申请日2012.05.21
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种垃圾渗滤液零排放回用处理方法，它联合静电水处理、电絮凝、三维电极反应器、电吸附、膜生物反应器和活性炭吸附六种方法，操作步骤为(1)垃圾渗滤液原液进入原水调节池;(2)原水调节池的出水通过静电水处理器;(3)静电水处理器的出水通过电絮凝反应器，反冲洗水回流至原水调节池;(4)电絮凝反应器出水进入三维电极反应器，反冲洗水回流至原水调节池;(5)三维电极反应器出水进入电吸附反应器，洗脱浓水进行浓缩蒸馏结晶处理;(6)电吸附反应器出水进入膜生物反应器，反应器出水进入活性炭吸附罐;活性炭吸附罐出水即可进行回用。该方法对垃圾渗滤液处理彻底、处理过程无二次污染、效率高、成本低。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：它综合利用静电水处理、电絮凝、三维电极反应器、电吸附、膜生物反应器和活性炭吸附六种方法，其操作步骤如下：
(1)垃圾渗滤液原液进入原水调节池以稳定水量和水质;
(2)将原水调节池的出水通过静电水处理器以分解其中难降解有机物;
(3)将静电水处理器的出水通过电絮凝反应器以去除悬浮固体和杂质，电絮凝反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(4)电絮凝反应器出水进入三维电极反应器以分解去除有机物、悬浮固体和氨氮，三维电极反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(5)将三维电极反应器出水进入电吸附反应器以除去盐分，电吸附反应器洗脱浓水进行浓缩蒸馏结晶处理;
(6)电吸附反应器出水进入膜生物反应器，膜生物反应器出水进入活性炭吸附罐;活性炭吸附罐出水即可进行回用。
2.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述原水调节池的池体用PE防腐材料制作，池体进水口设pH调节剂投加装置，用于调节水质水量和pH值。
3.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述静电水处理器高压直流电源输入电压220V交流电压，高压直流电源的输出电压为4-5kV直流电压，内管为聚四氟乙烯管，穿电压10kV。
4.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述电絮凝反应器金属电极采用铝板，电源为直流稳压电源，脉冲工作模式，工作电流电压为5V，工作电流为0.8A。
5.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述三维电极反应器采用常规砂滤池过滤反冲洗工作模式，电极间填充材料采用活性炭颗粒，粒径范围8-12mm，碳棒作为正负电极插入活性炭颗粒中，正负电极间距≧100mm，5V直流电源供电。
6.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述电吸附反应器采用电吸附反应器成套设备，正负电极为碳电极材料，工作电压为1.5V。
7.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述膜生物反应器选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，膜孔径0.2μm，截留分子量为6千至5万道尔顿。
8.根据权利要求1所述垃圾渗滤液零排放回用处理方法，其特征是：所述活性炭罐中采用椰壳活性炭颗粒作为吸附剂。
说明书
垃圾渗滤液零排放回用处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理方法，具体涉及垃圾渗滤液零排放回用处理方法。
背景技术
垃圾渗滤液是一种难处理的高浓度有机废水，其特点是水质水量波动大，成分复杂，有毒有害物质含量高。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(申欢，金奇庭，崔喜勤，等.上流式厌氧污泥床处理城市垃圾渗滤液的试验研究[J]. 环境污染治理技术与设备，2004，5(4)：1-5)。其中垃圾渗滤液的氨氮含量高，更难于处理。目前，渗滤液脱氮新技术的研究已成为国内外环境科学工作者极为关心的一项热门研究课题(张萍，刘强.生活垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液脱氮处理技术，2007, 15(1): 6-9)。
目前，垃圾渗滤液的处理技术可分为两大类：生物法和物理化学法。从众多研究实例看，以中和吹脱—生化法为主的工艺对渗滤液处理至符合有关排放标准较难，微生物对渗滤液中所含难降解有机质的降解能力很低，而吹脱出的氨若不回收，会带来二次污染。物理化学法主要包括反渗透、纳滤、超滤、超声波、光催化、化学氧化、活性炭吸附、混凝沉淀等。(杨飞黄，杨顺生，曹东梅，等.反渗透及其在城市垃圾渗滤液处理中的应用，2007, 33(3): 6-12)。
静电水处理技术是近几十年来发展起来的技术，并已在水处理中显现出了独特的性能。
