申请日2019.09.11
公开(公告)日2019.11.29
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/30; C02F101/38; C02F103/06
摘要
本发明公开了一种零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法及其处理系统，本发明提供的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法能根据垃圾渗滤液可生化性差、氨氮含量高的特点，运用混凝沉淀技术增强污水的可生化性和利用氨氮分离技术降低垃圾渗滤液中氨氮含量，有效提高C/N比;再结合分段进水多级AO+MBR技术降低渗滤液中的有机物、氨氮、总氮等污染物含量，成功解决了高氨氮问题，且无需外源碳源投加，有效降低污水的有机物含量;最后采用逆流吸附及动态过滤技术，去除生物难降解的剩余有机物，降低COD、SS等，最终达标排放，无浓缩液产生。相对于现有处理方法，处理效果更好，处理费用更低，利于广泛推广应用。
权利要求书
1.一种零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)渗滤液调节：将需处理的垃圾渗滤液引入渗滤液调节池内，进行水质、水量调节;
(2)泡沫分离：通过水泵将渗滤液调节池中的垃圾渗滤液提升至泡沫分离器，进行去除垃圾渗滤液中的表面活性物质;
(3)调碱沉淀：泡沫分离器出水流入调碱沉淀池，加入石灰乳调节pH至10-11，在碱性条件下，垃圾渗滤液中的重金属离子可与OH-生成金属氢氧化物沉淀，经沉淀后可以去除垃圾渗滤液中重金属、悬浮物及部分有机物;
(4)氨氮分离：将调碱沉淀池的出水和稀硫酸分别通过水泵输送至氨氮分离器中，氨氮分离器利用其内的微孔疏水膜将垃圾渗滤液和稀硫酸液分隔，两者在微孔疏水膜两侧错流流动，利用微孔疏水膜两侧氨的蒸汽压差，垃圾渗滤液中的游离氨在膜界面处汽化并扩散穿过膜孔，与稀硫酸侧的H+发生反应，得到硫酸铵水溶液，从而脱除渗滤液中的氨氮;
(5)分段进水多级AO+MBR处理：氨氮分离器的出水以一定的分配比例分别进入分段进水多级AO+MBR反应池的各段缺氧区，为该缺氧区反硝化提供电子供体，同时，其携带的有机氮和氨氮在好氧区硝化后，为下一段缺氧区反硝化提供所需的电子受体;
(6)多级逆流吸附：经分段进水多级AO+MBR反应池中MBR膜的泥水分离后的出水进入多级逆流吸附池，通过多级逆流吸附池中的吸附剂对垃圾渗滤液中的难降解物质进行吸附;
(7)动态过滤：将多级逆流吸附池的出水自下而上经过动态过滤器内的滤料，垃圾渗滤液中所含的悬浮物被滤料截留，滤后水从上部溢出，达标排放;同时，截留了大量悬浮物的滤料从上而下进入动态过滤器的锥斗，然后通过气提管提升至洗砂器中连续清洗，洗砂水排入污泥处理系统，清洗后的滤料从洗砂器中落入滤料上部，继续过滤渗滤液，实现零浓缩液的垃圾渗滤液处理目的。
2.根据权利要求1所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，经所述泡沫分离器、调碱沉淀池、分段进水多级AO+MBR反应池和动态过滤器所产生的污泥进入污泥处理系统，污泥经浓缩脱水后，清液回流至所述分段进水多级AO+MBR反应池，干泥返回垃圾填埋场填埋处置。
3.根据权利要求1所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中的硫酸铵水溶液进入氨氮回收系统，该氨氮回收系统包括蒸发器和冷凝器，从蒸发器出来的水蒸汽被送到冷凝器，通过冷凝器所获得的冷凝水达标排放。
4.根据权利要求1所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(6)中所产生的废吸附剂进入吸附剂回收系统处理，该吸附剂回收系统将废吸附剂浓缩、脱水后，清液回流至多级逆流吸附池，干吸附剂进行再生处理。
