CN102040309A - 一种城市垃圾渗滤液的组合处理工艺 - Google Patents

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曲久辉
赵旭
刘会娟
刘锐平
兰华春
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Abstract

本发明涉及一种城市垃圾渗滤液膜出水浓缩液的处理组合工艺,处理工艺由混凝沉淀、光电氧化以及氧化吸附过滤单元构成。混凝沉淀单元去除生化出水中的大分子溶解性物质,采用聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝和硫酸铁中的任一种或者两种及多种的复配,同时加入助凝剂聚丙烯酰胺,COD去除率在30%左右。光电氧化单元可以有效去除氨氮及总氮和部分难降解性有机物,经过光电单元处理后氨氮和总氮去除率可以达到99%,剩余COD浓度大约在1000-2000mg/L之间。最后氧化吸附单元去除剩余的有机组分和金属离子,氧化/吸附单元在专利(200910080596.x)已有详细描述。本组合工艺具有投资省,运行费用低,操作简单和运行灵活等特点,不仅适用于渗滤液的无害化处理,也可应用于高氨氮、高有机物负荷,水质波动大的含盐废水处理。

Description

一种城市垃圾渗滤液的组合处理工艺技术领域
[0001] 本发明公开一种有效处理垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的处理方法,属于水处理技术 领域。背景技术
[0002] 城市垃圾的卫生填埋、堆肥是目前国内广泛采用的城市垃圾处理方法。垃圾在填 埋、堆肥过程中产生的渗滤液是一种水质水量变化大、氨氮含量高,成分复杂的高浓度难处 理有机废水。随着国家环保要求的提高,某些地区逐渐开始实行新的排放标准政策。出水 要求达到GB 16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。传统的生化处理和混凝 沉淀工艺难以满足需求。因而,人们一直在探索如何高效经济的处理垃圾渗滤液。为了保 证化学需氧量(COD)、氨氮以及总氮完全达标,现在某些地区常常采用纳滤和反渗透组合技 术。生化出水的难降解有机污染物大部分可以被纳滤单元截留,纳滤出水在经过反渗透处 理,几乎可以保证所有污染指标均可达到排放要求。但是纳滤和反渗透组合工艺在实际操 作过程中存在诸多问题。纳滤和反渗透的进水负荷较大,增加了膜污染问题,而且清洗强度 增大,膜的使用寿命短。尽管纳滤和反渗透膜对有机污染物具有极佳的截留率,但对氨氮的 截留性能不稳定,容易造成出水氨氮浓度超标。同时膜工艺对污染物只是实现了截留,在膜 单元过程中会有大量的膜浓水产生,产生的膜浓水具有较高的COD含量和盐度。一些填埋 场采用将其回灌到填埋场的方法进行处理,但是由于大量的反渗透浓水难以被生化降解, 因此又再一次进入渗滤液处理系统中,同时其含有高浓度盐度,严重影响渗滤液处理系统 正常运行。
[0003] 因此产生的浓缩液急需处理。目前国内外在垃圾渗滤液处理工艺中浓缩液的处理 方法大致有2种,一种是将浓缩液回灌到填埋场中,这种处理办法的实质是浓缩液无限回 流,使渗滤液水质逐渐恶化。另外就是进行简单处理,通常采用方法有混凝沉淀法、蒸发干 化法和吸附焚烧法等。其中蒸发干化法对设备要求高,运行费用高,操作管理复杂;吸附焚 烧法在国外运行较多,但是对吸附剂的要求高,通常采用的活性炭机械强度差,再生困难。 此外,南京大学的李爱民教授和德国维尔利公司合作研究以离子交换树脂为核心的处理方 法,据报道处理后的水符合GB16889-97中的一级排放标准。这种方法以抗污染树脂的吸附 有机物为主要处理手段,通常常见的离子交换树脂在高COD条件下使用,工作交换容量急 剧下降,离子交换树脂吸附的浓缩液在树脂吸附饱和后的再生废液更难以处理。发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种生活垃圾渗滤液处理中膜浓缩液的处理方法。
[0005] 本发明公开的工艺主要包括混凝沉淀预处理,光电氧化处理和后续吸附三个单 元。其中混凝沉淀为相对成熟的处理技术,在此只对其进行简要的介绍,光电氧化处理和最 后的氧化/吸附单元为本发明专利公开的工艺的核心单元。
[0006] 混凝沉淀单元:纳滤膜出水通常作为生化处理的后续单元,纳滤膜的出水主要是分子量在500道尔顿以下的有机物,因此纳滤膜的浓缩液主要为难生物降解的大分子量的 有机污染物,此部分主要为溶解性的腐殖质,为难生化降解性组分。通过投加絮凝剂和助 凝剂使污染物通过混凝沉淀反应,混凝沉淀单元可以去除大部分的大分子量的有机物质, 以保证进入光电氧化单元进水水质要求。混凝剂可以采用传统的氢氧化钙、氯化铝、氯化 铁和硫酸铝等聚合絮凝剂,同时需要加入助凝药剂聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的投量为 500-800mg/L左右,PAM的投量较少,大约为10mg/L。经过混凝的水,通过沉淀作用将絮体 沉淀,然后沉淀出水进入下一单元进行处理。混凝过程中COD的去除率大约在30%左右,脱 色率为60%。同时混凝沉淀单元可以去除渗滤液中大部分金属离子。