在高压静电场的作用下，水中会产生一定量的活性氧和臭氧，它们均是强氧化剂，可以抑制、杀灭水中的细菌、藻类，对水进行消毒。同时静电活化水可使微生物细胞壁破裂，原生质流出，同样达到微生物灭活的效果。此外，该技术还具有阻止水垢生成的作用，该系统可以应用于工业锅炉、采暖锅炉、工业循环冷却系统等需要进行水处理的场合，将为用户带来良好的经济效益和社会效益(王硕和，高蒙，张晓民. 生活用水静电水处理技术研究[J]. 石家庄铁道学院学报，2002，15 (1)：23-30)。
电絮凝的应用已有较长的历史，在源水和多种行业废水处理中有着广泛的应用。(谢光炎，等. 废水净化的电化学方法进展[J]. 给水排水，1998，24(1)：64-68)电凝聚又称电絮凝，就是在外电压作用下，利用可溶性阳极产生大量阳离子，对胶体废水进行凝聚沉淀。通常选用铁或铝作为阳极材料。将金属电极(如铝)置于被处理的水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生氧化反应。产生的铝离子在水中水解、聚合，生成一系列多核水解产物而起凝聚作用，其过程和机理与化学混凝法基本相同。同时，在电凝聚器中阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可与废水中的污染物起还原反应，或生成氢气。在阳极上也可能有氧气放出。氢气和氧气以微气泡的形式出现，在水处理过程中与悬浮颗粒接触可获得良好的粘附性能，从而提高水处理效率。此外，在电流的作用下，废水中的部分有机物可能分解为低分子有机物，还有可能直接被氧化为二氧化碳和水而不产生污泥。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒被氢氧化铝吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离。总之，电凝聚处理原水和废水是多种过程的协同作用，污染物在这些作用下易被除去(甘莉，甘光奉. 电凝聚水处理技术的新进展[J]. 工业水处理，2002，22(5)：2-22)。
电吸附技术(electrosorption technology)，它是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其他带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术(陈兆林，孙晓慰，朱广东，等. 电吸附设备工作过程的研究[J]. 环境工程学报，2009，3(7)：11-14)。
在电化学反应器中，电极电位直接影响反应器的氧化-还原特性，进而影响废水处理的效果，而电极电位值又同时受到反应器结构、填料和极板材料、外加电压等因素的影响. 因此，三维电极反应器也出现了多种型式，如：在传统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料;用一定体积的规整填料代替传统二维电解槽电极中的一个电极;在反应器特定位置加入隔膜而衍生出的改进型反应器以及复三维电极反应器等。(范彬，曲久辉，刘锁祥，等. 复三维电极生物膜反应器脱除饮用水中的硝酸盐 [J]. 环境科学学报，2001，21(1)：39-43)
极板材料的使用也出现了发泡金属(李保山，牛玉舒，翟玉春. 发泡金属电极的宏观反应速率[J]. 化工学报，2001，52(7)：593-599)、微孔膨胀金属和球形颗粒固定床等。填充式三维群电极体系充分利用溶液在电极表面反应的特点，增大了溶液与电极的接触面，其粒子间距小，使物质传质效果极大改善，具有较高的电流效率和单位时空产率，大大提高了反应器的体积效率，提高污水处理效果，其应用也日益广泛，如工业废水中铜离子的去除、各种染料废水的处理、电镀废水的处理以及饮用水中硝酸盐的脱除等(谢建治，张书廷，赵新华. 不同因素对三维电极体系电极点位的影响[J]. 天津大学学报，2005，38(7)：1-7)。
与生化法相比, 膜分离技术受原水水质的变化影响小，能够保持出水水质稳定, 在垃圾渗滤液等高浓度、难降解废水的处理中具有明显的优势;国外垃圾渗滤液膜处理工艺已经相当成熟, 并得到广泛的应用。国内近年来也陆续开展了膜处理垃圾渗滤液的相关研究，北京、上海、重庆等城市也已将膜工艺实际应用于垃圾渗滤液的处理, 并取得了较好的处理效果(武江津, 刘桂中, 孙长虹.膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用[J]，膜科学与技术，2007，27(6):2-5)。
以上方法虽然各有其特点，对处理废液中某一针对性污染物具有良好效果，但对于处理成分复杂、有机物含量高、水质水量波动大、有毒有害物质尤其是氨氮含量高的垃圾渗滤液来说，不论哪种方法均不能对其处理彻底，无法处理到零排放回用的程度。
发明内容
本发明的目的旨在对成分复杂、有机物含量高、水质水量波动大、有毒有害物质尤其是氨氮含量高的垃圾渗滤液提供一种处理彻底、处理过程无二次污染、效率高、成本低的垃圾渗滤液零排放回用处理方法。
为实现以上目的，本发明垃圾渗滤液零排放回用处理方法综合利用静电水处理、电絮凝、三维电极反应器、电吸附、膜生物反应器和活性炭吸附六种方法，其操作步骤如下：
(1)垃圾渗滤液原液进入原水调节池以稳定水量和水质;
