申请日2012.05.09
公开(公告)日2012.08.29
IPC分类号C02F9/14; C02F1/463; C02F1/66; C02F1/20; C02F1/24; C02F1/44
摘要
本发明涉及一种垃圾渗滤液的综合处理方法，步骤是⑴泡沫分离预处理;⑵混凝沉淀预处理;⑶微滤、超滤处理;⑷气态膜分离处理;⑸生化处理。本发明对垃圾渗滤液采用混凝沉淀和泡沫分离预处理，使垃圾渗滤液中大部分金属离子、浮油、表面活性剂、和部分有机物被去除，同时降低了渗滤液中的COD和色度;微滤、超滤过程除去预处理后渗滤液中的悬浮物、大分子物质等，料液澄清，不易堵塞、污染气态膜，保障了后续工艺中气态膜的长期操作稳定性;稳定气态膜过程高效脱除渗滤液中的氨氮，并能根据需要调整氨氮脱除率，可使废水中具有最佳的氮碳比，保证后续生化系统的顺利运行。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：步骤是：
⑴泡沫分离预处理：
在泡沫分离塔进行，渗滤液原水从泡沫分离塔顶部进入，从泡沫分离塔底部出水;气体 从泡沫分离器底部通气，顶部出泡沫，气体流量与废水的流量比控制在12∶1-8∶1之间;
⑵混凝沉淀预处理：
在混凝沉淀池进行，采用氧化钙或氢氧化钙为混凝剂，用量为10-25kg/吨渗滤液原水， 混凝阶段需要搅拌5-15分钟，静置1-4个小时;
⑶微滤、超滤处理：
在微滤、超滤器内进行;
⑷气态膜分离处理：
在气态膜分离装置上用酸吸收液进行脱氨处理，气态膜分离装置包括中空纤维微孔疏水 膜制得的管壳型膜组件、中空纤维微孔超强疏水膜制得的管壳型膜组件、带有超薄涂层的中 空纤维微孔疏水膜制得的管壳型膜组件和含有双套中空纤维微孔疏水膜的新型管壳式膜组 件;
⑸生化处理：
采用厌氧/好氧SBR生化池生化处理脱氨后的垃圾渗滤液。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述步骤⑴也采用 气浮方式进行预处理。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述步骤⑵的混凝 沉淀预处理采用电絮凝技术处理，但在进行稳定气态膜法脱氨氮前，需要用氧化钙、氢氧化 钙或氢氧化钠将垃圾渗滤液的pH值提高至11.5以上。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述步骤⑷中脱氨 所用酸吸收液的pH<2，所述酸为硫酸、磷酸、盐酸、硝酸中的任意一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述步骤⑷中稳态 气膜法脱氨过程使用的管壳型膜组件为组件中带有中心管液体分布器的管壳型膜组件。
6.根据权利要求1或5所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述管壳型膜 组件所用的中空纤维微孔疏水膜包含两种型式，一种为壳体内装填散装的膜丝;另一种是壳 体内装填编织的膜丝。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述步骤⑷中稳定 气态膜法脱氨所用的膜是微孔、疏水或超疏水的中空纤维膜，膜材料为聚丙烯、聚乙烯、聚 偏氟乙烯、聚四氟乙烯的一种或者几种的混合物，或与其它比PTFE疏水性更强的高分子化 合物的混合物。
8.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于：所述中空纤维微孔疏 水膜的材质为高分子非极性材料，高分子材料是PP、PE、PVDF或PTFE中的一种或两种以 上的混合物，或与超疏水的高分子化合物的混合物。
说明书
