申请日2015.01.13
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F3/02; C02F9/14
摘要
一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法，包括格栅、废水储罐、超声波电芬顿反应器、中间水储罐、超声波震动膜反应器、涡旋震动膜过滤系统依次连接，还包括有污泥脱水干化池，所述的污泥脱水干化池与涡旋震动膜过滤系统的涡旋节能热泵闪蒸器相连，并设有一回路与超声波震动膜反应器相接，其中：污水依次经过格栅、废水储罐、超声波电芬顿反应器、中间水储罐、超声波震动膜反应器、涡旋震动膜过滤系统进行氧化还原反应和过滤。本发明操作性强、再生循环利用率高，运行成本低。
权利要求书
1.一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法，包括格栅、废水储罐、超声波电芬顿反应器、中间水储罐、超声波震动膜反应器、涡旋震动膜过滤系统依次连接，还包括有污泥脱水干化池，所述的污泥脱水干化池与涡旋震动膜过滤系统的涡旋节能热泵闪蒸器相连，并设有一回路与超声波震动膜反应器相接，其特征是：所述的污水经过格栅进入废水储罐隔油隔渣预处理沉淀，由废水储罐将污水抽至超声波电芬顿反应器，进行高频超声波和电化学及等离子体催化氧化和自由基强氧化反应，并产生大量二氧化碳、氢气、中间胶体和泥渣，所述的污水经过过滤组件，其中中间胶体和泥渣经过滤流至初沉槽沉淀，所述的浮油及泥渣污水流向涡流分离器进行固液介质分离，固体泥渣沉淀于涡旋沉淀槽内，液体乳化油、悬浮物污水流至中间水储罐进行预沉淀，由中间水储罐抽至超声波震动膜反应器，进行超声波震动膜超滤分离，初步分离为澄清水和污水物质后流向涡旋纳膜、螺旋反渗透膜集成过滤系统，所述的澄清水和污水物质经过多级涡旋膜装置分离出污水物质、浓缩盐，所述的澄清水流向清水罐经臭氧(或二氧化氯设备)消毒后中水回用或达标排放，所述的污水物质沉淀于涡旋膜装置下，经过多级涡旋膜装置后流出浓缩液流向超声波电吸附器分三支路，所述的支路一为膜透过液产出清水流向清水罐，所述的支路二为膜浓缩液流向与超声波震动膜反应器的回路，同时设有一分支回流于超声波电吸附器脱盐循环重复分离，所述的支路三为含水分30-60%以下的膜浓缩液流向涡旋节能热泵闪蒸器进行低温太空蒸发，所述的膜浓缩液经过太空蒸发后的固体盐渣落到闪蒸器下结晶罐进行快速污泥脱水及干化、造粒生产生物质燃料和回收无机盐。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的超声波电芬顿反应器内设有内筒体和外筒体组件，所述的内筒体内部设有污水进水管和净化水排水管，所述的污水进水管下方依次安装有微孔曝气头、曝气供氧气口、空气搅拌口、倾斜安装的隔板和隔板上至少有一个以上的超声震子，所述的污水进水管上方由下往上依次设有整流多孔板、由两片耐腐、耐热、绝缘、改性塑料板固定的上下电极组总成及电极组总成之间阴阳极多孔板、顶密封盖上的等离子体发生器，在顶密封盖与上片塑料板之间的内筒体壁上设有均匀分布的多个排渣椭圆孔，所述的内筒体外壁与外筒体组件的内壁上设有环形的过滤组件，所述的外筒体组件顶部设有刮板的调速刮渣机，下部设有初沉槽、清水池和污泥浓缩池。
3.根据权利要求2所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的过滤组件由上往上分别为粗滤网、5MM粗滤砂、2MM细滤砂、0.5MM细滤砂、细滤网、细颗粒活性炭、双极电吸附碳纤维粒、细滤网。
4.根据权利要求1或2所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的涡流分离器设有沉淀筒、涡旋器、溢流堰和涡旋沉淀槽，所述的超声波电芬顿反应器外筒体组件顶部的溢流堰设有排渣和排油管，所述的排渣和排油管接入沉淀筒内，所述的沉淀筒上方连接涡旋器，所述的涡旋沉淀槽置于涡流分离器的底部。
