申请日2012.03.23
公开(公告)日2013.09.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：在常规垃圾渗滤液处理工艺的基础上进行了如下改进：增加了超滤出水回流系统，包括超滤出水向调节池、厌氧池、反硝化池、硝化池的回流四个部分;增加了超滤浓缩污泥向厌氧池和向调节池回流两个部分;增加了超越管路系统，使渗滤液原液直接超越进反硝化池;增设模糊控制系统。本专利实施的有益效果是，通过灵活调控系统内各工艺段的大范围自我循环，可有效减少有机负荷大幅波动对系统的冲击，保障系统的长期稳定运行，实现垃圾渗滤液处理工艺的自适应功能;同时，还可起到适当减小各反应器结构尺寸、节省基建投资和运行成本、有效消除硝化池内泡沫等效果。
权利要求书
1.本发明公开了一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：在常规垃圾渗 滤液处理工艺的基础上，增加了超滤出水回流系统;对超滤浓缩污泥回流系统进行了改进， 增加了超滤浓缩污泥向厌氧池和向调节池回流两个部分;增加了超越管路系统，使渗滤液原 液直接超越进反硝化池;增设了模糊控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：超滤 出水回流系统分别包括超滤出水回流向调节池、厌氧池、反硝化池、硝化池的管路;超滤出 水回流系统的设计可有效降低各工艺段的进水有机负荷，减轻高有机负荷对系统的冲击，从 而可以适当减小反应器结构尺寸，节省基建、设备成本和系统运行成本;可有效减轻氨氮、 重金属等对厌氧系统、硝化系统的毒性抑制作用，从而保证生化反应系统良好的处理效果; 对减少、消除硝化池内的泡沫有一定的作用。
3.根据权利要求1所述的一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：超滤 浓缩污泥回流系统部分包括：在常规超滤浓缩液回流管路的基础上分别增加超滤浓缩污泥回 流向调节池和厌氧池的管路;超滤浓缩液经消泡后回流至厌氧池有利于厌氧污泥浓度的增加， 提高厌氧反应器的处理效率;超滤浓缩液回流至调节池，可实现调节池的预厌氧效果、增强 调节池的水解酸化作用，有效降低高有机负荷对系统冲击。
4.根据权利要求1所述的一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：超越 管路系统，既可在不增加系统总处理负荷的情况下，垃圾渗沥液原液自调节池前超越进反硝 化池，快速补充反硝化池内的碳源，有效应对系统进水浓度突然过低、厌氧效果过好等原因 引起的反硝化池、硝化池内C/N比失调等状况，使系统在有机负荷突然降低时稳定运行;又 可实现厌氧与好氧的单独或联动调试。
5.根据权利要求1所述的一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：模糊 控制系统包括模糊控制PLC系统、高浓度在线COD/氨氮分析仪、低浓度在线COD/氨氮分析 仪、自动巡回取样装置及相应的取样管路;通过模糊控制PLC系统，分析在线COD/氨氮分 析仪反馈的监测数据，确定是否启用、如何启用超滤出水回流系统、超滤污泥回流系统和超 越管路系统，使进入各反应器的水质稳定在合理的范围内，有效减少有机负荷波动对系统的 冲击，实现垃圾渗滤液处理工艺的自适应功能。
说明书
一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺
技术领域
