申请日2018.07.11
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F9/14; C02F3/10; C02F11/12; C02F103/06
摘要
本发明公开了一种垃圾渗滤液废水处理系统，包括依次贯通的预处理单元、配水池、UASB厌氧反应器、A/O生化处理单元、MBBR池、沉淀池以及人工湿地单元，所述MBBR池内部投加有球形悬浮生物填料，所述球形悬浮生物填料具备亲水性强、挂膜容易的特点。本发明得到的垃圾渗滤液废水处理系统及方法，采用“混凝气浮+UASB+A/O+MBBR+人工湿地”的处理方式，提升了出水水质，使系统出水达到更高的标准。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于：包括依次贯通的预处理单元、配水池(6)、UASB厌氧反应器(7)、A/O生化处理单元、MBBR池(10)、沉淀池(11)以及人工湿地单元，
所述预处理单元包括依次连接的格栅井(1)、集水池(2)、调节池(3)、管道混合器(4)和气浮池(5)，所述管道混合器(4)有两个投加口，一个用于投加混凝剂，另一个用于投加助凝剂，其中混凝剂为5%的PAC溶液，助凝剂为0.1%的PAM溶液;
所述A/O生化处理单元包括缺氧池(8)和好氧池(9)，同时在好氧池(9)的出水端和缺氧池(8)的进水端之间设有硝化液回流管(17)，另外在缺氧池(8)内设置潜水搅拌机，在好氧池(9)外部安装鼓风曝气设备，内部设置曝气系统，同时在好氧池(9)前端设置液碱投加装置;
所述MBBR池(10)的前端设有外碳源投加装置，在MBBR池(10)内部投加球形悬浮生物填料，所述球形悬浮生物填料的比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%;
所述人工湿地单元包括中间水池(12)和人工湿地(13)。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于：所述沉淀池(11)与缺氧池(8)之间设有污泥回流管(16)，所述气浮池(5)、缺氧池(8)、好氧池(9)、MBBR池(10)和沉淀池(11)同时连接有污泥池(14)，所述污泥池(14)后端连接有污泥压滤机(15)。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于：所述污泥池(14)与集水池(2)之间设有上清液回流管(18)，所述污泥压滤机(15)与集水池(2)之间设有滤液回流管(19)。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于：所述MBBR池(10)内部的球形悬浮生物填料，包括呈球形的壳体(51)，所述壳体(51)内还套接有一个可纵向旋转的圆球体(52)，在圆球体(52)内套接有可横向旋转的椭圆体(53);所述壳体(51)上分布有镂空的孔洞(54)，所述圆球体(52)上分布有镂空的小孔(55)，所述椭圆体(53)上分布有鳍片(56)，每个鳍片(56)之间分布有通槽(57);所述壳体(51)、圆球体(52)和椭圆体(53)的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于：所述格栅井(1)的格栅栅距为10毫米，材质为塑钢。
6.一种如权利要求1-5所述的垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
预处理：来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入格栅井(1)，隔除大块漂浮物和悬浮物后，出水进入集水池(2)，废水在集水池(2)中进行初次沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后通过水泵提升进入调节池(3)，废水在调节池(3)中停留 5-7天，进行水质和水量的调节;接着将调节池(3)中的污水通过提升泵提升至管道混合器(4)后进入气浮池(5)，废水在气浮池(5)进行泥水分离后进入配水池(6);
配水：气浮池(5)出水取样化验后以确定河水进水流量;
