CN102153233B - 垃圾焚烧厂渗滤液处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液处理方法及系统。所述垃圾焚烧渗滤液处理方法步骤为：渗滤液经管道收集后进入粗、细格栅、沉砂池，经沉砂后流入调节池进行混合搅拌；调节池出水经调节池提升泵提升至沉淀池，通过调节pH值及加入混凝剂，调节池出水经混凝和沉淀后去除大部分的水质悬浮物和部分不溶性有机物；将沉淀池出水流入中间水池，通过蒸汽射流加热系统加热至35℃；将经过加热的中间水池出水进行生化处理。本发明调节池前设预处理单元，减轻了后续单元的负荷，同时延长了调节池的清理周期；采用MBR系统对活性污泥进行有效拦截，进一步改善生化处理单元的效果，同时取代了传统生化处理工艺中的二沉池，操作简化。

Description

垃圾焚烧厂渗滤液处理方法及系统

技术领域

本发明属于环境保护的垃圾污染物处理领域，特别涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液处理方法及系统。

背景技术

渗滤液为垃圾中因动植物有机质腐烂、变质、发酵而渗滤出来的污水，通常具有一股恶臭味，其主要成分为NH₃-N、BOD、CODCr、SS（英语Suspended Substance的缩写，即水质中的悬浮物）、Cl^－以及其他的污秽物。垃圾焚烧厂的渗滤液主要来源为垃圾在贮坑堆放过程中垃圾本身所含水分受挤压作用而排出的水分及垃圾中的有机组分在贮坑内发生局部厌氧发酵而生成的水分所形成的一种成分复杂的高浓度有机废水，另外，在梅雨季节或者长时间的连续大雨后，垃圾在运输过程遭受雨水的冲刷，由垃圾车运往垃圾贮坑的同时带入了大量雨水，也会转变成垃圾焚烧厂的渗滤液。

垃圾焚烧厂渗滤液相对于垃圾填埋场渗滤液有以下特征：

（1）高COD、高B/C比：

与垃圾填埋场相比，垃圾焚烧厂内垃圾成分简单，有机物含量高、热值高，再加上垃圾在储坑的停留时间较短，有机物来不及降解，导致焚烧厂渗滤液具有很高的COD，同时其可生化性也很好，B/C比通常在0.5以上。

（2）高SS

焚烧厂的垃圾为新鲜垃圾，在垃圾收集的过程中，大量的灰尘等无机物混入，同时垃圾自身降解过程中也产生了大量的可溶性悬浮物，造成了渗滤液含有的SS浓度较高。根据垃圾收集机制的不同，焚烧厂渗滤液SS浓度在800～10000mg/L不等。

（3）钙、镁等浓度高

目前，垃圾焚烧厂渗滤液都含有较高的硬度，通常Ca2+在3000mg/L以上，Mg2+在400mg/L以上。

（4）营养比例失调

这点与填埋场渗滤液特征类似，通常渗滤液都含有较高浓度的COD和氨氮，而含磷元素较低，因此如不经调整，会大大影响生化处理效果。

现有技术中垃圾填埋场处理渗滤液的处理方法已经比较成熟，鉴于垃圾焚烧厂渗滤液与垃圾填埋场渗滤液水质的差别，垃圾焚烧厂渗滤液处理技术也得到相应的发展，而现有的垃圾焚烧厂渗滤液治理技术一般工艺控制比较复杂，投资成本比较高。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种垃圾焚烧厂渗滤液处理方法，该方法通过混凝沉淀、UASB+A/O工艺、MBR工艺、电化学反应器工艺和反渗透膜处理工艺相结合而得以实现。