5.根据权利要求1所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述分段进水多级AO+MBR池中的膜池设置有帘式超滤膜,膜池底部设置有污泥回流装置和剩余污泥排放装置，污泥回流至第1段的缺氧区，回流比控制在50%～100%。
6.根据权利要求1所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述分段进水多级AO+MBR池采用分段进水，进水点为各段缺氧区，进水量按照一定的比例进行分配,最后一段AO系统的污泥浓度为4-5g/L，各级AO系统缺氧区溶解氧控制在0.2～0.5mg/L，好氧区溶解氧控制在2～5mg/L，反硝化速率控制在0.01～0.02(kg NO3-N)/(kg MLSS·d)，硝化速率为0.05～0.10(kg NH4-N)/(kg MLSS·d)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述分段进水多级AO+MBR池包括至少三个AO生化处理系统，所有AO生化处理系统依次连接。
8.一种实施权利要求1-7之一所述零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法的处理系统，其特征在于，其包括渗滤液调节池、泡沫分离器、调碱沉淀池、氨氮分离器、分段进水多级AO+MBR反应池、多级逆流吸附池和动态过滤器，所述渗滤液调节池、泡沫分离器、调碱沉淀池、氨氮分离器、分段进水多级AO+MBR反应池、多级逆流吸附池和动态过滤器依次连接。
9.根据权利要求8所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，其还包括对所述氨氮分离器分离出的硫酸铵水溶液进行回收处理的氨氮回收系统，该氨氮回收系统与所述氨氮分离器相连接。
10.根据权利要求8所述的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，其还包括对所述多级逆流吸附池所产出的废吸附剂进行回收的吸附剂回收系统，该吸附剂回收系统与所述多级逆流吸附池相连接。
说明书
零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法及其处理系统
技术领域
本发明涉及渗滤液处理技术领域，特别涉及一种零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法及其处理系统，应用于城市生活垃圾渗滤液的处理。
背景技术
城市生活垃圾在堆放或卫生填埋的过程中，由于有机物厌氧发酵、降雨淋溶、地表水和地下水浸泡等原因，产生了大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度、难降解有机废水，其色度深、水质水量波动大、有机物浓度高、氨氮浓度高、含有毒有害物质，是世界公认的处理难题。其处理难点主要体现在以下几个方面：
(1)垃圾渗滤液可生化性差，污染物种类多，有机物浓度很高，COD浓度最高可达20000mg/L以上，其中难生物降解物质难以有效去除;
(2)垃圾渗滤液中氨氮含量较高，C/N较低，磷元素缺乏，生物脱氮难度较大;另外，高浓度氨氮也会对微生物活性产生抑制作用，影响生化处理的效率。
(3)垃圾渗滤液中的有毒有害物质会对微生物产生抑制作用，如重金属离子、高浓度氨氮等;
目前，业内普遍采用“预处理+生化处理+膜深度处理”工艺处理垃圾渗滤液。