UASB厌氧处理：将垃圾渗滤液用提升泵从配水池(6)提升进入UASB厌氧反应器(7)中，UASB厌氧反应器(7)采用底部进水，上部出水的运行模式，垃圾渗滤液废水在UASB厌氧反应器(7)中进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过UASB厌氧反应器(7)上部的三相分离器分离，沼气进入集气室并由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至UASB厌氧反应器(7)的污泥床，含有少量污泥的污水从UASB厌氧反应器(7)上部排出;
A/O生化处理：将上述厌氧处理后的废水自流进入缺氧池(8)中进行处理，停留时间为12-18h，其中来自好氧池(9)的硝化液回流进入缺氧池(8)，其中好氧池(9)污水停留时间为24-36h，硝化液回流比控制在200-400%;
MBBR池处理：废水进入MBBR池(10)来继续降解未能彻底去除的污染物，其中MBBR池(10)污水停留时间为6-8h，在MBBR池(10)前端设置外碳源投加装置，在MBBR池(10)内部投加球形悬浮填料;
沉淀：废水在沉淀池(11)内进行泥水分离，上清液进入中间水池(12)，污泥沉淀下来，污泥回流比控制在50-100%;
人工湿地：中间水池(12)中的废水通过水泵提升进入人工湿地(13)继续进行净化处理，人工湿地(13)污水停留时间2-3天后从人工湿地(13)出水外排至受纳水体;
污泥处理：气浮池(5)产生的污泥和UASB厌氧反应器(7)、缺氧池(8)、好氧池(9)、MBBR池(10)产生的剩余污泥都进入污泥池(14)进行浓缩处理呈浓缩污泥，其中上清液排放至集水池(2)内，浓缩污泥通过污泥泵打入污泥压滤机(15)进行脱水处理，污泥压滤机(15)产生的滤液进入集水池(2)，泥饼干化回填垃圾填埋场进行填埋处理。
7.根据权利要求6所述的垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于：所述人工湿地(13)的湿地植物为凤眼莲、菖蒲或者西伯利亚耐寒鸢尾。
说明书
垃圾渗滤液废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理技术领域，特别是垃圾渗滤液废水处理系统及方法。
背景技术
垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和处置过程中由于雨水的淋洗、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡，通过萃取、水解和发酵而产生的二次污染物，主要来源于垃圾本身的内含水、垃圾生化反应产生的水和大气降水，包括垃圾填埋场渗滤液、垃圾焚烧厂渗滤液、垃圾综合处理场渗滤液和垃圾中转站渗滤液。
垃圾渗滤液具有COD和BOD5浓度高、氨氮的含量较高、重金属含量较高、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调等特点。另外垃圾渗滤液中还含有卤代芳烃和病毒等污染物质，是一种成分非常复杂的有机废水，也是世界公认的最难处理的有机废水之一。
根据近年全国垃圾渗滤液产生量进行测算，2016年，国内垃圾渗滤液产生量约为9152万吨，日均产生量约为25万吨。2011至2015年间，我国累计新增渗滤液处理能力10.2万吨/日，新增渗滤液处理投资规模约101亿元。对垃圾渗滤液的有效处理有着广阔的市场前景。
垃圾渗滤液废水处理的难点在于难降解有机物和高浓度氨氮和重金属离子等降解问题。目前国内外普遍采用的处理工艺有“中温厌氧系统+MBR+RO”、“中温厌氧系统+A/O+RO”、“中温厌氧系统+A/O+高级氧化工艺”、“低耗蒸发 +离子交换工艺”等。这些工艺普遍存在运行维护成本高、浓缩液难处理的特点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种建设成本低、运行维护费用低、能耗低，处理效果好的垃圾渗滤液废水处理系统及方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的垃圾渗滤液废水处理系统，包括依次贯通的预处理单元、配水池、UASB厌氧反应器、A/O生化处理单元、MBBR 池、沉淀池以及人工湿地单元，
