申请日2021.10.27
公开日期2021.12.17
IPC分类C02F103/06;C02F101/16;C02F9/14;C02F101/30
摘要
本发明提供一种膜蒸馏技术、高级氧化技术及短程硝化‑厌氧氨氧化技术组合工艺实现垃圾渗滤液深度处理及资源化的方法，包括：膜蒸馏系统，厌氧发酵系统，微纳米臭氧气泡的高级氧化系统，短程硝化‑厌氧氨氧化系统和A/O脱氮除磷系统。本发明利用膜技术实现垃圾渗滤液溶液分离、浓缩；通过微纳米气泡臭氧高级氧化技术对浓缩后的垃圾渗滤液进行预处理，去除难降解持久性有机物，提高污水的可生化性；通过短程硝化‑厌氧氨氧化反应去除污水中氮素，通过A/O工艺实现垃圾渗滤液及浓缩液的深度脱氮除磷。本发明具备高效、低能耗、易于运行管理的优点。
权利要求
1.一种膜蒸馏技术、高级氧化技术及短程硝化-厌氧氨氧化技术组合工艺实现垃圾渗滤液深度处理及资源化的方法，包括：膜蒸馏系统，厌氧发酵系统，微纳米臭氧气泡的高级氧化系统，短程硝化-厌氧氨氧化系统和A/O脱氮除磷系统。其特征在于采取如下工艺步骤：
(1)所述的预处理垃圾渗滤液进入膜蒸馏反应器，所述该反应器以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为驱动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，实现垃圾渗滤液的浓缩目的。在浓缩过程中部分上清液可直接达标排放。
(2)所述浓缩液进入厌氧发酵罐进行厌氧发酵反应。
(3)利用基于微纳米臭氧气泡的高级氧化技术处理垃圾渗滤液及其浓缩液中难降解有机污染物，提高污水可生化性能。所述微纳米臭氧气泡装置通过将臭氧与微纳米气泡发生器相结合，构建微纳米气泡臭氧高级氧化垃圾渗滤液处理系统，将臭氧气体转换成微纳米级小气泡，增加臭氧气泡的比表面积，增加气、水接触面积，同时延长臭氧在水中的停留时间，提高臭氧与水之间的传质效率。
(4)针对高氨氮的中老龄垃圾渗滤液，通过控制DO，投加微生物载体或者人工构建微生物颗粒在一个反应器中实现不同DO浓度的生态环境从而实现短程硝化与厌氧氨氧化一体化运营的效果。短程硝化-厌氧氨氧化的出水中的剩余的氮素经A/O工艺进一步去除，通过排出A/O工艺部分富磷污泥，实现生物除磷的目标。也可通过添加化学药剂进一步去除剩余磷，确保污水中氮、磷的达标排放。
2.根据权利要求1所述的膜蒸馏系统，其特征在于，包括依次连接的第一污水泵、膜蒸馏加热池、膜蒸馏反应器、冷凝器和清水池；所述膜蒸馏反应器、冷凝器和清水池通过管道依次连接，形成循环回路。
3.根据权利要求1，其特征在于，步骤(1)中，所述膜蒸馏系统中，加热池内的垃圾渗滤液温度控制在65-75℃。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，厌氧发酵系统包括厌氧发酵罐，发酵罐内设置一系列参数的测量和分析设备，以对厌氧发酵过程进行控制；厌氧发酵在温度为37-38℃、pH为7-7.5的条件下进行。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中微纳米臭氧气泡的高级氧化系统包括微纳米气泡机臭氧发生器、臭氧吸收分解装置、进水管和出水管。所述进水管和出水管设有液体流量计，进而检测水的流入速度和进入量；微纳米气泡臭氧发生装置微孔孔径为0.1-2.0mm。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，短程硝化-厌氧氨氧化系统，包括短程硝化-厌氧氨氧化反应器，气体流量计，pH/DO实时检测装置，空气压缩机。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)中，所述短程硝化-厌氧氨氧化反应器，其特征在于，DO控制在0.2-1.0mg/L，温度为37-38℃。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)中，所述A/O系统，包括，空气压缩机，气体流量计，pH/DO实时检测装置。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)中，所述A/O系统反应器，DO控制在1.0-1.5mg/L。