[0007] 光电氧化单元:经过混凝沉淀单元的出水中含有剩余的溶解性有机物和氨氮,主 要为分子量较小的组分。光电催化处理可以将剩余的溶解性有机物进行氧化处理,同时可 以氧化去除绝大部分氨氮和总氮类物质,并且经过光电氧化过程处理后,可以对渗滤液进 行消毒处理,灭活其中大部分的微生物和病菌。关于光电氧化处理渗滤液的原理和方法已 在专利Q00810227020)中详细论述。光电氧化处理的停留时间为2_3小时,所采用的电流 密度为200-500A/m2,电极材料为形稳阳极,阴极采用不锈钢或者形稳阳极,电极连接方式 为复极式或者单极式。采用光电氧化处理单元可以有效去除氨氮和总氮,对COD的去除率 大约为60%左右。
[0008] 氧化/吸附单元:经过光电氧化处理单元的出水中COD大约为1000-2000mg/L左 右。为此我们进行了进一步的氧化/吸附处理。在这部分处理过程中,首先我们向光电单 元的出水中投加硫酸亚铁溶液,浓度大约在500mg/L。同时投加聚合氯化铝溶液,浓度控制 在100mg/L。经过氧化吸附处理后的出水在经过砂滤过滤,即可以达标排放。在此过程中 我们将电化学产生过程中的多余的次氯酸用来氧化硫酸亚铁,使其转化为三价铁离子,三 价铁离子进而水解生成铁氧化物,这样与高锰酸钾还原产生的二氧化锰生成铁锰复合氧化 物,可以对水中的溶解性有机组分进行氧化吸附除去,同时添加聚合氯化铝可以将铁锰氧 化物沉淀下来,出水经过砂滤柱过滤即可以达标排放。附图说明
[0009] 图1.垃圾渗滤液膜浓缩液综合处理工艺具体实施方式
[0010] 实施例1
[0011] 采用本发明公开的组合工艺处理中老龄垃圾渗滤液,渗滤液采自北京一填埋场。 首先采用厌氧工艺进行处理,然后采用好氧膜生物反应器进行好氧生化处理,生化出水经 过混凝沉淀单元处理,混凝沉淀出水进入光电氧化反应单元,氧化出水在经过吸附/氧化 过滤单元即可以出水达标排放。其中垃圾渗滤液采自一填埋场,该渗滤液属于中老龄垃圾 渗滤液。原水C0D&浓度为4000-7000mg/L,氨氮浓度为1500-2000mg/L。厌氧和好氧反 应器的停留时间分别为50和40小时,混凝沉淀单元采用商业品级的聚合氯化铁混凝剂, 同时加入助凝剂聚丙烯酰胺(10mg/L),光电单元停留时间为1小时,氧化/吸附单元采用 自制材料,已在专利O00910080596.X)中公开,用量为lg/L,氧化吸附单元的停留时间为 0. 5小时。最终反应出水CODtt浓度为30-60mg/L,氨氮浓度为3_7mg/L,出水满足新标准GB16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。
[0012] 实施例2
[0013] 采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方一填埋场,渗滤液 属于新鲜渗滤液。原水CODtt浓度为15000-20000mg/L,氨氮浓度为1000-1500mg/L,总氮浓 度为1200-1800mg/L。厌氧和好氧单元停留时间分别为70和55小时,混凝沉淀单元采用工 业用聚合氯化铝作为混凝剂,混凝剂投量为500mg/L ;同时加入助凝剂聚丙烯酰胺(IOmg/ L)。光电氧化停留时间为0.5小时,氧化/吸附单元采用已在专利Q00910080596. χ)中公 开的材料,用量为500mg/L。吸附/氧化单元的停留时间为0.5小时。最终出水CODtt浓度 为20-40mg/L,氨氮浓度为2-8mg/L,总氮浓度为8_15mg/L,BOD浓度为15mg/L。出水满足 新标准GB 16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。
[0014] 实施例3
[0015] 采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方一填埋场,渗滤液 属于新鲜渗滤液。原水C0D&浓度为15000-20000mg/L,氨氮浓度为1000-1500mg/L,总氮 浓度为1200-1800mg/L。厌氧和好氧单元停留时间分别为70和55小时,混凝沉淀单元采 用工业用聚合氯化铝和聚合氯化铁作为混凝剂,混凝剂总投量为500mg/L ;同时加入助凝 剂聚丙烯酰胺(10mg/L)。光电氧化停留时间为0.3小时,氧化/吸附单元采用已在专利 (200910080596. χ)中公开的材料,用量为400mg/L。吸附/氧化单元的停留时间为0. 5小 时。最终出水C0D&浓度为15-35mg/L,氨氮浓度为2_7mg/L,总氮浓度为6_10mg/L,BOD浓 度为13mg/L。出水满足新标准GB 16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。
[0016] 实施例4
[0017] 采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方一填埋场,渗滤 液属于新鲜渗滤液。原水C0D&浓度为15000-20000mg/L,氨氮浓度为1000_1500mg/L,总 氮浓度为1200-1800mg/L。厌氧和好氧单元停留时间分别为70和55小时,混凝沉淀单 元采用工业用硫酸铝和聚合氯化铁作为混凝剂,混凝剂总投量为300mg/L ;同时加入助凝 剂聚丙烯酰胺(10mg/L)。光电氧化停留时间为0.5小时,氧化/吸附单元采用已在专利 (200910080596. χ)中公开的材料,用量为350mg/L。吸附/氧化单元的停留时间为0. 5小 时。最终出水C0D&浓度为15-35mg/L,氨氮浓度为2_7mg/L,总氮浓度为6_10mg/L,BOD浓 度为13mg/L。出水满足新标准GB 16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。