所述预处理单元包括依次连接的格栅井、集水池、调节池、管道混合器和气浮池，其中所述格栅井的格栅栅距为10毫米，材质为塑钢，所述管道混合器有两个投加口，一个用于投加混凝剂，另一个用于投加助凝剂，混凝剂为5%的 PAC溶液，助凝剂为0.1%的PAM溶液，具体加药量根据实际进水水质决定。配药加药均由一体化配药加药装置中完成。
所述A/O生化处理单元包括缺氧池和好氧池，同时在好氧池的出水端和缺氧池的进水端之间设有硝化液回流管，另外在缺氧池内设置潜水搅拌机，对缺氧池内的废水进行搅拌，增加水力流动性，提高生化处理效果。在好氧池外部安装鼓风曝气设备，内部设置曝气系统。同时在好氧池前端设置液碱投加装置，好氧池前端设置液碱投加装置，由于硝化作用，废水pH值降低，因此需要投加液碱来提升pH值，使硝化反应能正常进行;
所述MBBR池的前端设有外碳源投加装置，本系统外碳源采用工业甲醇。在MBBR池内投加球形悬浮生物填料，所述球形悬浮生物填料具备亲水性强、挂膜容易的特点，其比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%。MBBR池的过水孔设置格栅网防止球形悬浮填料流入后面沉淀池。
所述人工湿地单元包括中间水池和人工湿地，中间水池中的废水通过水泵提升进入人工湿地继续进行净化处理。人工湿地内主要进行废水中剩余氮、磷等无机物的去除，重金属离子的去除，以及少了有机物的去除。
所述沉淀池与缺氧池之间设有污泥回流管，污泥回流比控制在50-100%。
为了处理污泥，所述气浮池、缺氧池、好氧池、MBBR池和沉淀池同时连接有污泥池，所述污泥池后端连接有污泥压滤机。
为了循环处理废水，所述污泥池与集水池之间设有上清液回流管，所述污泥压滤机与集水池之间设有滤液回流管。
其中MBBR池内的球形悬浮生物填料，包括呈球形的壳体，所述壳体内还套接有一个可纵向旋转的圆球体，在圆球体内套接有可横向旋转的椭圆体;所述壳体上分布有镂空的孔洞，所述圆球体上分布有镂空的小孔，所述椭圆体上分布有鳍片，每个鳍片之间分布有通槽。所述壳体、圆球体和椭圆体的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。
所述改性聚丙烯是通过在聚丙烯的表面涂覆上亲水剂制得，所述亲水剂按重量份包括纳米二氧化硅5-10份、烷基酚聚氧乙烯醚10-15份、碳纳米管1-5 份、聚氯乙烯10-15份、乙醇50-60份、异丙醇10-15份、水30-40份。所述亲水剂的制备方法是按重量份将纳米二氧化硅5-10份、烷基酚聚氧乙烯醚10-15 份、碳纳米管1-5份、聚氯乙烯10-15份、乙醇50-60份、异丙醇10-15份、水 30-40份混合搅拌均匀后，静置24小时即可。
所述改性聚乙烯按重量份包括95份聚乙烯和5份改性剂，所述改性剂按重量份包括聚丙烯酸酯50-60份、聚乙二醇20-30份、聚偏氟乙烯10-15份、聚氨酯5-8份、磷酸锆2-3份、稀土1-3份。所述改性剂的制备方法是按重量份将聚丙烯酸酯50-60份、聚乙二醇20-30份、聚偏氟乙烯10-15份、聚氨酯5-8份、磷酸锆2-3份、稀土1-3份放入200-240℃的高温反应炉中，氮气保护下加热1-2h，待冷却后研磨成粉即得。所述改性聚乙烯的制备方法是按重量份将95份聚乙烯和5份改性剂于挤出机中加热熔融挤出，温度为200-220℃。
该球形悬浮生物填料由外至内包括壳体、圆球体和椭圆体，其中圆球体可纵向旋转，椭圆体可横向旋转。通过设置三个球体从而增加填料内部的水体流动性。填料内部水体流动性增加后能有两个有效的作用。第一，增加污水与填料上的生物膜的接触机会，从而增强污水处理效果;第二，使填料内部不容易堵塞，老化的生物膜脱膜容易，延长填料的使用和更换周期。通过设置多个内部结构体，尤其是椭圆体的鳍片，更是提高了填料球的比表面积。
所述壳体、圆球体和椭圆体的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。这是由于聚丙烯和聚乙烯本体是相对疏水的，不利于污水中的微生物附着在上面形成生物膜，因此需要对其进行改性。
所述改性聚丙烯是通过在聚丙烯的表面涂覆上亲水剂制得，所述亲水剂中的烷基酚聚氧乙烯醚作为主要亲水成分，是一种非离子表面活性剂，它具有性质稳定、耐酸碱和成本低等特征。纳米二氧化硅和碳纳米管可以提高强度，聚氯乙烯作为助剂，提高亲水性。乙醇、异丙醇和水作为溶剂。