5.根据权利要求2或4所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的超声波电芬顿反应器还设有污泥浓缩槽，所述的污泥浓缩槽与污泥浓缩池及涡旋沉淀槽的底部相接。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的废水储罐设有浮油浮渣收集器和浓缩油桶，所述的浮油浮渣收集器置于废水储罐内的水面上，并设有一管道与浓缩油桶相接，所述的废水油桶内还设有抽水泵，所述的抽水泵设有抽水管与超声波电芬顿反应器的污水进水管连接，所述的抽水管上设有两浮球开关及流量计。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的涡旋震动膜过滤系统设有至少一个涡旋纳滤膜装置、至少一个螺旋反渗透膜装置、超声波电吸附器、涡旋节能热泵闪蒸器和清水罐，所述的涡旋纳滤膜装置与螺旋反渗透膜装置相邻连接，并每个装置均设有一清水管道和浓缩液管道，所述的清水管道汇成一路连接清水罐，所述的最后一级螺旋反渗透膜装置的浓缩液管道接入超声波电吸附器的浓缩液入口。
8.根据权利要求7所述的一种垃圾压滤液综合废水处理设备，其特征是：所述的超声波电吸附器顶部设有一清水管道接入清水罐，底部设有一浓缩污泥管道与超声波震动膜反应器连接，所述的浓缩污泥管道还设有一风机，在风机后设有一分支回路接入超声波电吸附器的浓缩液入口，所述的超声波电吸附器还设有浓缩盐出口与涡旋节能热泵闪蒸器连接。
说明书
一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法
技术领域
本发明涉及垃圾废水(污水)的综合处理领域，特别是一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法。
背景技术
对生活垃圾压缩转运站压滤液和UF/NF/RO反渗透膜浓缩液的处理技术在我国几乎还是个“空白”。国内外多数教授、工程师、学者的研究及技术和设备的工程应用都投入到卫生垃圾填埋场和垃圾焚烧发电厂的生产实践上。通俗来讲，高难度高浓度垃圾渗滤液和膜浓缩液的处理技术大多采用物化+A/O生化+双膜工序的组合技术，处理效果基本可达到CB16998-2008表二中一级排放标准。该常规组合技术的缺点是占地面积大，产泥多，投资比高，膜污染严重(SDI<4)，膜易污染堵塞，膜污染后使膜产水量达不到设计的50%;膜系统不能稳定运行，酸、碱、清洗药剂耗费多，电能耗大，从而造成吨水运行费很高。新的强氧化技术：如超临界氧化、化学芬顿、微波、低温蒸发、蒸汽蒸发、真空热泵闪蒸、结晶、离心干燥、热解焚烧也在不断的在研究试验及应用中，由于设备造价高，吨水运行费用高，应用条件苛刻(要求一定的高温度、高压力、加药、PH条件瓶颈)，根据我国基本国情，企事业单位的技术和经济能力现状，新的强氧化技术推广困难。
基于高难度高浓度垃圾渗滤液、垃圾压缩液、膜浓缩液、工业高盐及高COD有机废水污染物质浓度高、污染物浓度变化幅度大、高含盐、高CAD、高氨氮、可生化性低(BOD/COD〈0.1)、水量少、生产时间间断、用地紧张的特点，采用以生化为主的组合技术不适用处理此类废水。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供操作性强、再生循环利用率高、运行成本低、节省运输成本的一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种垃圾压滤液综合废水处理设备及工艺方法，包括格栅、废水储罐、超声波电芬顿反应器、中间水储罐、超声波震动膜反应器、涡旋震动膜过滤系统依次连接，还包括有污泥脱水干化池，所述的污泥脱水干化池与涡旋震动膜过滤系统的涡旋节能热泵闪蒸器相连，并设有一回路与超声波震动膜反应器相接，其中：所述的污水经过格栅进入废水储罐隔油隔渣预处理沉淀，由废水储罐将污水抽至超声波电芬顿反应器，进行高频超声波和电化学及等离子体催化氧化和自由基强氧化反应，并产生大量二氧化碳、氢气、中