CN103539319B - 一种垃圾渗滤液处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液处理装置。该装置可以将吸附-混凝-亚硝化-厌氧氨氧化-好氧-膜生物反应器组合工艺应用于垃圾渗滤液的处理中。本发明装置由三部分组成，包括：a.吸附池、混凝池和沉淀池依次连接组成的预处理部分；b.亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器组成的脱氮部分；c.好氧池和膜池组成的主体处理部分。本发明针对垃圾渗滤液水质特点，将物化处理和生物处理单元有机结合，同时在处理装置上进行了合理的改造，具有工艺流程短而紧凑、处理效率高、能耗低和膜组件使用寿命长等优点。

Description

一种垃圾渗滤液处理装置

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液处理装置。

背景技术

目前城市垃圾处置方式主要有卫生填埋和焚烧。无论是采用焚烧还是卫生填埋，在处置过程中都会产生一定数量的高浓度的有机废水，高浓度有机废水一般是指超过垃圾及其所覆土层持水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层而产生的渗滤液。渗滤液废水中除COD、BOD、NH₃-N等污染物指标严重超标外，还有卤代芳烃、重金属和病毒等污染，所以高浓度渗滤液是一种污染物指标严重超标、成分异常复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，将给当地的地面水、地下水环境造成严重污染，且对周边人民群众的身体健康产生严重威胁。

垃圾渗滤液的处理，国内外的学者已做了诸多研究，主要包括物理化学法和生物法。物化方法处理成本较高，污染难以彻底去除，并可能会使出水形成二次污染。生物法是垃圾渗滤液处理的主导处理工艺，具有去除效率稳定，运营成本较低等优点，然而在渗滤液处理过程中依然存在的问题有：

a.渗滤液可生化性差，有机物浓度高。尤其随着填埋场填埋时间的延长，生化性较低，BOD/COD值小于0.1。因此这也就造成了其无法用生物方式直接处理的原因。

b.渗滤液氨氮浓度高，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等，而高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用，同时高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，导致传统生物脱氮难以进行。

c.渗滤液中高的重金属浓度及有毒物质，会抑制生物处理池中微生物的生长。

在脱氮处理研究中，研究工作者提出了新的脱氮理论，并相应地研发了新的脱氮工艺，如亚硝化脱氮工艺（SHARON）、厌氧氨氧化工艺（ANMAMOX）、全程自养脱氮工艺（CANON）、限制自养硝化反硝化工艺（OLAND）等。新的生物脱氮工艺相对于传统脱氮工艺具有明显的优势，如：降低供养能耗、无需外加碳源、节省运行费用等，然而新工艺的发生需要严苛的特定条件，如较高温度，恰当溶解氧等，因此这也导致了新工艺难以在实际工程中稳定运行的原因。

膜生物反应器是当今先进的垃圾渗滤液处理技术，处理效果稳定，并能适应不同环境条件下的水质，然而在应用过程中仍然需要高效的预处理工艺提高渗滤液的可生化性，高速率的膜污染和短暂的膜使用寿命导致了运行成本的提高，采取的减缓膜污染的曝气措施，其高曝气能耗依然不能降低工艺的运行维护成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺流程紧凑、处理效率高、能耗低和膜组件使用寿命长的垃圾渗滤液处理装置，通过合理的装置设计，智能化的实时条件控制来解决垃圾渗滤液处理过程中存在的技术难题。

本发明提供了一种垃圾渗滤液处理装置，该装置中吸附池通过第一电动阀与混凝池相连，所述混凝池通过第二电动阀与沉淀池相连；所述沉淀池依次通过第一液体流量传感器和第三电动阀与亚硝化反应器相连，所述沉淀池依次通过第二液体流量传感器和第四电动阀与进水泵相连；所述亚硝化反应器依次通过第三液体流量传感器和第五电动阀与进水泵相连，所述亚硝化反应器与温控仪相连；所述温控仪与厌氧氨氧化反应器相连，所述进水泵通过管路与厌氧氨氧化反应器的底部相连；所述厌氧氨氧化反应器通过管路与回流泵相连，形成闭合回路；在好氧池中设置隔板，所述隔板将好氧池分为曝气区和沉降区；所述厌氧氨氧化反应器通过管路与好氧池的曝气区相连，所述好氧池的沉降区通过管路与膜池相连，所述膜池通过管路与流量泵相连；所述好氧池的曝气区和沉降区分别通过管路与流量泵相连，形成闭合回路；