一种垃圾渗滤液的综合处理方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及垃圾渗滤液，尤其是一种垃圾渗滤液的综合处理方 法。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾填埋和堆放过程中，由于垃圾中有机物质分解产生的液体在外来水分 (包括大气降水、地表水、地下水)的淋冲浸泡下产生的。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高 浓度废水，含有大量有机物、植物性营养物(含氮为主)、无机离子以及重金属离子等物质， 具有色度深、有机物含量高、氨氮含量高、水质复杂、水质随场龄变化等特点。垃圾渗滤液 的水质通常可根据填埋场的“年龄”分为两类：一类是“年轻”填埋场(五年以下)的渗滤 液，其特点是氨氮浓度高，一般在1000mgL左右;COD和BOD5浓度高，COD约 20000~30000mg/L，BOD5约10000~20000mg/L，BOD5/COD比值一般为0.5～0.7，C/N较高， 可生化性良好;挥发性脂肪酸(VFA)、金属含量较高;另一类是填埋时间在5年以上的比较 “年老”的垃圾填埋场产生的渗滤液，其特点是pH值升高并趋于弱碱性，BOD5、COD相对 较低，COD约10000~15000mgL，BOD5约1000~2000mgL，BOD5/COD值一般在0.1以下， 氨氮浓度高，约2000~3000mg/L。高浓度的氨氮降低了微生物的活性，不仅增加了渗滤液生 物处理系统的负荷，也严重抑制、破坏其氧化作用，并且随着填埋时间的延长，渗滤液中的 COD呈下降趋势，一定时间后，会出现C/N小于3的情况，造成微生物营养比例严重失调， 严重影响后续生物处理系统的正常运行。
垃圾渗滤液常规的生化处理包括好氧处理、厌氧处理或者两者结合处理的方法，常用完 全生物厌氧后接A/O(缺氧/好氧)工艺，它具有处理效果好、脱氮效率高、运行成本低等优 点，是目前用得最多，也最为有效的处理方法。但生化进水氨氮浓度不能太高，污水中的氨 氮浓度越高，对微生物活性的抑制作用就越强。已有资料表明，在温度为15℃和pH值为8 的条件下，当总的氨氮浓度超过200mgL时，其中有6%的氨氮为NH3的形态，此时氨氮将 破坏微生物的氧化作用，使微生物活性受到抑制。有关试验表明：氨氮浓度为1600mg/L时， 厌氧污泥的相对活性只有59%，污泥活性受到中度抑制。当进水氨氮浓度大于3000mg/L时， 污泥活性出现重度抑制，几乎没有生物活性，由此可见，氨氮过高将威胁到生物系统的安全 运行。所以，对于含高浓度氨氮的垃圾渗滤液，在进行生物处理前，有必要进行预处理除氨， 以保证后续生化处理的正常运行，确保最终处理出水达标。
通过检索，发现如下四篇与本专利申请相关的公开专利文献：
1、一种垃圾渗滤液处理方法(CN101428938)，先后包括絮凝沉淀预处理、水解预酸化 处理、厌氧处理、包括有短程硝化反硝化和二次反硝化硝化的好氧处理、膜分离处理以及氧 化絮凝处理。
2、一种垃圾渗滤液处理工艺(CN101671095)，垃圾渗滤液经调节池均化水质后，然后 进入混凝沉淀池，然后进行加碱脱氨，再经泵提升至UASB+AF池，去除大量有机物，出水 再与原污水厂处理后的污水共同进入填料式A/O池，去除难降解的有机物和氨氮，后流经二 沉池出水后再进入高级氧化系统，进行深度氧化，然后进入曝气生物滤池，再经砂滤系统处 理后进入膜处理系统，最终保证出水水质稳定达标。
3、一种膜生物反应器处理垃圾渗滤液的设备(CN2878369)，包括膜生物反应器，膜生 物反应器包括悬浮生长物反应腔、与悬浮生长物反应腔邻接的膜分离处理腔以及通过管路与 膜分离处理腔相连的出水水泵，悬浮生长物反应腔的腔壁上设有进水口，悬浮生长物反应腔 内设有曝气系统和给水水泵，与给水水泵相连的管路伸至膜分离处理腔中，膜分离处理腔内 设有微滤膜组，微滤膜组通过管路与膜分离处理腔外的出水水泵相连。
