CN101698550A - 一种垃圾渗滤液深度处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种垃圾渗滤液深度处理工艺。该工艺先将原生物处理后的垃圾渗滤液出水排入调节池；再利用污水计量泵将调节池中废水泵入聚铁反应沉淀池，以达到聚铁药剂与废水均匀混合的效果，然后将聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池进行高级氧化处理；废水经高级氧化后流入中和池调节pH到6～8，废水中和后加入PAM在沉淀池混凝沉淀；最后将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池中进行生物处理，池中放入填料，并充分曝气进行好氧处理，池子顶部通过出水堰排水，出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准。聚铁反应池以及沉淀池中的污泥进行脱水处理后可直接运回填埋区进行填埋。

Description

一种垃圾渗滤液深度处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液的处理，具体涉及一种采用高效混凝、Fenton氧化、生物滤池为主要工艺，对厌氧好氧生物处理后的垃圾渗滤液二级出水，进行深度处理的方法。

背景技术

二十世纪六七十年代，垃圾卫生填埋作为最经济、最方便的城市垃圾处理方法被多数国家普遍采用，我国自二十世纪八十年代开始兴建垃圾卫生填埋场，至目前，全国有93％的城市垃圾采用填埋处理，因此存在严重的环境污染问题与隐患。垃圾填埋以后，由于垃圾的发酵、雨水的下渗以及地下水位的上升等导致垃圾填埋体内有相当数量的渗滤液。它对垃圾场周围的地下水以及地表水都会造成严重的污染，引起世界各国的重视，需要进行有效的处理。垃圾渗滤液的处理也是一个世界性难题，特别是中晚期的渗滤液具有的高氨氮浓度直接导致的低C/N、处理过程中存在自由氨和亚硝酸盐的抑制、反硝化碳源严重不足、含有多种有害有毒并难以降解的有机物等问题。这些问题仅靠处理早期渗滤液的生物法工艺无法达到排放标准，有必要寻找经济有效的、可持续的深度处理方法，以满足最终出水符合垃圾渗滤液国家一级排放标准。

当前，国际上已有一些使用Fenton方法或其组合处理工艺来处理各种难处理的废水，包括焦化废水、染料废水、制药废水等的文献报道。

其氧化反应机制可表示如下：

本身反应：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH+OH^-(1)

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂ ^·+H+(2)

·OH+H₂O₂→HO₂ ^·+H₂O    (3)

·OH+Fe²⁺→Fe³⁺+OH^-     (4)

Fe³⁺+HO₂ ^·→Fe²⁺+O₂H⁺   (5)

Fe²⁺+HO₂ ^·+H⁺→Fe³⁺+H₂O₂(6)

2HO₂ ^-→H₂O₂+O₂          (7)

对有机物氧化反应：

·OH+RH→H₂O+R^·        (8)

R^·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺       (9)

·OH+R·H→[R·H]⁺+OH^-  (10)

Fenton反应能有效降解复杂有机物，提高废水的可生化性，反应后加碱中和并利用絮凝沉淀能较高幅度去除COD、色度、氨氮等。但目前用于垃圾渗滤液、特别是老龄垃圾填埋场渗滤液深度处理工艺尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于综合利用高效混凝、Fenton氧化、生物滤池等工艺联合，提供一种对厌氧好氧生物处理后的垃圾渗滤液二级出水进行深度处理的工艺。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种垃圾渗滤液深度处理工艺，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

(1)聚铁混凝处理：垃圾渗滤液经调节池泵入聚铁反应沉淀池时，按待处理水体积，加入聚铁(FeSO₄·7H₂O)量0.2-0.45mL·L^-1，进行聚铁混凝处理；

(2)Fenton氧化处理：聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池在进水处加入FeSO₄和H₂O₂组成的药剂，按进水体积，用量控制Fe²⁺为0.05-0.20mol·L^-1，H₂O₂为0.05-0.15mol·L^-1，反应时间3～5h；