所述吸附池中设置第一搅拌器，所述混凝池中设置第二搅拌器；所述亚硝化反应器中分别设置第三搅拌器、第一pH电极、第一溶解氧电极、第一微孔曝气管；所述好氧池的曝气区中分别设置第二pH电极、第二溶解氧电极、第二微孔曝气管；所述第一pH电极、第一溶解氧电极、第二pH电极和第二溶解氧电极分别与控制箱相连；所述膜池中设置膜组件；所述第一微孔曝气管依次通过第六电动阀和第一气体流量传感器与曝气机相连，所述第二微孔曝气管依次通过第七电动阀和第二气体流量传感器与曝气机相连，所述膜组件依次通过第八电动阀和第三气体流量传感器与曝气机相连；所述膜组件依次通过第四液体流量传感器和压力传感器与抽吸泵相连。

所述好氧池的曝气区与沉降区的体积比为5:1。

所述膜组件中出水管设置为倒置U型，所述出水管的两条竖直侧管之间横向平行设置多条曝气套，所述多条曝气套分别与进气管相连；所述每条曝气套中设置曝气套内侧管，所述每条曝气套内侧管上设置多个曝气孔，所述每条曝气套内侧管内设置多条膜丝。

所述曝气孔的方向和曝气套呈40～70度角。

所述膜丝的材质为聚四氟乙烯中空纤维膜丝。

所述膜丝内径为1.3mm，外径为2.3mm。

所述温控仪的各温度传感器、各压力传感器、各气体流量传感器、各液体流量传感器、各溶解氧电极、各pH电极分别与PLC控制器相连，并由所述PLC控制器提供人机界面；所述PLC控制器分别与各温控仪、各个泵、各曝气机、各电动阀相连。

本发明的有益效果为：

整套处理装置出水水质优良、运行稳定、处理效率高、能耗低、耐冲击、管理简便，其具体表现为：

a.抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，出水水质优良：

本装置针对渗滤液中污染物的特点，采用物化-生物组合工艺：吸附-混凝工艺可去除渗滤液中浊度、重金属及大分子物质，并能一定程度上降低COD，氨氮浓度，能有效提高渗滤液的可生化性，降低渗滤液的生物毒性，对水质波动起到缓冲作用；亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器组合实现了亚硝化-厌氧氨氧化脱氮组合工艺，能有效去除渗滤液中的氨氮浓度；好氧池的进一步处理，去除大部分的有机物和氨氮等；膜生物反应器进一步的截留作用，从而将渗滤液中的主要污染物含量降低到出水限度指标以内；

b.管理方便，自动化程度高，处理反应参数控制灵敏，处理工艺运行稳定：

本装置采用PLC控制系统，可实现对处理装置中的运行条件进行自动操作，工艺影响因素的及时掌握，并精确控制，从而保证处理工艺的稳定运行；

c.膜污染速率小，膜组件使用寿命长：

通过好氧池、膜组件结构的改造，且选用高强度聚四氟乙烯中空纤维膜丝，可有效减缓膜污染速率，减少膜清洗次数，增加膜组件的使用寿命，降低处理工艺的运行费用；

d.结构紧凑，能耗小，运行费用低：

本装置结构紧凑，可降低基建费用；根据装置采用工艺特点，在吸附-混凝阶段可选用高效，廉价的粉煤灰，聚合混凝剂等药剂，从而可降低工艺的运行费用；通过对溶解氧的精确控制，曝气的高效利用，可大大降低工艺能耗。

