公布日：2022.05.06
申请日：2022.03.11
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统及其处理方法，所述地下水处理系统包括生化处理装置、物化净化装置、催化电解脱氮装置和污泥脱水装置。本发明通过上述地下水处理系统对垃圾填埋场的地下水进行处理后，能够高效地去除垃圾填埋场地下水中的氨氮、总氮、CODCr、BOD5、总磷、SS以及色度，处理后的废水氨氮≤1mg/L、总氮≤1.5mg/L、总磷≤0.3mg/L、CODCr≤30mg/L以及BOD5≤6mg/L，此外，其他污染物指标也都符合排放标准，特别适合于氨氮、CODCr都较高的垃圾填埋场的地下水的处理。
权利要求书
1.一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，包括生化处理装置、物化净化装置、催化电解脱氮装置和污泥脱水装置，其中：所述生化处理装置包括依次连接的废水收集池、好氧池、厌氧池和沉淀池一，所述废水收集池的出水口与好氧池的进水口连接，所述好氧池的出水口与厌氧池的进水口连接，所述厌氧池的出水口与沉淀池一的进水口连接；所述物化净化装置是气浮净化装置或混凝沉淀净化装置，所述气浮净化装置包括依次连接的pH调节池、混凝池、助凝池和气浮池，所述pH调节池的进水口与沉淀池一的出水口连接，所述pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与气浮池的进水口连接，所述气浮池的顶部还设有浮渣出口，所述气浮池的底部设有清水出口；所述混凝沉淀净化装置包括依次连接的pH调节池、混凝池、助凝池和沉淀池二，所述pH调节池的进水口与沉淀池一的出水口相连，所述pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与沉淀池二的进水口连接，所述沉淀池二的顶部还设有上清液出口，所述沉淀池二的底部设有污泥出口；所述催化电解脱氮装置包括电解机、直流电源、脱气塔和催化剂投加装置，所述电解机的进水口与物化净化装置中气浮池的清水出口连接或沉淀池二的上清液出口连接，所述电解机的出水口与脱气塔的进水口相连，所述脱气塔的进水口与位于脱气塔底部的布水器连接，所述电解机的进水管上沿水流方向依次安装有碱液投加装置和管道混合器，所述催化剂投加装置的出口与管道混合器的进口连接；所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池，所述污泥泵的进口与物化净化装置中气浮池的浮渣出口或沉淀池二的污泥出口连接，所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接，所述污泥浓缩池的顶部设有上清液出水口，所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口，所述上清液出水口与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接，所述理化调节池的出口与脱水机的进水口连接，所述脱水机的出水口与外界连接或与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述脱水机的出泥口与污泥池连接。
2.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述pH调节池还包括pH调节剂加药装置和搅拌机；所述混凝池还包括混凝剂加药装置和搅拌机；所述助凝池还包括助凝剂加药装置和搅拌机。
3.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述催化电解脱氮装置还包括极清洗装置，所述电极清洗装置包括酸洗溶液贮罐和酸洗溶液输送泵，所述酸洗溶液贮罐的出口与电解机的出水口连接且酸洗溶液输送泵设置在两者的连接管路上，所述酸洗溶液贮罐的进口与电解机的进水口连接。
4.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的出水口与还原池的进水口相连，所述还原池的出水口与排水管连通。
5.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的顶部还设有刮渣器和浮渣收集槽，所述脱气塔的出水口下部800-1000mm处设置有回流口，所述回流口通过管道和回流泵与电解机的进水口相连。
6.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的底部还设有排渣口，所述排渣口与污泥处理装置中污泥浓缩池的进水口连接。
7.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，在物化净化装置与催化电解脱氮装置之间还设有中间水池，所述物化净化装置中气浮池的清水出口或沉淀池二的上清液出口与中间水池的进水口连接，所述催化电解脱氮装置中电解机的进水口与中间水池的出水口通过提升泵连接。
8.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述物化净化装置还包括污泥回流泵，所述污泥回流泵的进口与气浮池中的浮渣出口或沉淀池二中的污泥出口连接，所述污泥回流泵的出口与混凝池的进水口连接。