Claims (6)

1. 一种基于生化厌氧处理一生化好氧处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附单元 的垃圾渗滤液处理工艺,其特征在于:它采用如下步骤:A.厌氧处理单元:通过传统的厌氧反硝化处理,可以去除渗滤液中大部分氨氮和有机 组分;B.好氧生化处理单元:厌氧处理单元出水进入好氧生化处理进行硝化反应,进一步去 除高浓度氨氮和有机组分;C.混凝沉淀单元:生化出水中含有大量的难生物降解的大分子量有机污染物,通过混 凝沉淀单元可以去除大部分此类物质,保证进入光电氧化单元进水水质要求;D.光电氧化单元:经过混凝沉淀单元的出水中含有剩余的溶解性有机物和氨氮,光电 氧化单元可以将剩余的溶解性有机物进行氧化处理,同时可以氧化去除绝大部分氨氮类物 质,并且将氨氮转化为氮气,保证总氮有效去除,关于光电养化处理渗滤液的方法已在专利 中(200810227020)有详细描述;E.吸附/氧化处理单元:采用自制的吸附材料,专利O00910080596. χ)已有描述,通 过吸附和氧化作用去除大部分剩余化学需氧量(COD)和氨氮以及金属离子,保证出水达标 排放。
2.根据权利要求1所述的生化处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附的垃圾渗滤液 处理工艺,其特征在于厌氧和好氧处理单元为常规的工艺即可以。
3.根据权利要求1所述的生化处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附的垃圾渗滤液 处理工艺,其特征在于混凝沉淀单元所采用混凝剂可以是氯化铁、氯化铝、硫酸铁和硫酸铝 中的任一种或者几种絮凝剂的复配,混凝剂投量控制在300-600mg/L,同时加入助凝剂聚丙 烯酰胺,浓度为10-20mg/L。
4.根据权利要求1所述的生化处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附的垃圾渗滤 液处理工艺,其特征在于光电氧化单元所施加的电流密度在200-500A/m2范围内,停留时间 为0. 5-1. 0小时,电极材料为形稳电极,光源为紫外灯,关于光电氧化方法的具体描述见专 利(200810227020)。
5.根据权利要求1所述的生化处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附的垃圾渗滤液 处理工艺,其特征在于氧化/吸附单元可以有效氧化/吸附剩余的溶解性COD和氨氮,并且 该吸附单元可以实现在线制备、在线投加和原位再生,关于材料的制备与再生方法已在专 利(200910080596. χ)有详细描述。
6. 一种基于生化厌氧处理一生化好氧处理一混凝沉淀一光电氧化一氧化/吸附单 元的垃圾渗滤液处理工艺可以有效处理渗滤液,经此工艺处理的垃圾渗滤液可以达到 GB16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。
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