4、一种垃圾渗滤液深度处理工艺方法(CN102086075A)进水为垃圾渗滤液经过生化处 理后的出水，方法主要包括混凝沉淀池、氧化池、厌氧生物滤池、膜处理设备，工艺步骤： (1)通过混凝沉淀来去除部分有机物，降低色度;(2)通过臭氧等组成的氧化剂进一步去除难降 解的、不可生化的有机物，并提高出水的可生化性;(3)通过厌氧滤池来去除渗滤液中的SS、 有机物和硝氮;(4)通过膜分离技术来保证整套系统出水的稳定性并达到排放标准，可回用。
通过技术特征对比，上述四篇公开专利文献与本专利申请有本质的不同，上述专利所言 的膜分离处理指的是用反渗透过程处理垃圾渗滤液，尚存在反渗透浓缩液的进一步处理问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种垃圾渗滤液的综合处理方法，该方 法可以有效去除垃圾渗滤中的重金属离子、氨氮和COD，最终实现垃圾渗滤液的达标排放。
本发明实现目的的技术方案是：
一种垃圾渗滤液的综合处理方法，步骤是：
⑴泡沫分离预处理：
在泡沫分离塔进行，渗滤液原水从泡沫分离塔顶部进入，从泡沫分离塔底部出水;气体 从泡沫分离器底部通气，顶部出泡沫，气体流量与废水的流量比控制在12∶1-8∶1之间;
⑵混凝沉淀预处理：
在混凝沉淀池进行，采用氧化钙或氢氧化钙为混凝剂，用量为10-25kg/吨渗滤液原水， 混凝阶段需要搅拌5-15分钟，静置1-4个小时;
⑶微滤、超滤处理：
在微滤、超滤器内进行;
⑷气态膜分离处理：
在气态膜分离装置上用酸吸收液进行脱氨处理，气态膜分离装置包括中空纤维微孔疏水 膜制得的管壳型膜组件、中空纤维微孔超强疏水膜制得的管壳型膜组件、带有超薄涂层的中 空纤维微孔疏水膜制得的管壳型膜组件和含有双套中空纤维微孔疏水膜的新型管壳式膜组 件;
⑸生化处理：
采用厌氧/好氧SBR生化池生化处理脱氨后的垃圾渗滤液。
而且，所述步骤⑴也采用气浮方式进行预处理。
而且，所述步骤⑵的混凝沉淀预处理采用电絮凝技术处理，但在进行稳定气态膜法脱氨 氮前，需要用氧化钙、氢氧化钙或氢氧化钠将垃圾渗滤液的pH值提高至11.5以上。
而且，所述步骤⑷中脱氨所用酸吸收液的pH<2，所述酸为硫酸、磷酸、盐酸、硝酸中 的任意一种或其混合物。
而且，所述步骤⑷中稳态气膜法脱氨过程使用的管壳型膜组件为组件中带有中心管液体 分布器的管壳型膜组件。
而且，所述管壳型膜组件所用的中空纤维微孔疏水膜包含两种型式，一种为壳体内装填 散装的膜丝;另一种是壳体内装填编织的膜丝。
而且，所述步骤⑷中稳定气态膜法脱氨所用的膜是微孔、疏水或超疏水的中空纤维膜， 膜材料为聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯的一种或者几种的混合物，或与其它比 PTFE疏水性更强的高分子化合物的混合物。
而且，所述中空纤维微孔疏水膜的材质为高分子非极性材料，高分子材料是PP、PE、 PVDF或PTFE中的一种或两种以上的混合物，或与超疏水的高分子化合物的混合物。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明对垃圾渗滤液采用混凝沉淀和泡沫分离预处理，使垃圾渗滤液中大部分金属离 子、浮油、表面活性剂、和部分有机物被去除，同时降低了渗滤液中的COD和色度;微滤、 超滤过程除去预处理后渗滤液中的悬浮物、大分子物质等，料液澄清，不易堵塞、污染稳定 气态膜，保障了后续工艺中稳定气态膜的长期操作稳定性;稳定气态膜过程高效脱除渗滤液 中的氨氮，并能根据料液需要调整氨氮脱除率，可使废水具有最佳的氮碳比，保证后续生化 系统的顺利运行。
2、本发明在生化过程之前增加了稳定气态膜法脱氨氮过程，该过程能够有效去除垃圾渗 滤液中高浓度的氨氮，且不受垃圾渗滤液“年龄”的影响，氨氮去除率可达到90～99%，且 对环境没有二次污染。
3、本发明适用与垃圾填埋场的各个年龄段的渗滤液处理，均能实现达标排放，并且能耗 低，操作费用少，无二次污染，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的， 不能以此限定本发明的保护范围。