生化处理一般采用“AO+MBR”处理技术，由于反硝化时的活性污泥优势菌为异养菌，反硝化过程需要消耗有机质，因此，需要保证渗滤液中有足够的有机碳源。然而，垃圾填埋区通常为整体封闭的厌氧环境，随着填埋时间的增加，垃圾渗滤液中有机质厌氧发酵转化为甲烷，导致垃圾渗滤液处理出现了碳氮比失调问题。反硝化处理时需要大量外投加碳源，才能满足对垃圾渗滤液进行反硝化，故会增加处理成本。
膜深度处理过程中会产生20%～30%浓缩液，浓缩液无法合理有效处理，只能回灌至垃圾填埋场，造成了污染物在垃圾填埋场中的不断循环积累，导致垃圾渗滤液越来越难处理，也导致反渗透膜更换频繁。
因此，有必要提出一种新的垃圾渗滤液处理方法，反硝化过程中无需碳源投加，并且不产生浓缩液，以解决传统处理方法中存在问题。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种能解决上述问题，且处理效果好的零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法。
本发明的目的还在于，提供一种实施上述零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法的处理系统。
本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：
一种零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法，其包括以下步骤：
(1)渗滤液调节：将需处理的垃圾渗滤液引入渗滤液调节池内，进行水质、水量调节，减少垃圾渗滤液高峰流量或浓度变化的影响，保证渗滤液处理设施水量、水质的均衡稳定;
(2)泡沫分离：通过水泵将渗滤液调节池中的垃圾渗滤液提升至泡沫分离器，进行去除垃圾渗滤液中的表面活性物质;泡沫分离器气水比控制在15:1～20:1，上升流速控制在1.6～3m/h;
(3)调碱沉淀：泡沫分离器出水流入调碱沉淀池，调碱沉淀池包括混合反应区和斜管沉淀区，混合反应区水利停留时间为20～30min，搅拌速度梯度G为600～800s-1;斜管沉淀区的上升流速为0.4～0.6mm/s;加入石灰乳调节pH至10-11，石灰乳投加浓度宜为5%～10%(重量比);石灰乳对垃圾渗滤液中胶体微粒有助凝作用，并作为颗粒核增重剂，加速不溶物的分离，有利于渗滤液中悬浮物的去除;在碱性条件下，垃圾渗滤液中的重金属离子可与OH-生成金属氢氧化物沉淀，经沉淀后可以去除垃圾渗滤液中重金属、悬浮物及部分有机物及重金属等，COD去除率约30%～40%,重金属的去除率在98%以上;
(4)氨氮分离：将调碱沉淀池的出水和稀硫酸分别通过水泵输送至氨氮分离器中，氨氮分离器利用其内的微孔疏水膜将垃圾渗滤液和稀硫酸液分隔，两者在微孔疏水膜两侧错流流动，利用微孔疏水膜两侧氨的蒸汽压差，垃圾渗滤液中的游离氨在膜界面处汽化并扩散穿过膜孔，与稀硫酸侧的H+发生反应，得到硫酸铵水溶液，从而脱除渗滤液中的氨氮;渗滤液氨氮的去除率可达到98%以上，C/N提高至5～7:1;
(5)分段进水多级AO+MBR处理：氨氮分离器的出水以一定的分配比例分别进入分段进水多级AO+MBR反应池的各段缺氧区，为该缺氧区反硝化提供电子供体，同时，其携带的有机氮和氨氮在好氧区硝化后，为下一段缺氧区反硝化提供所需的电子受体;第1段缺氧区主要对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化。污泥回流比控制在50%～100%。这样就无需设置硝化液的内回流设施，在不外加碳源的条件下，能够达到较高的反硝化效率。通过膜池将微生物被完全截留，替代了传统的二沉池，增加了生化系统的污泥浓度，同时延长了系统的污泥龄(SRT)，使得世代周期较长的硝化细菌得以顺利增殖，从而提高硝化效率。膜池中设有帘式MBR超滤膜，膜通量为0.1～0.2m3/(m2·d);
(6)多级逆流吸附：经分段进水多级AO+MBR反应池中MBR膜的泥水分离后的出水进入多级逆流吸附池，通过多级逆流吸附池中的吸附剂对垃圾渗滤液中的难降解物质进行吸附;吸附剂优选为改性活性炭吸附剂;