间胶体和泥渣，所述的污水经过滤料,所述的滤料分三层，分别为含活性悬浮微孔滤材层、活性炭层、电吸附颗粒层，所述的中间胶体和泥渣经过滤流至初沉槽沉淀，所述的浮油及泥渣污水流向涡流分离器进行固液介质分离，固体泥渣沉淀于涡旋沉淀槽内，液体乳化油、悬浮物污水流至中间水储罐进行预沉淀，由中间水储罐抽至超声波震动膜反应器，进行超声波震动膜超滤分离，初步分离为澄清水和污水物质后流向涡旋纳膜、螺旋反渗透膜集成过滤系统，所述的澄清水和污水物质经过多级涡旋膜装置分离出污水物质、浓缩盐，所述的澄清水流向清水罐经臭氧(或二氧化氯设备)消毒后中水回用或达标排放，所述的污水物质沉淀于涡旋膜装置下，经过多级涡旋膜装置后流出浓缩液流向超声波电吸附器分三支路，所述的支路一为膜透过液产出清水流向清水罐，所述的支路二为膜浓缩液流向与超声波震动膜反应器的回路，同时设有一分支回流于超声波电吸附器脱盐循环重复分离，所述的支路三为含水分30-60%以下的膜浓缩液流向涡旋节能热泵闪蒸器进行低温太空蒸发，所述的膜浓缩液经过太空蒸发后的固体盐渣落到闪蒸器下结晶罐进行快速污泥脱水及干化、造粒生产生物质燃料和回收无机盐。
所述的污水进入超声波电芬顿反应器内先进行预处理，低频超声波溶解铁产生的二价铁离子与高频水解产生的H2O2 发生强列链式芬顿反应(即产生电Fenton反应)，超声波电芬顿产生的微细气泡可高效电气浮去除大部分废水中的悬浮物SS、重金属、胶体、油类、乳化油;链式芬顿反应使苯酚、杂环烃、多环芳香烃、腐殖酸、酮醚类、富里酸、肽类、嘧啶、吲哆、硫醇、樟脑油、呋喃、长链脂肪烃、脂肪酸、农药、卤化有机物、氨氮、烟碱、多氯联苯、枚瑰精、有机磷酸盐、硫化物废水、硝基笨、纤维素、蛋白体、生物酶、PVA聚乙烯醇开环断链，将高浓度高难度工业有机废水转化为低浓度易生物降解的低分子有机污水(葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸类低分子),解除工业废水毒性,使生化比由0.01提高到0.35-0.5以上.去除COD、TOC、BOD、臭气、色素、浊度，分离部分为微细微米气泡电气浮过滤器，采用微纳气泡及多介质重力分离过滤，设计滤速5m/h，既可利用其高速吸附去除废水中的有机物，亦具有生长生物膜的特性，进一步去除废水中的有机物。
所述的污水经过预处理后进入涡流分离器，利用液体做旋转运动时产生的旋涡作用分离液中固体杂质颗粒，在预处理的超声波作用下将垃圾压缩液的动植物油进行了破乳，其乳化液也在改造工序中去除。
所述的污水经过分离进入中间水储罐预沉淀后抽至超声波震动膜反应器，超声波震动膜反应器先采用高频超声波进行强氧化，然后采用低频超声波清洗和中频超声波水解交替作用。
高频超声波能使水中的空核泡内产生超临界氧化作用，空核泡与水接合面产生产生大量等离子体和自由基，如产生大量-00H，O和-OH自由基和活性氧原子O，H2O2,这样-OH自由基和H2O2，经高频尖端放电及超声波电解和溶解铁板产生大量二价铁离子，电解和高频尖端放电产生大量的二价铁离子和H2O2反应有强氧化性，能快速氧化、分解、清除污水中或膜孔内部附着的难降解难处理的惰性有机物，如腐殖酸、细菌分泌物、胞外酶、苯酚、纤维素、聚乙烯醇、环烷烃、杂环烃、卤代烃、油类、长碳链脂肪烃大分子有机物及胶体。
低频超声波和中频超声波定时交替作用快速冲击破碎结垢污泥，对膜组表面及膜孔内部支承层进行周期性振动空化清洗和定时热解强氧化、声流触变、强化冲洗，根据膜污染状况和水质信号，实时接收膜压力P,进水COD,产水量Q和水质MLSS,SDI反馈信号,调节超声波震动膜反应器的声功率、振动频率、声强、空化强度、空化扫描时间参数，使膜丝产生节涌流效应和提高膜的水力剪切强度，强化膜清洗，使膜水通量稳定，预防、控制膜组件的浓差极化和滤饼层的形成，防止吸附性污染和膜表面闭塞和孔堵塞。不需加药也可保证膜通量，在工序中完成膜组件清洗和膜浓液处理。