一种垃圾渗滤液的综合处理方法，步骤是：
⑴渗滤液原水的泡沫分离预处理：
在泡沫分离塔进行，渗滤液原水从泡沫分离塔顶部进入，从泡沫分离塔底部出水;气体 从泡沫分离器底部通气，顶部出泡沫，气体流量与废水的流量比可控制在12∶1～8∶1之间。泡 沫分离塔的处理能力可根据处理规模要求进行设计，处理量可大可小。
或者也可用气浮方式除去垃圾渗滤液中的浮油。
作用：以泡沫分离方式去除垃圾渗滤液中的表面活性物质、小分子量的蛋白质和浮油等， 提高渗滤液的表面张力，同时也降低了垃圾渗滤液的COD。
⑵渗滤液原水的混凝沉淀预处理：
在混凝沉淀池进行，采用氧化钙或氢氧化钙为混凝剂，根据垃圾渗滤液“年龄”的不同， 混凝剂的用量也不一样。当用市场销售的熟石灰做混凝剂时，用量为10-25kg/吨渗滤液原水， 混凝阶段需要搅拌5-15分钟，静置1-4个小时。混凝沉淀后有粗滤的设备时，可以减少静置 沉淀的时间，混凝沉淀的过程中不需要添加其它的辅助絮凝剂。
当采用电絮凝技术进行处理时，在进行稳定气态膜法脱氨氮前，需要用氧化钙、氢氧化 钙(熟石灰)或氢氧化钠将垃圾渗滤液的pH值提高至11.5以上;当采用氧化钙或氢氧化钙 为混凝剂进行处理时，在进行稳定气态膜法脱氨氮前，不需要提高垃圾渗滤液的pH值。
作用：混凝沉淀去除垃圾渗滤液中大部分的重金属离子，并把绝大部分铵根离子转化成 挥发性的游离氨分子，有效降低有机物的浓度，进而降低渗滤液的色度和COD，并提高垃圾 渗滤液的的pH值。
⑶微滤、超滤处理：
微超滤处理是在微滤、超滤器内进行，是现有技术，可根据废水实际处理量进行设计。
作用：滤除渗滤液中可能存在的悬浮物、胶体、大分子量物质等，使料液澄清后再进入 稳定气态膜过程，有助于防止稳定气态膜的污染，保障稳定气态膜组件的长期操作稳定性。
⑷气态膜分离处理：
采用稳定气态膜(型号规格：SQM-PP-Φ90×1100mm)法用酸脱除垃圾渗滤液中的高浓 度氨氮脱氨所用酸液的pH<2，酸可以是硫酸、磷酸、盐酸、硝酸中的任意一种或其混合物; 处理量可大可小，可根据实际处理量进行设计。稳定气态膜法脱氨过程在常温常压下操作， 直接用酸-碱中和的化学位做推动力，而且由于膜的吸收侧的游离氨的浓度为零，这提供了脱 氨过程的最大推动力，因而使得该脱氨过程无需热消耗，无需空气循环的电力，只需消耗少 量电力使废水和酸吸收液流过膜组件，操作费用低，副产品是有价值的铵盐。
稳态气膜法脱氨过程使用的多种膜设备构型包括中空纤维微孔疏水膜制得的管壳型膜组 件，中空纤维微孔超强疏水膜制得的管壳型膜组件，带有超薄涂层的中空纤维微孔疏水膜制 得的管壳型膜组件，和含有双套中空纤维微孔疏水膜的新型管壳式膜组件。
稳态气膜法脱氨过程使用的管壳型膜组件包含两种型式，一种为组件中带有中心管液体 分布器的管壳型膜组件;另一种是组件中不带有中心管液体分布器的普通型管壳型膜组件。
管壳型膜组件所用的中空纤维微孔疏水膜包含两种型式，一种为壳体内装填散装的膜丝; 另一种是壳体内装填编织的膜丝。
稳定气态膜法脱氨所用的膜是微孔、疏水或超疏水的中空纤维膜，膜材料为高分子非极 性材料，可以是聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等的一种或者几种的混合物，或 与其它比PTFE疏水性更强的高分子化合物的混合物。
脱除垃圾渗滤液中氨氮所用到的中空纤维微孔膜的材质为高分子非极性材料，高分子材 料可以是PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)中的 一种或两种以上的混合物，或与超疏水(比PTFE疏水性更强)的高分子化合物的混合物。
采用稳定气态膜法脱除垃圾渗滤液中的高浓度氨氮，氨氮脱除率为90～99%。
作用：去除垃圾渗滤液中高浓度的氨氮，去除率可达到90～99%，且对环境没有二次污 染，副产物是有价值的铵盐。经过氨氮脱除后的垃圾渗滤液可使废水具有最佳的氮碳比，保 证后续生化系统的顺利运行
