好，出水水质更好。本发明将预处理后的生产废水、生化处理后的垃圾渗滤液和生活污水进行联合深度处理，只需一套处理装置，节省投资费用。本发明采用污水联合处理，可以有效降低进入反渗透系统的污水中的COD、重金属离子含量，能有效缓解反渗透膜堵塞问题，减小化学清洗频率、延长反渗透膜使用寿命。
摘要附图
权利要求书
1.一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、预处理
预处理包括生产污水预处理、烟气废水预处理、生活污水预处理和渗滤液预处理;
(1)、生产污水预处理
将锅炉排污水、循环冷却系统排污水、车间排污水首先排入锅炉、冷却塔、车间附近的集水井一(1)，通过潜污泵提升至污水收集池一(2)，再通过提升泵将污水打入混凝池一(3)进行混凝反应，然后利用管式膜(4)进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，通过管式膜(4)的污水进入中间水池(5)，未通过管式膜(4)的污水进入浓水收集池(6);
(2)、烟气废水预处理
将烟气废水经集水井二(7)引入污水收集池二(8)，在中和沉降池(9)中通过加碱中和烟气废水，并使废水中的大部分重金属形成沉淀物，再通过提升泵将污水打入混凝池二(10)，在混凝池二(10)中加入混凝剂使沉淀物浓缩成为污泥，然后利用管式膜(4)进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，通过管式膜(4)的废水进入中间水池(5)，未通过管式膜(4)的废水进入浓水收集池(6);
(3)、生活污水预处理
将普通生活污水经格栅一(11)引入污水收集池三(12)，然后利用提升泵将生活污水送至兼氧池(18)进行反硝化处理;经过硝化处理的污水进入由好氧池(19)和外置式超滤膜分离系统(20)组成的膜生物反应器进行处理，处理后的清水进入中间水池(5)，浓水部分回流至兼氧池(18)，剩余部分排至浓水收集池(6);
(4)、垃圾渗滤液预处理
首先将垃圾渗滤液经过格栅而(13)处理后进入调节池(14)，再进入混凝池三(15)和初沉池(16)，以除去大颗粒杂物，并沉淀去除大部分的悬浮物;然后将垃圾渗滤液引入厌氧池(17)，将垃圾渗滤液中的各种复杂有机物分子转化成甲烷和二氧化碳，最后将通过厌氧池(17)完成厌氧反应的垃圾渗滤液引入兼氧池(18)进行反硝化处理;经过硝化处理的污水进入由好氧池(19)和外置式超滤膜分离系统(20)组成的膜生物反应器进行处理，处理后的清水进入中间水池(5)，浓水部分回流至兼氧池(18)，剩余部分排至浓水收集池(6);
二、反渗透深度处理
进入中间水池(5)中的污水经过增压泵引入反渗透深度处理系统(21)，所述的反渗透深度处理系统(21)包括保安过滤器、高压泵和反渗透膜，在反渗透深度处理系统(21)中，在压力的驱动下，除水分子外，水中其他离子和有机物绝大多数被截留在浓水侧，截留在浓水侧的浓水回流到中间水池(5)，通过反渗透膜的淡水储存于淡水回用池(22)，直接用于生产;
三、脱水处理
浓水收集池(6)中的污水，经过混凝沉淀处理，然后经过提升泵进入脱水装置(23)脱水，脱出的清水回流至中间水池(5)继续进行处理，脱水后的污泥质量含水率小于60%，填埋处理或送好氧堆肥厂进行堆肥。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：所述的管式膜(4)膜管内径为5-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：所述的管式膜(4)的膜孔孔径为20～200nm。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：所述的污水收集池一(2)和污水收集池三(12)中分别装有潜水搅拌装置。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：所述的厌氧池(17)安装升流式厌氧生物反应器。