(2)将原水调节池的出水通过静电水处理器以分解其中难降解有机物;
(3)将静电水处理器的出水通过电絮凝反应器以去除悬浮固体和杂质，电絮凝反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(4)电絮凝反应器出水进入三维电极反应器以分解去除有机物、悬浮固体和氨氮，三维电极反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(5)将三维电极反应器出水进入电吸附反应器以除去盐分，电吸附反应器洗脱浓水进行浓缩蒸馏结晶处理。
(6)电吸附反应器出水进入膜生物反应器，膜生物反应器出水进入活性炭吸附罐;活性炭吸附罐出水即可进行回用。
所述原水调节池的池体用PE防腐材料制作，在池体的进水口设pH调节剂投加装置，用于调节水质水量和pH值。
所述静电水处理器高压直流电源输入电压220V交流电压，高压直流电源的输出电压为4-5kV直流电压，内管为聚四氟乙烯管，击穿电压10kV。
所述电絮凝反应器金属电极采用铝板，电源为直流稳压电源，脉冲工作模式，工作电流电压为5V，工作电流为0.8A。
所述三维电极反应器采用常规砂滤池过滤反冲洗工作模式，电极间填充材料采用活性炭颗粒，粒径范围8-12mm，碳棒作为正负电极插入活性炭颗粒中，正负电极间距≧100mm，5V直流电源供电。
所述电吸附反应器采用电吸附反应器成套设备，正负电极为碳电极材料，工作电压为1.5V。
所述膜生物反应器选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，膜孔径0.2μm，截留分子量为6千至5万道尔顿。
所述活性炭罐中采用椰壳活性炭颗粒作为吸附剂。
与传统采用物化和生化处理工艺的处理方法比较，本发明具有以下显著优点和效果：
1、本发明工艺方法不需要添加化学药剂，仅消耗电能，无二次污染，大幅度降低其处理成本。
2、本发明工艺无需反渗透膜除盐，可大幅度降低投资成本和膜更换费用，具有明显的经济效益。
3、垃圾渗滤液经本发明技术处理后可实现废水的生产工艺现场回用，产水率高，节约大量水源。
4、利用本发明处理垃圾渗滤液时处理时间短，效率高，处理设备少，占地小，投资省。
5、本发明工艺方法可实现垃圾渗滤液零排放回用，实现不向环境中排放有毒物质，保护生态环境，为垃圾渗滤液资源化解决了关键性技术难题。
四、具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明垃圾渗滤液零排放回用处理方法作进一步详细说明。
本发明垃圾渗滤液零排放回用处理方法综合利用静电水处理、电絮凝、三维电极反应器、电吸附、膜生物反应器和活性炭吸附六种方法，具体处理步骤如下：
(1)垃圾渗滤液原液进入原水调节池以稳定水量和水质;
(2)将原水调节池的出水通过静电水处理器以分解其中难降解有机物;
(3)将静电水处理器的出水通过电絮凝反应器以去除悬浮固体和杂质，电絮凝反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(4)电絮凝反应器出水进入三维电极反应器以分解去除有机物、悬浮固体和氨氮，三维电极反应器反冲洗水回流至原水调节池;
(5)将三维电极反应器出水进入电吸附反应器以除去盐分，电吸附反应器洗脱浓水进行浓缩蒸馏结晶处理。
(6)电吸附反应器出水进入膜生物反应器，膜生物反应器出水进入活性炭吸附罐;活性炭吸附罐出水即可进行回用。
本发明所涉及的主要处理设备是：原水调节池、静电水处理器、电絮凝反应器、三维电极反应器、电吸附反应器、膜生物反应器、活性炭吸附罐。其中：
原水调节池的池体为PE防腐材料，在池体的进水口预设pH调节剂投加装置，用于调节水质水量和pH值。
静电水处理器型号为ESC-100型，生产厂家为南京市浦口区南大水处理设备有限公司，该静电水处理器高压直流电源输入电压220V交流电压，高压直流电源的输出电压为4-5kV直流电压，水处理器外管内径150mm，水处理器外管长度1.2米;内管为聚四氟乙烯管，其外径110mm，击穿电压10kV，抗拉强度19.6MPa，断裂延伸率≥250%;水处理器进水口直径76.2mm，出水口直径101.6,电耗15W，连续运行方式，最大流量10t/h，外形尺寸1200×280×450。
电絮凝反应器采用铝板，电源为直流稳压电源，脉冲工作模式，工作电流电压为5V，工作电流为0.8A;该反应器为型号LW3J20型，生产厂家为为上海力友电气有限公司。
三维电极反应器采用常规砂滤池过滤反冲洗工作模式，电极间填充材料采用活性炭颗粒，粒径范围8-12mm，碳棒作为正负电极插入活性炭颗粒中，正负电极间距不小于100mm，5V直流电源供电，该反应器为型号为LW6J10型，生产厂家为为上海力友电气有限公司。
电吸附反应器采用电吸附反应器成套设备，正负电极为碳电极材料，工作电压为1.5V，处理水量为1t/d，该反应器为型号为DLT-DX，生产厂家为丽水德力通水务设备制造有限公司。
膜生物反应器选用幕帘式聚丙烯中空纤维膜片，膜孔径0.2μm，截留分子量为6千至5万道尔顿，出水量1t/d，型号为HQM-MBR专用膜片，生产厂商为杭州浙大泓泉环境工程有限公司。
活性炭罐中采用椰壳活性炭颗粒作为吸附剂，活性炭罐型号为KQSEI-35型，生产厂家为龙岩市康琦环保科技有限公司。