本发明还提供了一种实施上述方法的处理系统，可将垃圾渗滤液进行处理后达标排放。

本发明技术方案：一种垃圾焚烧渗滤液处理方法，该方法的步骤为：

1）渗滤液经管道收集后进入粗、细格栅、沉砂池，经沉砂后流入调节池进行混合搅拌；

2）调节池出水经调节池提升泵提升至沉淀池，通过调节pH值及加入混凝剂，调节池出水经混凝和沉淀后去除大部分的水质悬浮物和部分不溶性有机物；

3）将沉淀池出水流入中间水池，通过蒸汽射流加热系统加热至35℃；

4）将经过加热的中间水池出水进行生化处理；

5）将进过生化处理的污水流入膜生物反应器进行膜处理，使生化系统的污泥浓度提升至15-30g/l；

6）将膜生物反应器出水流入电化学反应器，通过电解及混凝作用，去除色度及水质悬浮物；

7）再将电化学反应器出水流入反渗透膜处理系统，进一步去除微小悬浮物质及难降解有机物质；

8）将上述各个步骤产生的污泥放入污泥浓缩池浓缩,然后经压滤，滤渣送至垃圾贮坑，滤液回调节池。

所述步骤1）中的调节池内设有液下搅拌机，沉砂池出水通过液下搅拌机进行混合搅拌。

所述步骤2）中的生化处理是采用UASB+A/O工艺，所述USAB-A/O工艺由厌氧微生物处理段、缺氧微生物处理段和好养微生物处理段顺次连接组成。

所述步骤5）中的膜处理采用MBR工艺，所述MBR工艺中的膜生物反应器采用管式外置超滤膜。

所述步骤7）中的反渗透膜处理系统由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置顺次连接组成。

一种垃圾焚烧渗滤液处理系统，该系统包括通过管道依次相连的格栅/沉砂池、调节池、沉淀池、中间水池、USAB反应器、A/0池、膜生物反应器、电化学反应器、反渗透处理系统和清水池，其中沉淀池、USAB反应器、膜生物反应器、电化学反应器连接到污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连有压滤机。

所述UASB+A/O生化系统包括由管道相连的UASB反应器和A/O池，UASB反应器内设有中温升流式厌氧污泥床，所述A/O池通过由缺氧池和好氧池构成的单独内回流系统。

所述UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分顺次连接组成。

所述反渗透膜处理系统包括由管道依次相连的进水箱、增压泵、机械滤器和反渗透装置。

所述反渗透装置由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置顺次连接组成。

本发明的工艺流程为：

垃圾渗滤液经管道收集后进入粗、细格栅、沉砂池，经沉砂后流入调节池；

调节池内设液下搅拌机进行混合搅拌，调节水量和均匀水质，减少对处理系统的冲击负荷和起到一定的水解酸化作用；

废水经调节池提升泵提升至反应沉淀池，考虑沉淀池的污泥浓度和结垢问题，沉淀方式采用斜板沉淀，其间通过调节pH值及加入适量的混凝剂，去除大部分的SS，部分不溶性有机物；

反应沉淀池出水进入中间水池，通过蒸汽射流加热系统，将污水加热至35℃左右，然后通过泵提升至UASB；

UASB内设有中温升流式厌氧污泥床，采用点对点布水方式进均匀布水，通过产甲烷菌降解污水中的有机物，使之转化为甲烷、一氧化碳和水；

UASB出水进入A/O池，A/O池内设单独的内回流系统，进行硝化-反硝化去除氨氮；

缺氧池内设液下搅拌机进行混合搅拌，好氧池采用三叶罗茨鼓风机供氧及微孔曝气器曝气，通过微生物的新陈代谢等生命活动，摄取水中的有机物，去除大部分的COD及BOD；

泥水混合物进入MBR系统进一步处理，MBR膜采用德国berghof的外置式管式超滤膜，通过膜的截流能将生化系统的污泥浓度提升至15-30g/l，大大增加了系统的去除率，采用MBR膜代替了二沉池，使出水悬浮物大大降低；

MBR出水通过电化学反应器的电解及混凝作用，去除废水的色度及水质悬浮物；

为进一步使污水达到GB16889-2008标准，电化学出水再进入反渗透膜处理系统，该系统由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置组成，进一步去除微小悬浮物质及难降解有机物质，保证废水达标排放；