所述改性聚乙烯将重量份将95份聚乙烯和5份改性剂于挤出机中加热熔融挤出而得，所述改性剂中的聚丙烯酸酯、聚乙二醇和聚氨酯都可以提高聚乙烯的亲水性，聚丙烯酸酯的分子链上含有许多酯基、酯基，具有亲水性。聚乙二醇的链端羟基亲水，链中的醚键也亲水。聚偏氟乙烯可以提高防腐性，磷酸锆则提高强度，稀土作为催化剂，提高改性剂的亲水性。
本发明还公开了一种垃圾渗滤液废水处理方法，包括以下步骤：
a)预处理：来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入格栅井，隔除大块漂浮物和悬浮物后，出水进入集水池，废水在集水池中进行初次沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后通过水泵提升进入调节池，废水在调节池中停留5-7天，进行水质和水量的调节，此步骤不但起到均匀水质的作用，还可为雨季或处理系统的检修维护起到缓冲的作用;接着将调节池中的污水通过提升泵提升至管道混合器后进入气浮池，废水在气浮池进行泥水分离后进入配水池，其中调节池内设置超声波液位器控制提升泵的启停。本系统选择结构简单，能耗低的涡凹气浮池，减少废水处理成本。
b)配水：气浮池出水取样化验后以确定河水进水流量，这里配水的主要目的是使垃圾渗滤液废水的浓度适合后续生化处理。
c)UASB厌氧处理：将垃圾渗滤液用提升泵从配水池提升进入UASB厌氧反应器中，UASB厌氧反应器采用底部进水，上部出水的运行模式，垃圾渗滤液废水在UASB厌氧反应器中进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过 UASB厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气进入集气室并由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，含有少量污泥的污水从反应器上部排出。
d)A/O生化处理：将上述厌氧处理后的废水自流进入缺氧反应池中进行处理，停留时间为12-18h，缺氧池内的反硝化反应是脱氮反应的关键步骤。来自好氧池的硝化液回流进入缺氧池，硝化液中的硝态氮、亚硝态氮与缺氧池内的碳源进行反硝化反应生成氮气，从而彻底将氮元素从污水系统脱除。好氧池污水停留时间为24-36h。好氧池内主要进行硝化反应和彻底降解有机物的反应。在好氧条件下利用硝化细菌将氨氮转化为硝态氮和亚硝态氮，同时有机物彻底氧化分解。本系统硝化液回流比控制在200-400%。
e)MBBR池处理：MBBR池污水停留时间为6-8h。本系统的MBBR池主要作用是继续降解未能彻底去除的污染物。MBBR池前端设置外碳源投加装置，本系统外碳源采用工业甲醇。MBBR池内投加球形悬浮填料。球形悬浮填料的比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%。MBBR池过水孔设置格栅网防止球形悬浮填料流入后面沉淀池。
f)沉淀：废水在沉淀池内进行泥水分离，上清液进入中间水池。污泥沉淀下来。本系统污泥回流比控制在50-100%。
g)人工湿地：中间水池中的废水通过水泵提升进入人工湿地继续进行净化处理。人工湿地内主要进行废水中剩余氮、磷等无机物的去除，重金属离子的去除，以及少了有机物的去除。人工湿地污水停留时间2-3天。湿地植物选凤眼莲、菖蒲和西伯利亚耐寒鸢尾。人工湿地出水外排至受纳水体。
h)污泥处理：气浮池产生的污泥和UASB厌氧反应器、缺氧池、好氧池、MBBR 池产生的剩余污泥都进入污泥池进行浓缩处理呈浓缩污泥，其中上清液排放至集水池内，浓缩污泥通过污泥泵打入污泥压滤机进行脱水处理，压滤机产生的滤液进入集水池，泥饼干化回填垃圾填埋场进行填埋处理。
本发明得到的垃圾渗滤液废水处理系统及方法，采用“混凝气浮 +UASB+A/O+MBBR+人工湿地”的处理方式，其有益效果如下：
1、本系统用管道混合器代替混凝反应池，用气浮池代替混凝沉淀池，能有效节省构筑物占地面积，加速泥水分离，同时提高混凝反应效果。
2、设置配水池，对难降解毒性高的污染物进行稀释，使废水更适合后续生化处理，降低运行成本。
3、在传统A/O工艺后面增加MBBR池。MBBR池可以将A/O处理后不合理配比的污染物指标高效净化，从而提升整个工艺的处理效果。
4、采用人工湿地处理单元代替传统的RO或离子交换或高级氧化处理工艺，节省投资和运行成本。人工湿地处理单元具有运行管理方便，重金属离子去除率高的特点，提升出水水质，使系统出水达到更高的标准。