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，其特征在于：综合污水处理设备其连接顺序为：分四路连接：第一路生活污水：集水井一(1)通过管道连接污水收集池一(2)，污水收集池一(2)通过管道连接混凝池一(3)，混凝池一(3)通过管道连接管式膜(4)，管式膜(4)通过管道一路连接中间水池(5)，管式膜(4)通过管道另一路连接浓水收集池(6)，浓水收集池(6)通过管道连接脱水装置(23);第二路烟气污水：集水井二(7)通过管道连接污水收集池二(8)，污水收集池二(8)通过管道连接中和沉降池(9)，中和沉降池(9)通过管道连接混凝池二(10)，混凝池二(10)通过管道连接管式膜(4);第三路生活污水：格栅一(11)通过管道连接污水收集池三(12)，污水收集池三(12)通过管道连接兼氧池(18)，兼氧池(18)通过管道连接好氧池(19)，好氧池(19)通过管道连接外置式超滤膜分离系统(20)，外置式超滤膜分离系统(20)一路连接中间水池(5)，另一路连接浓水收集池(6)，中间水池(5)连接反渗透装置(21)，反渗透装置(21)连接淡水回用池(22);第四路垃圾渗透液：格栅二(13)通过管道连接调节池(14)，调节池(14)连接混凝池三(15)，混凝池三(15)连接初沉池(16)，初沉池(16)连接厌氧池(17)，厌氧池(17)连接兼氧池(18)。
说明书
一种垃圾焚烧发电厂的综合污水回用处理方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧发电厂的综合污水回用处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
近年来，随着我国城市发展和经济水平的提高，人民生活水平逐渐提高，城市生活垃圾热值逐渐升高。入炉垃圾热值已经达到5000kJ/kg，完全具备焚烧处理的条件。而国内其他城市的运行经验表明，采用焚烧处理生活垃圾是可行的，并且具有可观的经济效益。
垃圾焚烧发电厂污废水主要包括：垃圾坑渗滤液、锅炉排污水、循环冷却系统排污水、车间排污水、湿法烟气处理废水、生活污水等，目前大多数垃圾焚烧厂是将以上废水分类处理，达到国家排放标准后排放。国内外关于垃圾焚烧厂综合污水回用处理方法的专利和技术文献至今还未发现。
垃圾焚烧厂的污废水中，含有大量高浓度化学需氧量(COD)的垃圾渗滤液是目前国际处理难度比较大的废水之一。Calace N., Liberatori A., Petronio B.M.等在《Characteristics of different molecular weight fractions of organic matter in landfill leachate and their role in soil sorption of heavy metals [J].Environ. Pollut》(《垃圾填埋场不同有机污染物的特性和重金属污染物在土壤中的作用》)[2001,113(3): 331-339]对此进行了专门的论述。一般来说，其pH值在4～9之间，COD在20000～80000mg/L之间，BOD5在10000～35000mg/L之间，NH3-N从500～1500mg/L，重金属浓度比较高。垃圾渗滤液的治理已经成为我国当前及今后相当长时期内环境污染控制的一项重大课题(代晋国、宋乾武、王红雨、王艳捷：.《我国垃圾渗滤液处理存在问题及对策分析》[J].环境工程，2011，S1:185-188)。
申请号为201110260937.9名称为《一种垃圾渗滤液和粪便废水联合处理方法》，将两种废水经过预处理后混合，再经过生化处理+膜分离处理+反渗透深度处理，出水符合GB8978-1996《污水综合排放标准》的一级标准要求。但是垃圾渗滤液和粪便废水都属于高有机污染废水，经过生化处理的出水有机物含量仍然居高不下，这样的污水进入反渗透系统，会出现反渗透膜堵塞严重、化学清洗频率高、膜使用寿命短等问题。
申请号为201110443600.1《一种垃圾焚烧厂渗滤液与城市污水合并处理的操作方法》，也没有很好地解决问题，由于城市污水碳氮磷比例适宜微生物处理，而垃圾渗滤液的碳浓度比较高，氨氮浓度较低，缺少磷，所以将垃圾渗滤液加入到城市污水中，会导致碳氮磷比例失调，严重影响处理效果，使出水不达标。
发明内容
为了克服上述技术上的不足，本发明的目的在于提供了一种垃圾焚烧发电厂的综合污水回用处理方法，该发明方法能降低垃圾渗滤液的处理难度，提高反渗透装置的回收率和使用寿命，同时减少垃圾焚烧厂的污水排放量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种垃圾焚烧发电厂综合污水回用处理方法，包括以下步骤：
一、预处理
预处理包括生产污水预处理、烟气废水预处理、生活污水预处理和渗滤液预处理;