附图说明

图1为本发明垃圾渗滤液处理装置示意图；

图2为本发明垃圾渗滤液处理装置的控制系统框图；

图3为膜组件结构示意图；

图4为膜组件中轴横切面结构示意图；

图中标号：1-第一搅拌器；2-吸附池；3-第一电动阀；4-混凝池；5-第二搅拌器；6-第二电动阀；7-沉淀池；8-第三电动阀；9-第一液体流量传感器；10-第三搅拌器；11-第一pH电极；12-第一微孔曝气管；13-亚硝化反应器；14-第一溶解氧电极；15-第三液体流量传感器；16-第五电动阀；17-第四电动阀；18-第二液体流量传感器；19-温控仪；20-第一气体流量传感器；21-第六电动阀；22-进水泵；23-厌氧氨氧化反应器；24-回流泵；25-第二pH电极；26-第二溶解氧电极；27-第二微孔曝气管；28-好氧池；29-第七电动阀；30-第二气体流量传感器；31-第三气体流量传感器；32-第八电动阀；33-第四液体流量传感器；34-压力传感器；35-膜组件；36-抽吸泵；37-流量泵；38-曝气机；39-控制箱；40-膜池；41-出水管；42-进气管；43-曝气套；44-膜丝；45-曝气套内侧管。

具体实施方式

本发明提供了一种垃圾渗滤液处理装置，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种垃圾渗滤液处理装置，该装置中吸附池2通过第一电动阀3与混凝池4相连，所述混凝池4通过第二电动阀6与沉淀池7相连；所述沉淀池7依次通过第一液体流量传感器9和第三电动阀8与亚硝化反应器13相连，所述沉淀池7依次通过第二液体流量传感器18和第四电动阀17与进水泵22相连；所述亚硝化反应器13依次通过第三液体流量传感器15和第五电动阀16与进水泵22相连，所述亚硝化反应器13与温控仪19相连；所述温控仪19与厌氧氨氧化反应器23相连，所述进水泵22通过管路与厌氧氨氧化反应器23的底部相连；所述厌氧氨氧化反应器23通过管路与回流泵24相连，形成闭合回路；在好氧池28中设置隔板，所述隔板将好氧池28分为曝气区和沉降区，所述隔板中部设孔道使曝气区和沉降区连通；所述厌氧氨氧化反应器23通过管路与好氧池28的曝气区相连，所述好氧池28的沉降区通过管路与膜池40相连，所述膜池40通过管路与流量泵37相连；所述好氧池28的曝气区和沉降区分别通过管路与流量泵37相连，形成闭合回路；

所述吸附池2中设置第一搅拌器1，所述混凝池4中设置第二搅拌器5；所述亚硝化反应器13中分别设置第三搅拌器10、第一pH电极11、第一溶解氧电极14、第一微孔曝气管12；所述好氧池28的曝气区中分别设置第二pH电极25、第二溶解氧电极26、第二微孔曝气管27；所述第一pH电极11、第一溶解氧电极14、第二pH电极25和第二溶解氧电极26分别与控制箱39相连；所述膜池40中设置膜组件35；所述第一微孔曝气管12依次通过第六电动阀21和第一气体流量传感器20与曝气机38相连，所述第二微孔曝气管27依次通过第七电动阀29和第二气体流量传感器30与曝气机38相连，所述膜组件35依次通过第八电动阀32和第三气体流量传感器31与曝气机38相连；所述膜组件35依次通过第四液体流量传感器33和压力传感器34与抽吸泵36相连。

所述好氧池28的曝气区与沉降区的体积比为5:1。

所述膜组件35中出水管41设置为倒置U型，所述出水管41的两条竖直侧管之间横向平行设置多条曝气套43，所述多条曝气套43分别与进气管42相连；所述每条曝气套43中设置曝气套内侧管45，所述每条曝气套内侧管45上设置多个曝气孔，所述每条曝气套内侧管45内设置多条膜丝44。