(3)中和及沉淀：废水经Fenton氧化处理后流入中和池，调节pH到6～8；废水中和后加入合成聚丙烯酰氨(PAM)在沉淀池混凝沉淀；按待处理废水体积，浓度为0.1～0.2wt％的PAM加入量为2-5mL·L^-1；

(4)生物过虑处理：将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池，池中放有活性污泥与陶瓷载体组成的生物陶粒填料，填料占生物填料滤池体积的60～80％，经充分曝气进行好氧处理，从池子顶部通过出水堰排水。

所述步骤(3)的pH调节是通过加入碳酸钠调节。

上述工艺解决了国内外围绕垃圾渗滤液，尤其是老龄化的垃圾渗滤液单靠生物法处理不能达标排放，而使用膜(超滤、反渗透、纳滤)处理方法投资成本大、运行费用高、管理复杂、浓缩液难处理等的难题，对其他难处理的有机废水有借鉴意义。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)本发明能针对高难处理的废水进行处理，并充分降低污染物的浓度，出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准。本发明采用高效混凝技术、氧化技术、生物处理对高难处理的垃圾渗滤液二级出水进行深度处理，其中聚铁混凝能去除大部分COD、色度等；Fenton反应能有效降解复杂有机物，提高废水的可生化性，该反应后加碱中和并利用絮凝沉淀能较高幅度去除COD、色度、氨氮等；而生物处理进一步去除废水中的可生物降解污染物。出水的水质的COD≤100mg·L^-1、BOD≤10mg·L^-1、NH₄ ⁺-N≤lmg·L^-1、色度≤5倍、SS≤10mg·L^-1，达到并优于垃圾渗滤液国家一级排放标准(GB 16889--2008)(COD≤100mg·L^-1、BOD≤30mg·L^-1、NH₄ ⁺-N≤15mg·L^-1、SS≤70mg·L^-1)。

(2)对废水在进行Fenton氧化处理之前先使用聚铁混凝处理，可大幅度降低成本，并省却pH调节操作。

(3)本发明脱色效果高，出水基本无色，观察者感官效果非常好；

(4)处理工艺流程紧凑，占地面积小。

(5)与现行的一些深度处理或能达到相同处理效果的工艺相比，设备投资成本低，运行费用少，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为垃圾渗滤液的COD去除率效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限性于实施例表示的范围。

本发明建立了能有效深度处理垃圾渗滤液的聚铁混凝/Fenton氧化/生物过滤法组合处理系统及工艺。垃圾渗滤液深度处理系统包括调节池、聚铁反应沉淀池、Fenton氧化池、中和池、混凝沉淀池、生物填料滤池、污泥池及其附属设备。调节池通过管道提升泵与聚铁混凝池相连；聚铁混凝池通过排水堰、管道与Fenton氧化池相连；Fenton氧化池通过管道和中和池相连；中和池出水口通过管道与沉淀池相连；沉淀池通过管道、提升泵与生物填料滤池相连；生物填料滤池出水在直接排入达标排放池后通过管道流入城市污水管网中。

聚铁混凝设备分为反应区、沉淀区、排水区，排水区设置排水堰，上清液溢过排水堰进入下一处理程序。利用调节池中废水泵入聚铁反应沉淀池中的进水管道中连接一段管道混合器，加入聚铁药剂使之与废水均匀混合。Fenton氧化设备通过底部加入FeSO₄和H₂O₂药剂。一般是，聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池进行高级氧化处理，在进水处加入第一批FeSO₄和H₂O₂药剂，而后在串联的Fenton氧化池中加入第二批FeSO₄和H₂O₂药剂。中和池设置折板，先使用加药泵加入碳酸钠将pH调节到7左右，而后在排出管道前使用加药泵投加适当PAM药剂进行混凝。混凝沉淀池分为反应区、沉淀区、汲水井区，其中沉淀区分级沉降，在底部设置污泥管道利用污泥泵将污泥吸走。在汲水井区设置污水泵提升做后续处理。生物过滤滤池分为布水区、填料区、出水区，在布水区设进水口、反冲洗进水口、反冲洗进气口，填料区放置填料，在填料区底部设置曝气口。将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池中进行生物处理，池中放入生物陶粒，并充分曝气进行好氧处理，池子顶部通过出水堰排水，出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准。