本发明涉及一种大循环自适应的垃圾渗滤液处理工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
垃圾在堆放、填埋过程中，会产生大量的渗滤液废水。这是一种高浓度有机废水，COD 浓度在30000～70000mg/L之间，氨氮浓度在600～3000mg/L之间，成分复杂、多变，处 理难度较大。且垃圾渗滤液的水质与水量都有一定的季节性特点，且变化幅度大，对处理 工艺的抗冲击负荷能力有着特别高的要求。
“调节池+厌氧+MBR+深度处理”是目前比较常见的一种垃圾渗滤液处理工艺，其中， 厌氧反应器，能够降解(分解)垃圾渗滤液中大部分复杂有机污染物，提高其可生化性。 渗滤液经厌氧处理之后，污染物浓度大为降低，但相对常规好氧反应器进水来说，有机物 浓度仍然偏高。MBR(即膜生化反应器，包括：缺氧反硝化+好氧硝化+超滤膜过滤三个工 艺段)，以超滤膜的截流作用代替常规活性污泥法中二沉池的沉淀功能，使活性污泥得以 在硝化池中充分保留，并保持相对较高的污泥浓度，能够有效降解、去除来自厌氧池的垃 圾渗滤液中低分子有机污染物。随着人们对环境质量要求的不断提高，国家对渗滤液的治 理排放提出了越来越严格的要求。很多场合，MBR出水仍不能达到排放要求，仍需进一步 深度处理，以更好地满足排放或回用要求。
常规的“调节池+厌氧+MBR+深度处理”处理工艺中，考虑到垃圾渗滤液中有机污染 物的浓度偏大，且水质、水量可能大幅波动，导致系统各工艺段运行工况容易随之出现大 幅波动，为了保证出水水质稳定、达标排放，传统的设计一般做如下处理：(1)利用厌氧 内循环，适当稀释厌氧进水浓度。(2)将相关工艺构筑物设计得比正常运行要求偏大、偏 多一些。但上述处理方法还是有一些缺陷，分析如下：
(a)即便在厌氧反应器成功启动，处理效果较好的情况下，渗滤液经厌氧处理后，有 机物浓度仍然较高，一般在2000～25000mg/L范围内，好氧反应器有机负荷仍然较高。另 外，虽然厌氧反应器适于处理高浓废水，但垃圾渗滤液有机物浓度已远远超过厌氧反应器 适宜处理的浓度范围。在这种情况下，由于厌氧反应器和好氧反应器的容积负荷都具有一 定的上限值，为了保证达标排放，只能靠增大反应器容积，延长水力停留时间来保证足够 的处理效果，增大容积意味着场地面积、设备投资、运行成本的增加。
(b)高氨氮浓度对厌氧微生物的抑制作用。
氨氮浓度在浓度较低(如50～200mg/L之间)时对厌氧微生物的生长有刺激作用，在 浓度较高(如1500～3000mg/L之间)时对厌氧微生物的生长则产生相反的抑制作用。垃 圾渗滤液高浓度氨氮的水质特点，使得厌氧反应器的启动变得非常漫长，启动之后也相对 较脆弱，而传统的厌氧内循环工艺，只能适度稀释COD浓度，不能稀释氨氮浓度，所以， 为应对较高的氨氮浓度，通常需要采取二级厌氧+好氧工艺，或者增设氨吹脱工艺段，从 而造成基建和设备费用增加，运行和处理成本升高。
(c)适量的活性污泥浓度和曝气量是好氧反应器运行良好的重要保证。有机负荷频繁 波动，容易造成丝状菌大量繁殖，如果出现渗滤液进水水质浓度下降很多而曝气量不及时 降低等情况下的过量曝气，则好氧池内极容易产生大量的泡沫，急剧产生的泡沫大量外溢 会引发环保事故。因此，好氧池的容积必须足够大，其成本也因此而增加。
本发明提供了一种改进型的具有自适应性的垃圾渗滤液处理工艺，可有效地应对垃圾 渗滤液中有机污染物浓度较高、波动较大且波动频繁的特点，无论渗滤液原液的有机污染 物浓度忽然偏高或者忽然偏低，本工艺方案都能实时调整并保持各工艺段有机负荷的相对 稳定，进而达到无需过大构筑物容积、减少基建投资、降低运行成本、稳定运行工况、提 高各工艺段的处理效率的效果。