(1)、生产污水预处理
将锅炉排污水、循环冷却系统排污水、车间排污水首先排入锅炉、冷却塔、车间附近的集水井一，通过潜污泵提升至污水收集池A，再通过提升泵将污水打入混凝池一进行混凝反应，然后利用管式膜进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，通过管式膜的污水进入中间水池，未通过管式膜的污水进入浓水收集池;
(2)、烟气废水预处理
将烟气废水经集水井二引入污水收集池二，在中和沉降池中通过加碱中和烟气废水，并使废水中的大部分重金属形成沉淀物，再通过提升泵将污水打入混凝池二，在混凝池二中加入混凝剂使沉淀物浓缩成为污泥，然后利用管式膜进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，通过管式膜的废水进入中间水池，未通过管式膜的废水进入浓水收集池;
(3)、生活污水预处理
将普通生活污水经格栅一引入污水收集池三，然后利用提升泵将生活污水送至兼氧池进行反硝化处理;经过硝化处理的污水进入由好氧池和外置式超滤膜分离系统组成的膜生物反应器(MBR)进行处理，处理后的清水进入中间水池，浓水部分回流至兼氧池，剩余部分排至浓水收集池;
(4)、垃圾渗滤液预处理
首先将垃圾渗滤液经过格栅二处理后进入调节池，再进入混凝池三和初沉池，以除去大颗粒杂物，并沉淀去除大部分的悬浮物;然后将垃圾渗滤液引入厌氧池，将垃圾渗滤液中的各种复杂有机物分子转化成甲烷和二氧化碳，最后将通过厌氧池完成厌氧反应的垃圾渗滤液引入兼氧池进行反硝化处理;经过硝化处理的污水进入由好氧池和外置式超滤膜分离系统组成的膜生物反应器(MBR)进行处理，处理后的清水进入中间水池，浓水部分回流至兼氧池，剩余部分排至浓水收集池;
二、反渗透深度处理
进入中间水池中的污水经过增压泵引入反渗透深度处理系统，所述的反渗透深度处理系统包括保安过滤器、高压泵和反渗透膜，在反渗透深度处理系统中，在压力的驱动下，除水分子外，水中其他离子和有机物绝大多数被截留在浓水侧，截留在浓水侧的浓水回流到中间水池，通过反渗透膜的淡水储存于淡水回用池，直接用于生产;
三、脱水处理
浓水收集池中的污水，经过混凝沉淀处理，然后经过提升泵进入脱水装置脱水，脱出的清水回流至中间水池继续进行处理，脱水后的污泥质量含水率小于60%，填埋处理或送好氧堆肥厂进行堆肥。
本发明所述的管式膜的材质是有机聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯或无机陶瓷。
本发明所述的管式膜膜管内径为5-20mm。
本发明所述的管式膜的膜孔孔径为20～200nm。
本发明所述的污水收集池一中装有潜水搅拌装置，以便将污水混合均匀。
本发明所述的所述的烟气废水为湿法烟气处理产生的废水。
本发明所述的污水收集池三中装有潜水搅拌装置，以便将污水混合均匀。
本发明所述的厌氧池安装升流式厌氧生物反应器。
本发明所述的反渗透深度处理系统设计的水回收率为60%～90%，选择反渗透膜的脱盐率为99%以上。
本发明所采用的主要设施及设备包括：污水收集池一、污水收集池二、污水收集池三、混凝池一、混凝池二、管式膜、中间水池、垃圾渗滤液调节池、升流式厌氧生物(UASB)反应器、兼氧池(A段)、膜生物反应器(MBR)、反渗透深度处理系统(RO)和压滤装置等。其中污水收集池一、污水收集池二、污水收集池三、混凝池一、混凝池二、中间水池、垃圾渗滤液调节池、升流式厌氧生物反应器(UASB)、兼氧池、好氧池采用钢筋混凝土结构，反应池外部做防渗处理，内部做防水处理;
综合污水处理设备其连接顺序为：分四路连接：第一路生活污水：集水井一通过管道连接污水收集池一，污水收集池一通过管道连接混凝池一，混凝池一通过管道连接管式膜，管式膜通过管道一路连接中间水池，管式膜通过管道另一路连接浓水收集池，浓水收集池通过管道连接脱水装置;第二路烟气污水：集水井二通过管道连接污水收集池二，污水收集池二通过管道连接中和沉降池，中和沉降池通过管道连接混凝池二，混凝池二通过管道连接管式膜;第三路生活污水：格栅一通过管道连接污水收集池三，污水收集池三通过管道连接兼氧池，兼氧池通过管道连接好氧池，好氧池通过管道连接外置式超滤膜分离系统，外置式超滤膜分离系统一路连接中间水池，另一路连接浓水收集池，中间水池连接反渗透装置，反渗透装置连接淡水回用池;第四路垃圾渗透液：格栅二通过管道连接调节池，调节池连接混凝池三，混凝池三连接初沉池，初沉池连接厌氧池，厌氧池连接兼氧池。