聚铁反应池以及沉淀池中的污泥进行脱水处理后可直接运回填埋区进行填埋处理。

采用该垃圾渗滤液深度处理系统对广东省某垃圾场渗滤液进行了深度处理，具体情况为：

该垃圾填埋场已使用10年，垃圾场明显已经进入“老龄化”阶段。其垃圾渗滤液原水pH为8左右，氨氮浓度高于1000mg·L-1，COD浓度为2000～4000mg·L-1左右，C/N多数情况下低于2.3。在SBR生物处理过程中存在自由氨和亚硝酸盐的抑制、反硝化碳源严重不足、含有多种有害有毒并难以降解的有机物等问题。经过氨氮吹脱、SBR工艺处理后出水COD浓度550～800mg·L-1，超过垃圾渗滤液国家三级排放标准，需进行必要的深度处理才能达标排放。

应用本发明，建成一套垃圾渗滤液深度处理工艺系统投入运行，日渗滤液处理量为60T，从该系统试运行以来，出水水质保持稳定，处理后出水水质优于垃圾渗滤液国家一级排放标准(GB16889--2008)。

实施例1

对垃圾渗滤液深度处理工艺包括如下步骤和工艺条件：

(1)聚铁混凝处理：垃圾渗滤液经调节池泵入聚铁反应沉淀池时，按待处理水体积，加入聚铁(FeSO₄·7H₂O)量0.45mL·L^-1，进行聚铁混凝处理；

(2)Fenton氧化处理：聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池在进水处加入FeSO₄和H₂O₂药剂，药剂为：[Fe²⁺]为0.06mol·L^-1，[H₂O₂]为0.06mol·L^-1，反应时间3.5h；

(3)中和及沉淀：废水经Fenton氧化处理后流入中和池，调节pH到6～8；废水中和后加入合成聚丙烯酰氨(RAM)在沉淀池混凝沉淀，按待处理废水体积，浓度为0.1～0.2wt％的PAM加入量为2-5mL·L^-1；

(4)生物过滤处理：将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池，池中放有活性污泥与陶瓷载体组成的生物陶粒填料，填料占生物填料滤池体积的60～80％，经充分曝气进行好氧处理，从池子顶部通过出水堰排水。

高效混凝技术和氧化技术之后，后续的生物处理采用一套生物过滤滤池，试验天数为45d，其间各项对比数据如下表1：

表1垃圾场渗滤液深度处理效果

运行天数	原生物池出水COD/mg·L-1	Fenton池出水COD/mg·L-1	生物填料滤池出水COD/mg·L-1
				45	620	131	93

原生物池出水经过高效混凝技术、氧化技术、生物技术进行深度处理后具体COD数据如图1所示.该系统试运行以来，出水水质保持稳定，处理后出水水质优于垃圾渗滤液国家一级排放标准(GB16889--2008)。

实施例2

对垃圾渗滤液深度处理工艺包括如下步骤和工艺条件：

(1)聚铁混凝处理：垃圾渗滤液经调节池泵入聚铁反应沉淀池时，按待处理水体积，加入聚铁(FeSO₄·7H₂O)量0.35mL·L^-1，进行聚铁混凝处理；

(2)Fenton氧化处理：聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池在进水处加入FeSO₄和H₂O₂药剂，药剂为：[Fe²⁺]为0.10mol·L^-1，[H₂O₂]为0.10mol·L^-1，反应时间3.6h；

(3)中和及沉淀：废水经Fenton氧化处理后流入中和池，调节pH到6～8；废水中和后加入合成聚丙烯酰氨(PAM)在沉淀池混凝沉淀，按待处理废水体积，浓度为0.1～0.2wt％的PAM加入量为2-5mL·L^-1；