混凝沉淀池污泥、生化池剩余污泥进入污泥浓缩池浓缩,然后经压滤，滤渣由车送至垃圾贮坑，滤液则回调节池。

本发明具有以下工艺特点：

（1）调节池前设预处理单元，减轻了后续单元的负荷，同时延长了调节池的清理周期；

（2）采用MBR系统对活性污泥进行有效拦截，避免了污泥流失，大大提高污泥浓度，进一步改善生化处理单元的效果，同时取代了传统生化处理工艺中的二沉池，操作简化；

（3）采用电化学处理技术能够有效的去除污染物，并且可以代替常用工艺中的纳滤单元，减少50%以上的浓缩液量，节省了运行成本；

（4）对现行的焚烧厂垃圾渗滤液治理技术作了进一步的集成和创新；

（5）工艺控制简单，可实现全自动控制；

（6）在投资成本及运行成本方面都有所降低。

附图说明

    图1为发明的系统结构流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

一种垃圾焚烧厂渗滤液处理方法，其步骤为：

1)渗滤液经管道收集后进入粗、细格栅、沉砂池，经沉砂后流入调节池进行混合搅拌；

2）调节池出水经调节池提升泵提升至沉淀池，通过调节pH值及加入适量的混凝剂，调节池出水经混凝和沉淀后去除大部分的水质悬浮物和部分不溶性有机物；

3)将沉淀池出水流入中间水池，通过蒸汽射流加热系统加热至35℃左右；

4)将经过加热的中间水池出水进行生化处理；

5)将进过生化处理的污水流入膜生物反应器进行膜处理，使生化系统的污泥浓度提升至15-30g/l；

6)将膜生物反应器出水流入电化学反应器，通过电解及混凝作用，去除色度及水质悬浮物；

7)再将电化学反应器出水流入反渗透膜处理系统，进一步去除微小悬浮物质及难降解有机物质；

8)将上述各个步骤产生的污泥放入污泥浓缩池浓缩,然后经压滤，滤渣送至垃圾贮坑，滤液回调节池。

如图1所示，一种垃圾焚烧渗滤液处理系统，该系统包括通过管道依次相连的格栅/沉砂池、调节池、沉淀池、中间水池、USAB反应器、A/0池、膜生物反应器、电化学反应器、反渗透处理系统和清水池，其中沉淀池、USAB反应器、膜生物反应器、电化学反应器连接到污泥浓缩池，污泥浓缩池连有压滤机，UASB+A/O生化系统包括由管道相连的UASB反应器和A/O池，UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分顺次连接组成，UASB反应器内设有中温升流式厌氧污泥床，所述A/O池通过由缺氧池和好氧池构成的单独内回流系统，反渗透膜处理系统包括由管道依次相连的进水箱、增压泵、机械滤器和反渗透装置，反渗透装置由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置顺次连接组成。

其中格栅/沉砂池上连接一砂水分离器，用来分离出沉淀物中的泥沙；在沉淀池中加入适量的药剂，保证沉淀充分；在A/O池内设有风机。

本发明主要工艺流程 

（1）UASB+A/O工艺

UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。UASB池通过水泵进行内部回流充分搅拌，使活性污泥与渗滤液充分混合和提高上升流速使之形成活性污泥悬浮层，提高厌氧处理的效果。

A/O池内设单独的回流系统，使之形成硝化反硝化去除氨氮。

缺氧段采用缺氧微生物为主，悬浮型和附着型微生物混合的生物相，为厌氧至好氧的过渡阶段。池内设潜水搅拌机，使渗滤液和活性污泥充分接触和混合，同时能保证溶解氧浓度低于0.5mg/L。通过好氧池混合液回流来提高硝化反硝化的效果，达到去除NH^3-N的目的。

好氧段采用好氧处理微生物为主，悬浮型和附着型微生物混合的生物相。悬挂组合填料，对曝气过程可作气泡再切割，再配合微孔曝气器，氧吸收率从普通穿孔管的2%效率提高到15%，提高了动力效率，增加生化处理效率。