说明书
一种处理垃圾渗滤液及浓缩液的方法
技术领域
本发明涉及一种以短程硝化-厌氧氨氧化组合膜蒸馏和高级氧化处理垃圾渗滤液及浓缩液的方法，目的是实现垃圾渗滤液达标排放和综合利用，属污水处理领域。
背景技术
近年来，随着城市固体废物产量的不断增加，填埋法逐渐成为世界上应用最广泛的处理和处置方法。填埋产生的垃圾渗滤液具有成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失衡等水质特点，若不经妥善处理直接排放到环境中，会严重破坏周边区域土壤、地表水和地下水环境。我国垃圾渗滤液的“深度处理”主流工艺为膜处理法，包括纳滤、反渗透。然而膜处理法并不能彻底降解渗滤液，渗滤液中的难降解有机污染物通过膜分离及膜冲洗过程被截留至浓缩液中。目前，针对浓缩液处理，除了回灌至填埋场外，还未找到有效的解决方法。并且在垃圾渗滤液及浓缩液处理过程中，单一的物化或生物处理技术已无法满足实现深度脱氮除磷的目的。
短程硝化-厌氧氨氧化技术能够高效低碳处理C/N比失衡废水。短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺首先利用短程硝化处理高氨氮废水，使一部分氨氮转化为NO2--N，进而为厌氧氨氧化技术提供反应底物，该技术能够有效应对传统生物脱氮工艺不足，无需投加有机物，减少氧气能耗和剩余污泥产量，也可以减排温室气体(CO2和N2O)。
鉴于处理成本及处理效率综合考虑，以短程硝化-厌氧氨氧化自养生物脱氮工艺组合膜技术和高级氧化技术处理垃圾渗滤液及浓缩液体现了一定的优势。在该工艺中，通过膜蒸馏技术，实现污水浓缩的目的。利用基于微纳米臭氧气泡的高级氧化技术处理垃圾渗滤液及其浓缩液中难降解有机污染物，可提高污水可生化性能。针对高氨氮的中老龄垃圾渗滤液，通过控制DO，投加微生物载体或者人工构建微生物颗粒在一个反应器中实现不同DO浓度的生态环境从而实现短程硝化与厌氧氨氧化一体化的运营。短程硝化-厌氧氨氧化的出水中的剩余的氮素经A/O工艺进一步去除，通过排出A/O工艺部分富磷污泥，实现深度脱氮除磷的目标。通过以短程硝化-厌氧氨氧化自养生物脱氮工艺组合膜蒸馏技术和高级氧化技术可实现垃圾渗滤液及浓缩液的有效处理及资源化利用。
发明内容
本发明涉及一种以短程硝化-厌氧氨氧化组合膜蒸馏技术和高级氧化处理技术处理垃圾
渗滤液及浓缩液的方法。具体是垃圾渗滤液预处理后，经膜蒸馏技术，实现污水浓缩的目的。随后浓缩液经微纳米臭氧高级氧化技术完成难降解有机污染物的去除，提高污水可生化性能，含氨氮废水通过短程硝化-厌氧氨氧工艺实现氨氮去除，同时剩余的氮经A/O工艺进一步去除，并通过排出A/O工艺部分富磷污泥，实现生物除磷的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种膜蒸馏技术、高级氧化技术及短程硝化-厌氧氨氧化技术组合工艺实现垃圾渗滤液深度处理及资源化利的方法，包括：膜蒸馏系统，厌氧发酵系统，微纳米臭氧气泡的高级氧化系统，短程硝化-厌氧氨氧化系统和A/O脱氮除磷系统。
根据本发明优选的，所述膜蒸馏系统包括依次连接的第一污水泵、膜蒸馏加热池、膜蒸馏反应器、冷凝器和清水池；所述膜蒸馏反应器、冷凝器和清水池通过管道依次连接，形成循环回路。
根据本发明优选的，所述厌氧发酵系统包括厌氧发酵罐，发酵罐内设置一系列参数的测量和分析设备，以对厌氧发酵过程进行控制。