发明内容
本发明的目的是针对垃圾渗滤液中有机污染物浓度波动较大且频繁的特点，提供一种 具有自适应性的垃圾渗滤液处理工艺改进方案，并在一定程度上减少建设和运行成本。也 就是说，本方案是一个在传统垃圾渗滤液处理工艺基础上针对水质波动巨大且频繁的特点 进行有效削峰去谷的改进型工艺方案。
常规垃圾渗滤液处理工艺，以“调节池+厌氧池+MBR生化反应器(由A/O+UF组成)” 为例，为了保证良好的运行处理效果，通常设置以下三个局部循环系统：(1)厌氧内循环： 将厌氧出水部分回流至进水管处，达到稀释进水COD浓度、提高厌氧上升流速的目的。(2) 污泥冷却循环系统：好氧微生物在氧化降解有机物过程中，释放大量热量。硝化罐泥水混 合液由污泥循环泵输入冷却塔，换热降温后按一定比例分别回流至反硝化池、硝化池。主 要为了降温。(3)超滤浓缩污泥回流系统：超滤浓缩污泥回流实现A/O硝化液内回流，主 要是为了保证脱氮效果。
本发明所采用的技术方案是在常规垃圾渗滤液处理工艺所含的三个局部循环系统的 基础上做了4个改进，形成渗滤液处理系统内的大跨度循环，以便应对渗滤液水质的波动、 实现渗滤液处理系统对水质水量波动的自适应性，在常规垃圾渗滤液处理工艺的基础上， 增加了超滤出水回流系统;对超滤浓缩污泥回流系统进行了改进，增加了超滤浓缩污泥向 厌氧池和向调节池回流两个部分;增加了超越管路系统，使渗滤液原液直接超越进反硝化 池;增设了模糊控制系统。
(1)超滤出水回流系统
超滤出水回流系统分别包括超滤出水回流向调节池、厌氧池、反硝化池、硝化池的管 路;超滤出水回流系统的设计可有效降低各工艺段的进水有机负荷，减轻高有机负荷对系 统的冲击，从而可以适当减小反应器结构尺寸，节省基建、设备成本和系统运行成本;可 有效减轻氨氮、重金属等对厌氧系统、硝化系统的毒性抑制作用，从而保证生化反应系统 良好的处理效果;对减少、消除硝化池内的泡沫有一定的作用。
过高的COD和氨氮浓度会导致厌氧系统、硝化系统污泥驯化时间较长以及污泥中毒 等现象。由于超滤出水中有机物和氨氮均已得到较好的降解、去除，超滤出水在必要时适 当回流能够在不增加渗滤液处理系统总负荷的情况下有效稀释各工艺段进水中的COD浓 度和氨氮浓度，因此，超滤出水适时、适量回流可以：(a)有效调节(降低)各工艺段的 进水有机负荷。通过超滤出水回流系统的科学设计，可以根据需要调节各工艺段的进水有 机负荷，使其维持在一个合理的负荷区间，均衡进水水质。如，当渗滤液原液浓度(有机 物浓度、悬浮物浓度等)较正常值偏高时，将超滤出水适当回流到调节池，可以保证后续 反应器进水负荷的相对稳定，确保整个系统的稳定运行。(b)有效减轻甚至消除高氨氮浓 度对厌氧系统的毒性抑制作用。由于垃圾渗滤液氨氮浓度较高，对厌氧微生物产生很强的 毒性抑制作用，这会使厌氧反应器的启动变得相当漫长，厌氧微生物的生长率也会相对缓 慢，不易形成处理效率高、抗冲击负荷能力较强的颗粒污泥，厌氧系统相对脆弱。超滤出 水回流在稀释厌氧有机物浓度的同时，也能很好地减轻甚至消除氨氮对厌氧微生物的毒性 抑制作用，而传统的厌氧内循环只能稀释降低厌氧进水COD浓度，对氨氮几乎没有稀释 效果，并不能减轻氨氮对厌氧微生物的毒性抑制。(c)有效减轻甚至消除高氨氮对硝化、 反硝化系统的毒性抑制作用，提高硝化效果。由于氨氧化细菌为自养菌，硝化池内有机物 浓度的降低，有助于氨氧化细菌取代好氧异养菌而成为优势菌群，有利于硝化池内氨氮的 氧化去除。(d)超滤出水回流至硝化池，在稀释进水有机物浓度时还可以用作为一种辅助 消泡措施。硝化池出现泡沫异常上涨时，用超滤出水回喷取代传统的自来水回喷，是低成 本抑制泡沫的有效手段。