经过超声波震动膜反应器的污水流经涡旋震动膜过滤系统，所述的涡旋纳滤膜装置和螺旋反渗透膜装置过滤产生膜浓缩液，浓缩液经双极钛铱钌基碳纤维膜超声波电吸附器脱盐机，阴极采用钛铱钌基碳纤维滤料能吸附阳离子,通过钛铱钌基碳纤维双极膜能去除废水中的氨离子NH4+、Fe3+、Pb2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Na+、Cu2+、Zn2+、 Mn2+等重金属离子，去除废水中的钙镁钠离子等进行软化兼淡化水质除盐;阳极采用采用钛铱钌基石墨微纳米孔膜作阳极能吸附阴离子，去除废水中的硫酸根离子SO42-、NO-、NO2-、CL-、CO32-、PO43-、F-、HS-，去除高难度工业氨氮废水硝酸根、亚硝酸根及脱除浓缩盐、氯离子、碳酸根、磷酸根离子。
作为本发明的进一步改进：所述的超声波电芬顿反应器内设有内筒体和外筒体组件，所述的内筒体内部设有污水进水管和净化水排水管，所述的污水进水管下方依次安装有微孔曝气头、曝气供氧气口、空气搅拌口、倾斜安装的隔板和隔板上至少有一个以上的超声震子，所述的污水进水管上方由下往上依次设有整流多孔板、由两片耐腐、耐热、绝缘、改性塑料板固定的上下电极组总成及电极组总成之间阴阳极多孔板、顶密封盖上的等离子体发生器，在顶密封盖与上片塑料板之间的内筒体壁上设有均匀分布的多个排渣椭圆孔，所述的内筒体外壁与外筒体组件的内壁上设有环形的过滤组件，所述的外筒体组件顶部设有刮板的调速刮渣机，下部设有初沉槽、清水池和污泥浓缩池。
作为本发明的进一步改进：所述的过滤组件由上往上分别为粗滤网、5MM粗滤砂、2MM细滤砂、0.5MM细滤砂、细滤网、细颗粒活性炭、双极电吸附碳纤维板、细滤网。
作为本发明的进一步改进：所述的涡流分离器设有沉淀筒、涡旋器、溢流堰和涡旋沉淀槽，所述的超声波电芬顿反应器顶部的溢流堰设有排渣和排油管，所述的排渣和排油管接入沉淀筒内，所述的沉淀筒上方连接涡旋器，所述的涡旋沉淀槽置于涡流分离器的底部。
作为本发明的进一步改进：所述的超声波电芬顿反应器还设有污泥浓缩槽，所述的污泥浓缩槽与污泥浓缩池及涡旋沉淀槽的底部相接。
作为本发明的进一步改进：所述的废水储罐设有浮油、浮渣收集器和浓缩油桶，所述的浮油、浮渣收集器置于废水储罐内的水面上，并设有一管道与浓缩油桶相接，所述的废水油桶内还设有抽水泵，所述的抽水泵设有抽水管与超声波电芬顿反应器的污水进水管连接，所述的抽水管上设有两浮球开关及流量计。
作为本发明的进一步改进：所述的涡旋震动膜过滤系统设有至少一个涡旋纳滤膜装置、至少一个螺旋反渗透膜装置、超声波电吸附器、涡旋节能热泵闪蒸器和清水罐，所述的涡旋纳滤膜装置与螺旋反渗透膜装置相邻连接，并每个装置均设有一清水管道和浓缩液管道，所述的清水管道汇成一路连接清水罐，所述的最后一级螺旋反渗透膜装置的浓缩液管道接入超声波电吸附器的浓缩液入口。
作为本发明的进一步改进：所述的超声波电吸附器顶部设有一清水管道接入清水罐，底部设有一浓缩污泥管道与超声波震动膜反应器连接，所述的浓缩污泥管道还设有一风机，在风机后设有一分支回路接入超声波电吸附器的浓缩液入口，所述的超声波电吸附器还设有浓缩盐出口与涡旋节能热泵闪蒸器连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明工艺操作性强，再生循环利用率高，运行成本低、节省运输成本，并从垃圾上料采用臭氧杀菌消毒，去除异味，净化环境卫生;真正实现“减量化、资源化、无害化”目标。出水安全性高且经济有效，大大扩大了废水资源再生利用的适用范围
2.超声波电芬顿反应器通过PLC电脑自动控制，只需一人兼管，不需专人管理，又因不需投加任何药剂，所以运行费用主要为电费及LC1\LC2填料、钛铱钌基碳纤维双极膜拆换费。同时涡旋分离器结构简单、使用灵活方便。
3.超声波震动膜反应器及涡旋震动膜过滤系统处理单元水力停留时间大大缩短，结构紧凑、占地面积小。模块式设计，具有灵活性，易于扩容和从传统工艺改进。同时膜表面定时在线低频超声波强化清洗,不易堵塞，膜清洗速度快,间隔时间长且方式简单易行，膜组件结构设计为易拆洗结构, 膜组件、超声波震板可分别取出，使运营维护方便简洁，提高设备运行效率。