所述曝气孔的方向和曝气套43呈40～70度角。

所述膜丝的材质为聚四氟乙烯中空纤维膜丝。

所述膜丝内径为1.3mm，外径为2.3mm。

所述温控仪19的温度传感器，压力传感器34，气体流量传感器20、30、31，液体流量传感器9、15、18、33，溶解氧电极14、26，pH电极11、25分别与PLC控制器相连，并由所述PLC控制器提供人机界面；所述PLC控制器分别与温控仪19，泵22、24、36、37，曝气机38，电动阀3、6、8、16、17、21、29、32相连。

垃圾渗滤液首先进入吸附池2，在吸附池2中投加一定量的吸附剂（首选粉煤灰或硅藻土等廉价的吸附剂），调节第一搅拌器1至合理的转速，进行吸附处理，在搅拌一定时间后，停止搅拌，静置一段时间，打开吸附池2出水管上的第一电动阀3，吸附池出水通过管道进入混凝池4中，在混凝池4中投加一定量的混凝剂（首选聚合硫酸铁，聚合氯化铝，聚合氯化铝铁等高聚混凝剂）和助凝剂PAM，调节pH，控制第二搅拌器5至合理的转速，进行混凝处理，在搅拌反应一定时间后，静置一段时间，打开混凝池4出水管上的第二电动阀6，通过吸附混凝预处理可降低渗滤液的有机负荷，重金属浓度，提高其可生化性，降低渗滤液生物毒性；

混凝池4出水通过管道进入沉淀池7进行进一步沉淀，同时调节pH；沉淀池出水分别通过两条管道，一条管道经过第一液体流量传感器9、第三电动阀8进入到亚硝化反应器12，打开亚硝化反应器13中的第三搅拌器10，并调节第六电动阀21进行微孔曝气，在亚硝化反应器13中，有氧条件下，亚硝酸菌将渗滤液中的氨氮尽可能全部转化为亚硝酸盐氮；沉淀池7出水通过另一管道，经第二液体流量传感器18、第四电动阀17和亚硝化反应器13出水并入厌氧氨氧化反应器23进水管中，然后通过进水泵22提升到厌氧氨氧化反应器23中（亚硝化出水的流量和沉淀池7出水直接进入厌氧氨氧化反应器23的流量为1:1，可根据实际情况进行微调整），在厌氧氨氧化反应器23中，厌氧条件下进行厌氧氨氧化反应，同时通过蠕动泵24实现部分厌氧氨氧化反应器出水的回流，提高脱氮效率；其中为保证亚硝化反应器13的完全亚硝化，通过第三搅拌器10的连续搅拌，和第一微孔曝气管12适量地曝气，保证亚硝酸菌的生长和硝酸菌的抑制，同时根据第一pH电极11和第一溶解氧电极14监测显示，及时调节pH和曝气浓度，同时打开温控仪19，保证最佳的反应温度；

厌氧氨氧化反应器23出水通过管道进入到好氧池28曝气区中，调节第七电动阀29进行微孔曝气，在有氧条件下进行好氧处理；好氧池28曝气区中的混合液通过隔板中部的孔道进入好氧池28的沉降区，然后在沉降区内发生自然沉降，上清液通过管道进入膜池40中，污泥沉淀通过沉降区底部的回流管道回流至曝气区；好氧池28上清液进入膜池40后，进一步发生沉降，膜池的上清液最后在抽吸泵36的负压作用下流出；为减缓膜池40中污泥混合液在膜表明沉积，膜组件35上的曝气套43不断曝气，切向冲刷膜表明，使膜附近的混合液产生紊流，降低膜污染速率，保证较高的膜通量。经过好氧处理和膜组件35的截留作用，渗滤液中的大部分污染物质被去除，只用少量的小分子残留污染物会透过薄膜微孔进入出水池中。