(2)超滤浓缩污泥回流系统。
超滤浓缩污泥回流系统比传统工艺增加向厌氧池的回流和向调节池的回流两个部分。
超滤浓缩污泥回流系统部分包括：在常规超滤浓缩液回流管路的基础上分别增加超滤 浓缩污泥回流向调节池和厌氧池的管路;超滤浓缩液经消泡后回流至厌氧池有利于厌氧污 泥浓度的增加，提高厌氧反应器的处理效率;超滤浓缩液回流至调节池，可实现调节池的 预厌氧效果、增强调节池的水解酸化作用，有效降低高有机负荷对系统冲击。
(a)超滤浓缩污泥向厌氧池的回流。由于垃圾渗滤液毒性较大，因而会对厌氧微生物 产生一定的毒性抑制作用，造成厌氧微生物生长繁殖较慢，污泥浓度不高。超滤浓缩污泥 经消泡后向厌氧池的回流有利于降低厌氧池进水负荷、提高厌氧池活性污泥浓度，这是因 为超滤浓缩污泥中有较高浓度的活性污泥，在厌氧环境中经过一段时间的选择，能够快速 转性培养成厌氧污泥，从而提高厌氧处理效率，减轻后续好氧处理的有机负荷。众所周知， 厌氧降解去除有机物过程中不需要额外的动力因素，相比好氧处理工艺来说，具有节能高 效的显著优点，处理成本较低。因而在基建规模已定的情况下，提高厌氧反应器的处理效 率有利于好氧反应器运行负荷的降低，进而降低整个系统的运行成本。
(b)超滤浓缩污泥回流至调节池，可增加调节池内的活性微生物量，有利于强化调 节池的水解酸化作用，并使调节池产生一定的降解有机物的厌氧作用，使调节池从传统意 义上调节水量、调匀水质的功能，再增加一项预厌氧的功能。相比于常规工艺中不设超 滤浓缩污泥回流的调节池，本方案可适当减少渗滤液在调节池内的设计水力停留时间，缩 小调节池容积，节省基建、设备投资。
(3)超越管路系统
超越管路系统的设置，使得厌氧系统和MBR生化反应器可以分开调试，MBR生化反 应器的调试既可在一定程度上摆脱厌氧系统的制约，也可实现二者的共同调试与启动。一 旦厌氧系统出现问题或进入维修阶段，系统可直接进水至MBR生化反应器，亦可实现出 水达标排放，只是短时间增加了耗能而已，但不至于影响整个系统的运行。
由于反硝化池进水碳氮比的高低直接影响到反硝化池脱氮作用的好坏，进水C/N比偏 低会严重阻遏池体内的反硝化脱氮效果，增加垃圾渗滤液原液(自调节池前)至反硝化池 的超越管路系统。当反硝化进水COD较低时(C/N较低时)，可启动渗滤液原液超越进水 至反硝化池，起到低成本快速补充碳源的作用。相比于传统的外加碳源方法，如投加甲醇、 葡萄糖等，由于运行成本特别低廉，不增加系统总负荷，适量超越进水具有较高的技术和 经济优势。
(4)模糊控制系统
模糊控制系统，除了控制传统渗滤液处理工艺中常用的三个局部循环小系统外，还用 来合理地对超滤出水回流系统、超滤浓缩污泥回流系统、超越管路系统进行调控。通过高 浓度在线COD/氨氮分析仪和低浓度在线COD/氨氮分析仪，监测调节池、厌氧池、反硝化 池进水以及超滤出水的COD/氨氮指标值，并将监测结果反馈给模糊控制PLC系统。借助 模糊控制PLC系统对输入的监测数据进行科学的分析计算，判断各工艺段进水有机负荷是 否已超出设计范围(区间)。如果已超出，模糊控制PLC系统则结合各反应器的实时液位、 进水流量等数据，启动超滤出水回流系统和/或超滤浓缩污泥回流系统、超越管路系统的相 关阀门，合理调控回流向各反应器的流量分配，使进入各系统的水质维持在合理范围内。
通过模糊控制系统，自动、灵活地安排调度这种大范围的自我循环体系，在不增加全 系统总负荷的情况下，有效减少有机负荷波动对系统的冲击，保证系统的长期稳定连续运 行，从而顺利实现垃圾渗滤液处理的自我适应、自我调节功能。