(7)动态过滤：将多级逆流吸附池的出水自下而上经过动态过滤器内的滤料，垃圾渗滤液中所含的悬浮物被滤料截留，滤后水从上部溢出，达标排放;同时，截留了大量悬浮物的滤料从上而下进入动态过滤器的锥斗，然后通过气提管提升至洗砂器中连续清洗，洗砂水排入污泥处理系统，清洗后的滤料从洗砂器中落入滤料上部，继续过滤渗滤液，实现零浓缩液的垃圾渗滤液处理目的。动态过滤器可以同时进行过滤与反冲洗，并且连续运行。过滤速度为4～6m/h，滤床有效高度为1.5～2.0m，洗砂所需的空气压力为0.5～0.7Mpa。
作为本发明的一种优选方案，经所述泡沫分离器、调碱沉淀池、分段进水多级AO+MBR反应池和动态过滤器所产生的污泥进入污泥处理系统，污泥经浓缩脱水后，清液回流至所述分段进水多级AO+MBR反应池，干泥返回垃圾填埋场填埋处置。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤(4)中的硫酸铵水溶液进入氨氮回收系统，该氨氮回收系统包括蒸发器和冷凝器，从蒸发器出来的水蒸汽被送到冷凝器，通过冷凝器所获得的冷凝水达标排放;硫酸铵结晶盐外售肥料厂。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤(6)中所产生的废吸附剂进入吸附剂回收系统处理，该吸附剂回收系统将废吸附剂浓缩、脱水后，清液回流至多级逆流吸附池，干吸附剂进行再生处理。
作为本发明的一种优选方案，所述分段进水多级AO+MBR池中的膜池设置有帘式超滤膜,膜池底部设置有污泥回流装置和剩余污泥排放装置，污泥回流至第1段的缺氧区，回流比控制在50%～100%。
作为本发明的一种优选方案，所述分段进水多级AO+MBR池采用分段进水，进水点为各段缺氧区，进水量按照一定的比例进行分配,最后一段AO系统的污泥浓度为4-5g/L，各级AO系统缺氧区溶解氧控制在0.2～0.5mg/L，好氧区溶解氧控制在2～5mg/L，反硝化速率控制在0.01～0.02(kgNO3-N)/(kgMLSS·d)，硝化速率为0.05～0.10(kgNH4-N)/(kgMLSS·d)。
作为本发明的一种优选方案，所述分段进水多级AO+MBR池由三级或三级以上的AO生化处理系统构成。即分段进水多级AO+MBR池包括至少三个AO生化处理系统，所有AO生化处理系统依次连接，即所述AO系统为AO生化处理系统。其中位于最后位置的AO生化处理系统连接有膜池，该膜池内设置有帘式超滤膜。
一种实施上述零浓缩液的垃圾渗滤液处理方法的处理系统，其包括渗滤液调节池、泡沫分离器、调碱沉淀池、氨氮分离器、分段进水多级AO+MBR反应池、多级逆流吸附池和动态过滤器，所述渗滤液调节池、泡沫分离器、调碱沉淀池、氨氮分离器、分段进水多级AO+MBR反应池、多级逆流吸附池和动态过滤器依次连接。
作为本发明的一种优选方案，其还包括对所述氨氮分离器分离出的硫酸铵水溶液进行回收处理的氨氮回收系统，该氨氮回收系统与所述氨氮分离器相连接。
作为本发明的一种优选方案，其还包括对所述多级逆流吸附池所产出的废吸附剂进行回收的吸附剂回收系统，该吸附剂回收系统与所述多级逆流吸附池相连接。
本发明的有益效果为：本发明提供的方法步骤合理，根据垃圾渗滤液可生化性差、氨氮含量高的特点，运用混凝沉淀技术增强污水的可生化性和利用氨氮分离技术降低垃圾渗滤液中氨氮含量，有效提高C/N比;再结合分段进水多级AO+MBR技术降低渗滤液中的有机物、氨氮、总氮等污染物含量，成功解决了高氨氮问题，且无需外源碳源投加，有效降低污水的有机物含量;最后采用逆流吸附及动态过滤技术，去除生物难降解的剩余有机物，降低COD、SS等，最终达标排放，无浓缩液产生。相对于现有处理方法，处理效果更好，处理费用更低，利于广泛推广应用。（发明人翟苏辉;吴琪;臧旭中;周俊杰）