9.根据权利要求1所述的基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，其特征在于，所述污泥浓缩池为重力浓缩池，所述污泥泵的进口与物化净化装置中气浮池中的浮渣出口或沉淀池二的污泥出口连接，所述重力浓缩池内包括由上至下的上层清液区和下层污泥浓缩区，所述上层清液区的出水口与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述下层污泥浓缩区的出口与理化调节池的进口连接。
10.一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水的处理方法，其特征在于，该方法利用权利要求1所述的基于生化与电解脱氮垃圾填埋场地下水的处理系统按照如下步骤处理：(1)生化处理：将收集于废水收集池中的垃圾填埋场地下水送入好氧池，经好氧微生物处理6-48h后进入厌氧池中进行厌氧微生物处理4-24h，得到生化处理后的垃圾填埋场地下水；(2)物化净化：将生化处理后的垃圾填埋场地下水经沉淀池一送入到pH调节池中并将垃圾填埋场地下水的pH调节至8-9，得到调节后的垃圾填埋场地下水；将调节后的垃圾填埋场地下水送入混凝池中并加入混凝剂溶液不断搅拌，得到混凝后的垃圾填埋场地下水；将混凝后的垃圾填埋场地下水送入助凝池中并加入PAM溶液不断搅拌，得到助凝后的垃圾填埋场地下水；将助凝后的垃圾填埋场地下水送入气浮池或沉淀池二中进行固液分离，得到物化净化后的地下水清液与浮渣或污泥；(3)催化电解脱氮：将经过步骤(2)物化净化后的地下水清液经提升泵送入到电解机中，采用碱液投加装置投加碱液将地下水的pH调节到9-9.5，再与催化剂投加装置中的氯离子催化剂通过管道混合器混合均匀之后送入电解机中进行催化电解脱氮，将催化电解脱氮后的地下水送入脱气塔中进行气液分离得到脱氮合格的出水；(4)污泥脱水：将经过步骤(2)物化净化后产生的浮渣或污泥送入污泥浓缩池内进行浓缩得到上层清液和下层浓缩污泥，将上层清液送入物化净化装置中的pH调节池，将下层浓缩污泥送入理化调节池中并加入理化调理剂进行理化调节，经理化调节后的污泥再送入脱水机内进行脱水处理；所述理化调理剂选自石灰、三氯化铁和聚合氯化铝中的至少一种。
发明内容
本发明的目的在于针对当前垃圾填埋场地下水中的氨氮、总氮、CODCr和BOD5都严重超标时，其采用的处理工艺存在占地大、投资大、出水质量差、出水氨氮不达标和运行成本高等缺陷，而提供一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统和处理方法，该处理系统和处理方法将生化处理、物化净化、催化电解脱氮以及污泥脱水相结合，具有工艺流程短、占地面积小、投资小、出水水质高、运行成本低、对废水水质的适应性强以及持续效果好等优点。
具体地，本发明的第一目的提供了一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水处理系统，包括生化处理装置、物化净化装置、催化电解脱氮装置和污泥脱水装置，其中：
所述生化处理装置包括依次连接的废水收集池、好氧池、厌氧池和沉淀池一，所述废水收集池的出水口与好氧池的进水口连接，所述好氧池的出水口与厌氧池的进水口连接，所述厌氧池的出水口与沉淀池一的进水口连接；
所述物化净化装置是气浮净化装置或混凝沉淀净化装置，所述气浮净化装置包括依次连接的pH调节池、混凝池、助凝池和气浮池，所述pH调节池的进水口与沉淀池一的出水口连接，所述pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与气浮池的进水口连接，所述气浮池的顶部还设有浮渣出口，所述气浮池的底部设有清水出口；所述混凝沉淀净化装置包括依次连接的pH调节池、混凝池、助凝池和沉淀池二，所述pH调节池的进水口与沉淀池一的出水口相连，所述pH调节池的出水口与混凝池的进水口连接，所述混凝池的出水口与助凝池的进水口连接，所述助凝池的出水口与沉淀池二的进水口连接，所述沉淀池二的顶部还设有上清液出口，所述沉淀池二的底部设有污泥出口；
所述催化电解脱氮装置包括电解机、直流电源、脱气塔和催化剂投加装置，所述电解机的进水口与物化净化装置中气浮池的清水出口连接或沉淀池二的上清液出口连接，所述电解机的出水口与脱气塔的进水口相连，所述脱气塔的进水口与位于脱气塔底部的布水器连接，所述电解机的进水管上沿水流方向依次安装有碱液投加装置和管道混合器，所述催化剂投加装置的出口与管道混合器的进口连接；
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池，所述污泥泵的进口与物化净化装置中气浮池的浮渣出口或沉淀池二的污泥出口连接，所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接，所述污泥浓缩池的顶部设有上清液出水口，所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口，所述上清液出水口与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接，所述理化调节池的出口与脱水机的进水口连接，所述脱水机的出水口与外界连接或与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述脱水机的出泥口与污泥池连接。
在一种优选的实施方式中，所述pH调节池还包括pH调节剂加药装置和搅拌机；所述混凝池还包括混凝剂加药装置和搅拌机；所述助凝池还包括助凝剂加药装置和搅拌机。