在亚硝化反应器13、厌氧氨氧化反应器23、好氧池28和膜池40中设有溶解氧电极14、26，pH电极11、25，温控仪19和水泵前的液体流量传感器9、15、18、33，压力传感器34以及曝气管道上的空气流量传感器20、30、31，上述装置将检测到的信号传递给PLC控制器39，并显示于人机界面上，同时所述PLC控制器39根据得到的信号对电动阀21、29、32、8、16、17和泵22、24、36、37等部件进行控制，从而保证工艺的平稳运行。

Claims (6)

1.一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：该装置中吸附池(2)通过第一电动阀(3)与混凝池(4)相连，所述混凝池(4)通过第二电动阀(6)与沉淀池(7)相连；所述沉淀池(7)依次通过第一液体流量传感器(9)和第三电动阀(8)与亚硝化反应器(13)相连，所述沉淀池(7)依次通过第二液体流量传感器(18)和第四电动阀(17)与进水泵(22)相连；所述亚硝化反应器(13)依次通过第三液体流量传感器(15)和第五电动阀(16)与进水泵(22)相连，所述亚硝化反应器(13)与温控仪(19)相连；所述温控仪(19)与厌氧氨氧化反应器(23)相连，所述进水泵(22)通过管路与厌氧氨氧化反应器(23)的底部相连；所述厌氧氨氧化反应器(23)通过管路与回流泵(24)相连，形成闭合回路；在好氧池(28)中设置隔板，所述隔板将好氧池(28)分为曝气区和沉降区，所述隔板中部设孔道使曝气区和沉降区连通；所述厌氧氨氧化反应器(23)通过管路与好氧池(28)的曝气区相连，所述好氧池(28)的沉降区通过管路与膜池(40)相连，所述膜池(40)通过管路与流量泵(37)相连；所述好氧池(28)的曝气区和沉降区分别通过管路与流量泵(37)相连，形成闭合回路；

所述吸附池(2)中设置第一搅拌器(1)，所述混凝池(4)中设置第二搅拌器(5)；所述亚硝化反应器(13)中分别设置第三搅拌器(10)、第一pH电极(11)、第一溶解氧电极(14)、第一微孔曝气管(12)；所述好氧池(28)的曝气区中分别设置第二pH电极(25)、第二溶解氧电极(26)、第二微孔曝气管(27)；所述第一pH电极(11)、第一溶解氧电极(14)、第二pH电极(25)和第二溶解氧电极(26)分别与控制箱(39)相连；所述膜池(40)中设置膜组件(35)；所述第一微孔曝气管(12)依次通过第六电动阀(21)和第一气体流量传感器(20)与曝气机(38)相连，所述第二微孔曝气管(27)依次通过第七电动阀(29)和第二气体流量传感器(30)与曝气机(38)相连，所述膜组件(35)依次通过第八电动阀(32)和第三气体流量传感器(31)与曝气机(38)相连；所述膜组件(35)依次通过第四液体流量传感器(33)和压力传感器(34)与抽吸泵(36)相连；

所述膜组件(35)中出水管(41)设置为倒置U型，所述出水管(41)的两条竖直侧管之间横向平行设置多条曝气套(43)，所述多条曝气套(43)分别与进气管(42)相连；所述每条曝气套(43)中设置曝气套内侧管(45)，所述每条曝气套内侧管(45)上设置多个曝气孔，所述每条曝气套内侧管(45)内设置多条膜丝(44)。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述好氧池(28)的曝气区与沉降区的体积比为5:1。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述曝气孔的方向和曝气套(43)呈40～70度角。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述膜丝为聚四氟乙烯中空纤维膜丝。

5.根据权利要求4所述的一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述膜丝内径为1.3mm，外径为2.3mm。

6.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述温控仪(19)的各温度传感器、各压力传感器(34)、各气体流量传感器(20、30、31)、各液体流量传感器(9、15、18、33)、各溶解氧电极(14、26)、各pH电极(11、25)分别与PLC控制器相连，并由所述PLC控制器提供人机界面；所述PLC控制器分别与各温控仪(19)、各个泵(22、24、36、37)、各曝气机(38)、各电动阀(3、6、8、16、17、21、29、32)相连。