根据本发明优选的，所述微纳米臭氧气泡的高级氧化系统，包括微纳米气泡机臭氧发生器、臭氧吸收分解装置、进水管和出水管。所述进水管和出水管设有液体流量计，进而检测水的流入速度和进入量。
根据本发明优选的，短程硝化-厌氧氨氧化系统包括短程硝化-厌氧氨氧化反应器，气体流量计、pH/DO实时检测装置，空气压缩机，等。
根据本发明优选的，A/O系统包括空气压缩机，pH/DO实时检测装置，气体流量计，等。
利用上述系统装置实现垃圾渗滤液及浓缩液的深度处理和资源化。包括如下工艺步骤：
(1)所述的预处理垃圾渗滤液进入膜蒸馏反应器，所述膜蒸馏技术以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为驱动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，实现垃圾渗滤液的浓缩目的。在浓缩过程中部分上清液可直接达标排放。
(2)所述浓缩液进入厌氧发酵罐进行厌氧发酵反应。
(3)利用基于微纳米臭氧气泡高级氧化技术处理垃圾渗滤液及其浓缩液中难降解有机污染物，提高污水可生化性能。所述微纳米臭氧气泡装置通过将臭氧与微纳米气泡发生器相结合，构建微纳米气泡臭氧高级氧化垃圾渗滤液处理系统，将臭氧气体转换成微纳米级小气泡，增加臭氧气泡的比表面积，增加气、水接触面积，同时延长臭氧在水中的停留时间，提高臭氧对污染物的去除效果。
(4)针对高氨氮的中老龄垃圾渗滤液，通过控制DO，投加微生物载体或者人工构建微生物颗粒在一个反应器中实现不同DO浓度的生态环境从而实现短程硝化与厌氧氨氧化一体化运营的效果。短程硝化-厌氧氨氧化的出水中的剩余的氮素经A/O工艺进一步去除，通过排出A/O工艺部分富磷污泥，实现生物除磷的目标。也可通过添加化学药剂进一步去除剩余磷，确保污水中氮、磷的达标排放。
根据本发明优选的，步骤(1)中，所述膜蒸馏系统中，加热池内的垃圾渗滤液温度控制在65-75℃。
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述厌氧发酵在温度为37-38℃、pH为7-7.5的条件下进行。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述微纳米气泡臭氧发生装置微孔孔径为0.1-2.0mm。
根据本发明优选的，步骤(4)中，所述短程硝化-厌氧氨氧化反应器DO控制在0.2-1.0mg/L，温度为37-38℃。
根据本发明优选的，步骤(5)中，所述A/O系统反应器中DO控制在1.0-1.5mg/L。
本发明的技术特点及优点如下：
1、本发明将膜处理技术与蒸馏技术结合，形成膜蒸馏技术，以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为驱动力，使热侧蒸汽分子穿过膜孔后在冷侧冷凝富集，从而实现污水浓缩的目的。膜蒸馏技术具有设备简单，操作方便，常压进行，温度低于传统蒸馏工艺等优点。
2、本发明通过将臭氧与微纳米气泡发生器相结合，构建微纳米臭氧高级氧化垃圾渗滤液处理系统，将臭氧气体转换成微纳米级小气泡，大大增加了臭氧气泡的比表面积，增加了气、水接触面积，同时，微小气泡延长了在水中的停留时间，提高了臭氧与水之间的传质效率，提高了臭氧效率和水处理效果，解决了传统鼓泡曝气中存在的传质效果差的问题，实用性强，工作效果好。并且，微纳米气泡还具有操作简便、功耗小、无二次污染等特点，具有很好的可推广性。
3、本发明采用短程硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺替代传统生物脱氮技术，高效处理垃圾渗滤液等高浓度氨氮废水，实现氨氮和总氮的高效去除，大大提高系统的总氮去除率，具有节省投资和运行费用、氮负荷高、脱氮效率好等优点。
（发明人：倪寿清; 臧建军）