由于硝化过程会造成碱度不足，因此考虑硝化工艺段中补充碱量，以调节碱度，利于硝化。

厌氧+缺氧+好氧微生物分类严格。由于经历厌氧、缺氧、好氧过程，微生物常处于内/外源呼吸交替，产生污泥量少。在实现有机物降解的同时，实现生物脱氮。

（2）MBR 工艺（管式超滤膜处理系统）

根据膜的放置形式不同，膜生物反应器分为浸没式（也叫内置式或一体式）和外置式（或分体式）。由于处理垃圾渗滤液生化污泥浓度较高，常常是15～30g/L，因此浸没式中空纤维MBR很容易造成堵塞、断丝和瘫痪。管式膜MBR技术是外置式形式，通过水泵将污泥打入膜管内，在压力的驱动下进行膜分离，出水透过膜进入产水箱，而污泥回到生化池继续参与生化反应。

MBR技术是用膜过滤替代传统活性污泥法中的二沉池，可使生化反应器内的污泥浓度从3～5g/L提高到20～30g/L，最高可达到40g/L，使反应效率提高，出水无菌体及悬浮物。并且无须太多考虑污泥沉降和膨化的问题。

与传统生化处理工艺相比，活性污泥通过超滤（UF）系统进行固液分离，将粒径大于0.02mm的颗粒、悬浮物等截留在系统内，超滤出水清澈。有单独循环泵以产生较大的过滤通量，流速为3.5m/s，避免膜管堵塞。超滤最大压力为0.6MPa，膜管由清洗泵冲洗，清洗后的清洗水在膜环路中循环回到清洗槽，直到充分清洗，每1～3个月加化学药剂清洗一次。

本工艺设计采用的MBR膜是德国专门用于渗滤液处理的德国berghof生产的超滤膜。因此，活性污泥浓度可以大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。因此，膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。

MBR 工艺的主要优越性有：

a） 对污染物的去除率高，抵抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物；

b） 膜生物反应器实现了反应器污泥龄STR和水力停留时间HRT的彻底分离，设计、操作大大简化；

c） 膜的机械截流作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，且MBR工艺略去了沉淀池，大大减少占地面积；

d） 由于SRT很长，生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用，从而显著减少污泥产量，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费；

e） 由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物。如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解；

f） MBR曝气池的活性污泥不因产水而损失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点；

g） 较大的水力循环导致了污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。这是普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团所难以相比的；

h） MBR易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便。

（3)、电化学反应器是当今世界新一代电化学水处理设备。该设备采用高电压低电流，突破了低电压高电流的传统电解法。它利用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚、浮除将污染物从水体中分离，可以有效地分解化工废水中的复杂的苯类有机物，降低CODCr、磷酸盐等各种有害污染物。

反应器依据电解及电凝聚原理，是以可溶性金属铁为极板，废水进入反应器，在直流电的作用下，水溶液离解为（H⁺）与（OH^－）。

反应器无需加药，每个电解单元发生如下反应。

a）除磷

铁极板受电化学作用析出的Fe^2＋被氧化成Fe^3＋和磷酸根反应沉淀，而且能与其它金属形成共沉淀达到最好的除磷效果。

Fe^3＋+PO^3－→FePO₄↓

b）混凝作用除水质中的悬浮物

可溶性金属极板在阳极上解离出的Fe^2＋与水溶液中离子作用，生成的Fe(OH)₃。反应式如下：

Fe^2＋+2OH^－→Fe(OH)₂↓

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃↓

上述反应产生的Fe(OH)₃具有很强的混凝效果，能与水中有机和无机杂质凝聚产生胶羽，以去除废水中悬浮物。比铝盐、铁盐之混凝剂对废水中的悬浮物以及难于沉淀的细微离子等凝聚去除效果更好。

c）浮除作用除胶体

在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡形式逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物质，令其比重变小，浮至水面，产生气浮作用，它比传统气浮法用释放器溶气水产生的气泡微小，效果更强。