本发明的具体处理步骤如下：
1、锅炉排污水、循环冷却系统排污水、车间排污水首先排入锅炉、冷却塔、车间附近的集水井，通过潜污泵提升至污水收集池一，然后通过提升泵将污水打入混凝池一，向混凝池一中添加NaOH、聚合硫酸铝，利用搅拌器充分搅拌反应，然后利用提升泵送入管式膜4进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，膜的出水SS为0mg/L，膜的产水率为95%，膜出水进入中间水池，浓水进入浓水收集池。
2、烟气废水，进入污水收集池二，在中和池中通过加Ca(OH)2中和烟气废水，并使废水中的大部分重金属形成沉淀物，加入有机硫化物使大部分重金属形成沉淀物，在混凝池B10中FeClSO4使沉淀浓缩成为污泥，然后利用管式膜进行固液分离，去除固体悬浮物和杂质，膜的出水SS为0mg/L，膜的产水率为95%，膜出水进入中间水池，浓水进入浓水收集池。
3、普通生活排水经格栅一、卫生间的生活污水经化粪池、食堂的污水经隔油池气浮预处理后，进入污水收集池三，然后利用提升泵泵至渗滤液处理系统的兼氧池。
4、垃圾渗滤液首先经过格栅二、混凝池三、初沉池，以除去大颗粒杂物。垃圾渗滤液处理水经过格栅二后，用混凝沉淀去除大部分的悬浮物。然后进入厌氧池，厌氧反应采用升流式厌氧生物反应器(UASB)，污水自下而上通过升流式厌氧生物反应器(UASB)。UASB底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。 因水流和气泡的搅动， UASB之上有一个污泥悬浮层。UASB上部有设有三相分离器，用以分离硝化气、硝化液和污泥颗粒。硝化气自UASB顶部导出;污泥颗粒自动滑落沉降至UASB底部;消化液从澄清区出水。厌氧污泥浓度可达20～30g/L，化学耗氧量的容积负荷为25～35kg/m3·d。在厌氧池中COD的去除率可以达到60~70%，厌氧池出水进入兼氧(A段)+膜生物反应器处理系统(MBR)。
5、将经过预处理的生活污水和渗滤液继续进行兼氧池(A段)+膜生物反应器(MBR)处理。这段由兼氧池(A段)和膜生物反应器(MBR)系统组成，简称A+MBR系统，MBR系统包括好氧生化反应段和外置式超滤膜分离系统，由于超滤膜分离系统超强的截留能力，MBR系统有远高于普通生化系统的活性污泥浓度及泥龄，在本发明中，A+MBR系统有机污染物去除及去除氨氮的主要场所。A+MBR系统参数选取的特点是，兼氧池溶解氧浓度小于0.5mg/L，MBR系统污泥浓度可达10～15g/L，好氧池溶解氧浓度2～4mg/L，更高的硝化液回流比(可达20Q以上)及较小的COD、氨氮负荷(一般不高于0.04kgNH3-N/kgMLSS·d)。A+MBR系统可以去除95%以上的硝酸盐、亚硝酸盐、有机物，处理后的超滤膜出水进入中间水池，浓水部分回流至兼氧池，剩余部分排至浓水收集池。
6、中间水池中的污水经过增压泵进入反渗透深度处理系统，采用一级两段式设计，产水率80%，脱盐率99.5%，有机物去除率大于95%。经过反渗透深度处理系统处理的水直接回用于冲厕、清洗车间、绿化、消防、干法烟气处理等，浓水回流到中间水池继续处理。
7、浓水收集池中的污水，加入碱、PAC等混凝剂进行混凝反应，然后经过提升泵进入板框压滤机，滤液回流至中间水池5继续进行处理，脱水后的污泥(含水率小于70%)送好氧堆肥厂进行堆肥。
本发明的有益效果是：
1、本发明将垃圾渗滤液和生活污水混合后进行兼氧、好氧处理，能有效降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N，均衡污水中污染物的比例，混合液生化性更好，出水水质更好;
2、本发明将预处理后的生产废水、生化处理后的垃圾渗滤液和生活污水进行联合深度处理，只需一套处理装置，节省投资费用;
3、本发明采用污水联合处理，可以有效降低进入反渗透系统的污水中的COD、重金属离子含量，能有效缓解反渗透膜堵塞问题，延长化学清洗频率、膜使用寿命。
4、本发明处理后的水符合GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求、GB/T18920-2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》要求，可以回用于冲厕、清洗车间、绿化、消防、干法烟气处理等。
5、本发明有效减少垃圾焚烧厂的污水排放量60%以上，实现企业节水的目标。