在一种优选的实施方式中，所述催化电解脱氮装置还包括极清洗装置，所述电极清洗装置包括酸洗溶液贮罐和酸洗溶液输送泵，所述酸洗溶液贮罐的出口与电解机的出水口连接且酸洗溶液输送泵设置在两者的连接管路上，所述酸洗溶液贮罐的进口与电解机的进水口连接。
在一种优选的实施方式中，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的出水口与还原池的进水口相连，所述还原池的出水口与排水管连通。
在一种优选的实施方式中，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的顶部还设有刮渣器和浮渣收集槽，所述脱气塔的出水口下部800-1000mm处设置有回流口，所述回流口通过管道和回流泵与电解机的进水口相连。
在一种优选的实施方式中，所述催化电解脱氮装置中脱气塔的底部还设有排渣口，所述排渣口与污泥处理装置中污泥浓缩池的进水口连接。
在一种优选的实施方式中，在物化净化装置与催化电解脱氮装置之间还设有中间水池，所述物化净化装置中气浮池的清水出口或沉淀池二的上清液出口与中间水池的进水口连接，所述催化电解脱氮装置中电解机的进水口与中间水池的出水口通过提升泵连接。
在一种优选的实施方式中，所述物化净化装置还包括污泥回流泵，所述污泥回流泵的进口与气浮池中的浮渣出口或沉淀池二中的污泥出口连接，所述污泥回流泵的出口与混凝池的进水口连接。
在一种优选的实施方式中，所述污泥浓缩池为重力浓缩池，所述污泥泵的进口与物化净化装置中气浮池中的浮渣出口或沉淀池二的污泥出口连接，所述重力浓缩池内包括由上至下的上层清液区和下层污泥浓缩区，所述上层清液区的出水口与物化净化装置中pH调节池的进水口连接，所述下层污泥浓缩区的出口与理化调节池的进口连接。
本发明的第二目的提供了一种基于生化与催化电解脱氮的垃圾填埋场地下水的处理方法，该方法利用所述的基于生化与电解脱氮垃圾填埋场地下水的处理系统按照如下步骤处理：
(1)生化处理：将收集于废水收集池中的垃圾填埋场地下水送入好氧池，经好氧微生物处理6-48h后进入厌氧池中进行厌氧微生物处理4-24h，得到生化处理后的垃圾填埋场地下水；
(2)物化净化：将生化处理后的垃圾填埋场地下水经沉淀池一送入到pH调节池中并将垃圾填埋场地下水的pH调节至8-9，得到调节后的垃圾填埋场地下水；将调节后的垃圾填埋场地下水送入混凝池中并加入混凝剂溶液不断搅拌，得到混凝后的垃圾填埋场地下水；将混凝后的垃圾填埋场地下水送入助凝池中并加入PAM溶液不断搅拌，得到助凝后的垃圾填埋场地下水；将助凝后的垃圾填埋场地下水送入气浮池或沉淀池二中进行固液分离，得到物化净化后的地下水清液与浮渣或污泥；
(3)催化电解脱氮：将经过步骤(2)物化净化后的地下水清液经提升泵送入到电解机中，采用碱液投加装置投加碱液将地下水的pH调节到9-9.5，再与催化剂投加装置中的氯离子催化剂通过管道混合器混合均匀之后送入电解机中进行催化电解脱氮，将催化电解脱氮后的地下水送入脱气塔中进行气液分离得到脱氮合格的出水；
(4)污泥脱水：将经过步骤(2)物化净化后产生的浮渣或污泥送入污泥浓缩池内进行浓缩得到上层清液和下层浓缩污泥，将上层清液送入物化净化装置中的pH调节池，将下层浓缩污泥送入理化调节池中并加入理化调理剂进行理化调节，经理化调节后的污泥再送入脱水机内进行脱水处理；所述理化调理剂选自石灰、三氯化铁和聚合氯化铝中的至少一种。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)水质高、变废水为可循环使用的水资源
采用本发明提供的垃圾填埋场地下水处理系统对垃圾填埋场的地下水处理后，CODCr≤30mg/L、BOD5≤6mg/L、氨氮≤1mg/L、总氮≤1.5mg/L以及总磷≤0.3mg/L指标均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中的Ⅳ类水质标准。因此，实现了将垃圾填埋场的地下水转变成可以循环使用的水资源，排入自然水体中，能够有效提高水体的溶解氧，有效抑制藻类的生长，全面改善和提升水质，同时能作为工农业生产和商业用水。
(2)工艺流程简单、运行简单
采用本发明提供的垃圾填埋场地下水处理系统对垃圾填埋场的地下水进行处理仅包括生化处理、物化净化、催化电解脱氮和污泥脱水四道主要工序，生产工艺流程较现有的垃圾填埋场的地下水处理生产工艺流程更为简单，建筑构筑物更少，操作运行更简单。
(3)从源头上根除氮磷污染
当前，现有的污水厂执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表1中污水的排放标准是氨氮≤5mg/L、总氮≤15mg/L和总磷≤0.5mg/L，大量的氮、磷随着污水处理厂的排放水进入水体，造成水体氮大量富集。因此，污水处理厂的排放水是江河、湖泊水体中氮磷的主要来源之一，水体中的氮磷日积月累，导致氮磷严重超标，造成江河、湖泊水体的富营养化。采用本发明提供的垃圾填埋场地下水处理系统对垃圾填埋场的地下水进行处理后，水体的氨氮≤1mg/L、总氮≤1.5mg/L和总磷≤0.3mg/L，能够从源头上彻底根除水体的氮磷污染。
(4)运行成本低
采用本发明提供的垃圾填埋场地下水处理系统对垃圾填埋场的地下水进行处理的运行成本较现有的垃圾填埋场的地下水处理厂的运行成本低得多，但水质却高得多，出水已是可以循环使用的水资源，因此，运行成本低。
（发明人：罗依依;孔玲芬）