废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。

经电化学反应后由于水体中含有大量的氢氧化铁和氢氧化亚铁沉淀物需经沉淀池沉淀，固液分离。

（4）反渗透膜处理工艺

反渗透膜处理系统包括由管道依次相连的进水箱、增压泵、机械滤器和反渗透装置。其中反渗透装置由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置组成。

膜处理工艺控制：选用反渗透装置对生物处理后的渗滤液作深度处理。

单套反渗透装置能力：150m³/d（25℃）。

反渗透操作压力：1.0MPa- 1.8MPa。

反渗透装置水回收率：>80%。

膜处理的工艺说明如下： 

（a）进水箱、增压泵：提供1级反渗透系统的压力与流量；

（b）机械滤器：用于截获水中的机械颗粒及胶体；

（c）反渗透装置:由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透、碱加药装置组成，去除水中99%以上无机盐及95%以上的有机物。

Claims (8)

1.一种垃圾焚烧渗滤液处理方法，其特征在于：该方法的步骤为：

1）渗滤液经管道收集后进入粗、细格栅、沉砂池，经沉砂后流入调节池进行混合搅拌；

2）调节池出水经调节池提升泵提升至沉淀池，通过调节pH值及加入混凝剂，调节池出水经混凝和沉淀后去除大部分的水质悬浮物和部分不溶性有机物；

3）将沉淀池出水流入中间水池，通过蒸汽射流加热系统加热至35℃；

4）将经过加热的中间水池出水进行生化处理；

5）将进过生化处理的污水流入膜生物反应器进行膜处理，使生化系统的污泥浓度提升至15-30g/L；

6）将膜生物反应器出水流入电化学反应器，通过电解及混凝作用，去除色度及水质悬浮物；

7）再将电化学反应器出水流入反渗透膜处理系统，进一步去除微小悬浮物质及难降解有机物质；

8）将上述各个步骤产生的污泥放入污泥浓缩池浓缩,然后经压滤，滤渣送至垃圾贮坑，滤液回调节池；

所述步骤4）中的生化处理是采用UASB-A/O工艺，所述UASB-A/O工艺由厌氧微生物处理段、缺氧微生物处理段和好氧微生物处理段顺次连接组成，

所述步骤5）中的膜处理采用MBR工艺，所述MBR工艺中的膜生物反应器采用管式外置超滤膜。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧场渗滤液处理方法，其特征在于：所述步骤1）中的调节池内设有液下搅拌机，沉砂池出水通过液下搅拌机进行混合搅拌。 

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧场渗滤液处理方法，其特征在于：所述步骤7）中的反渗透膜处理系统由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置顺次连接组成。

4.一种用于权利要求1所述方法的垃圾焚烧渗滤液处理系统，其特征在于：该系统包括通过管道依次相连的格栅、沉砂池、调节池、沉淀池、中间水池、UASB反应器、A/O池、膜生物反应器、电化学反应器、反渗透处理系统和清水池，其中沉淀池、UASB反应器、膜生物反应器、电化学反应器连接到污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连有压滤机。

5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧渗滤液处理系统，其特征在于：所述UASB-A/O生化系统包括由管道相连的UASB反应器和A/O池，UASB反应器内设有中温升流式厌氧污泥床，所述A/O池设有通过由缺氧池和好氧池构成的单独内回流系统。

6.根据权利要求4所述的垃圾焚烧渗滤液处理系统，其特征在于：所述UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分顺次连接组成。

7.根据权利要求4所述的垃圾焚烧渗滤液处理系统，其特征在于：所述反渗透膜处理系统包括由管道依次相连的进水箱、增压泵、机械滤器和反渗透装置。

8.根据权利要求4所述的垃圾焚烧渗滤液处理系统，其特征在于：所述反渗透装置由保安滤器、一级高压泵、一级反渗透和碱加药装置顺次连接组成。