(4)生物过滤处理：将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池，池中放有活性污泥与陶瓷载体组成的生物陶粒填料，填料占生物填料滤池体积的60～80％，经充分曝气进行好氧处理，从池子顶部通过出水堰排水。

高效混凝技术和氧化技术之后，后续的生物处理采用一套生物过滤滤池，试验天数为35d，其间各项对比数据如下表2：

表2垃圾场渗滤液深度处理效果

运行天数	原生物池出水COD/mg·L-1	Fenton池出水COD/mg·L-1	生物填料滤池出水COD/mg·L-1
				35	586	128	89

该系统试运行以来，出水水质保持稳定，原生物池出水经过高效混凝技术、氧化技术、生物技术进行深度处理后，COD数据处理后出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准(GB16889--2008)。

实施例3

对垃圾渗滤液深度处理工艺包括如下步骤和工艺条件：

(1)聚铁混凝处理：垃圾渗滤液经调节池泵入聚铁反应沉淀池时，按待处理水体积，加入聚铁(FeSO₄·7H₂O)量0.30mL·L^-1，进行聚铁混凝处理；

(2)Fenton氧化处理：聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池在进水处加入FeSO₄和H₂O₂药剂，药剂为：[Fe²⁺]为0.12mol·L^-1，[H₂O₂]为0.12mol·L^-1，反应时间3.9h；

(3)中和及沉淀：废水经Fenton氧化处理后流入中和池，调节pH到6～7.5；废水中和后加入合成聚丙烯酰氨(PAM)在沉淀池混凝沉淀，按待处理废水体积，浓度为0.1～0.2wt％的PAM加入量为2-5mL·L^-1；

(4)生物过滤处理：将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池，池中放有活性污泥与陶瓷载体组成的生物陶粒填料，填料占生物填料滤池体积的60～80％，经充分曝气进行好氧处理，从池子顶部通过出水堰排水。

高效混凝技术和氧化技术之后，后续的生物处理采用一套生物过滤滤池，试验天数为40d，其间各项对比数据如下表3：

表3垃圾场渗滤液深度处理效果

运行天数	原生物池出水COD/mg·L-1	Fenton池出水COD/mg·L-1	生物填料滤池出水COD/mg·L-1
				40	636	126	90

该系统试运行以来，出水水质保持稳定，原生物池出水经过高效混凝技术、氧化技术、生物技术进行深度处理后，COD数据处理后出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准(GB16889--2008)。

本发明在试验中取得很好的效果，优势明显，应用前景广阔，社会效益和环境效益十分显著。

Claims (2)

1.一种垃圾渗滤液深度处理工艺，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

(1)聚铁混凝处理：垃圾渗滤液经调节池泵入聚铁反应沉淀池时，按待处理水体积，加入聚铁0.2-0.45mL·L^-1，进行聚铁混凝处理；

(2)Fenton氧化处理：聚铁混凝后上清液流入Fenton氧化池在进水处加入FeSO₄和H₂O₂组成的药剂，按进水体积，用量控制Fe²⁺为0.05-0.20mol·L^-1，H₂O₂为0.05-0.15mol·L^-1，反应时间3～5h；

(3)中和及沉淀：废水经Fenton氧化处理后流入中和池，调节pH到6～8；废水中和后加入合成聚丙烯酰氨在沉淀池混凝沉淀；按待处理废水体积，浓度为0.1～0.2wt％的PAM加入量为2-5mL·L^-1；

(4)生物过虑处理：将沉淀池的上清液泵入生物填料滤池，池中放有活性污泥与陶瓷载体组成的生物陶粒填料，填料占生物填料滤池体积的60～80％，经充分曝气进行好氧处理，从池子顶部通过出水堰排水。

2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理工艺，其特征在于所述步骤(3)的pH调节是通过加入碳酸钠调节。

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