⑸生化处理：
垃圾渗滤液采用厌氧/好氧SBR生化处理。厌氧/好氧SBR法生化处理脱氨后的垃圾渗滤 液，该方法抗冲击能力强，可根据水质的变化调整各阶段的运行时间，达到处理的最优化， 使出水最终达标国家一级排放标准。
经过泡沫分离和混凝沉淀后的垃圾渗滤液中的氨氮降至100ppm以下,COD值也下降为 原来的1/2左右，约为3000mg/L左右。
作用：进一步去除水中剩余的有机物和总氮等，使生化出水达到国家排放标准，经测试 可使废水中的COD降至100mg/L一下，总氮降至50mg/L以下。
下面通过具体实例来进一步确认本发明的先进性。
实例1：
某垃圾场渗滤液，黑色，微浊，水质为COD Cr5284mgL，氨氮2610mgL，表面张力 为42mN/m。先将垃圾渗滤液通过泡沫分离设备处理后，再将渗滤液原水加适量Ca(OH)2调 节pH至11.5，絮凝沉淀渗滤液中的金属离子，静置沉淀后取上清液，其颜色呈浅褐色。经 过这两步预处理后，垃圾渗滤液的水质为CODCr3128mgL，氨氮2179mg/L，表面张力为65 mN/m。
预处理后的垃圾渗滤液，经微超滤后进入稳定气态膜组件脱除其中的氨氮，用25%的稀 硫酸作为吸收剂，膜进口氨氮2179mg/L，膜出口氨氮70.1mgL，氨氮脱除率为96.78%。 副产物是15-30%的硫酸铵，进一步浓缩结晶后可用于做肥料。
脱氨后的垃圾渗滤液呈黄色，用硫酸调节pH至7后，进入厌氧/好氧SBR法生化处理系 统，处理后呈无色，澄清，CODCr、BOD、氨氮、总氮、总磷、金属离子含量等达到《生活 垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的排放标准。
实例2：
某垃圾场渗滤液，黑色，微浊，水质为CODCr5314mg/L，氨氮3159mgL，表面张力为 42mN/m。先将垃圾渗滤液通过泡沫分离设备处理后，再将渗滤液原水加适量Ca(OH)2调节 pH至11.0，絮凝沉淀渗滤液中的金属离子，静置沉淀后取上清液，其颜色呈浅褐色。经过预 处理后，水质为CODCr3042mg/L，氨氮2569mgL，表面张力为63mN/m。
预处理后的垃圾渗滤液，经微超滤后进入稳定气态膜组件脱除其中的氨氮，用25%的稀 硫酸作为吸收剂，膜进口氨氮2569mg/L，膜出口氨氮35.43mg/L，氨氮脱除率为98.62%。 副产物是15-30%的硫酸铵，进一步浓缩结晶后可用于做肥料。
脱氨后的垃圾渗滤液呈淡黄色，用硫酸调节pH至7后，进入厌氧/好氧SBR法生化处理 系统，处理后呈无色，澄清，CODCr、BOD、氨氮、总氮、总磷、金属离子含量等达到《生 活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的排放标准。
实例3：
某垃圾场渗滤液，黑色，微浊，水质为CODCr5358mg/L，氨氮3156mg/L，表面张力为 40mN/m。先将垃圾渗滤液通过泡沫分离设备处理后，再将此垃圾渗滤液原水采用电絮凝法 电解絮凝60分钟后，其颜色呈浅褐色，将垃圾渗滤液的pH值提高为12-13之间。经过预处 理后的垃圾渗滤液水质为CODCr2988mg/L，氨氮2689mg/L，表面张力为67mN/m。
垃圾渗滤液经微超滤后进入稳定气态膜组件脱除其中的氨氮，用25%的稀硫酸作为吸收 剂，膜进口氨氮2689mg/L，膜出口氨氮46.98mg/L，氨氮脱除率为98.25%。副产物是15-30% 的硫酸铵，进一步浓缩结晶后可用于做肥料。
脱氨后的垃圾渗滤液呈淡黄色，用硫酸调节pH至7后，进入厌氧/好氧SBR法生化处理 系统，处理后呈无色，澄清，CODCr、BOD、氨氮、总氮、总磷、金属离子含量等达到《生 活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的排放标准。
