CN103570182B - 垃圾渗滤液的处理方法及处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了垃圾渗滤液的处理方法及处理设备，该处理方法步骤为：(1)将垃圾渗滤液通入混凝反应池，加入可溶性铁盐混凝剂，进行混凝反应，静置；(2)将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置，进行气液固三相反应；臭氧/活性炭氧化装置中装填活性炭且通有臭氧；(3)将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入膜生物反应器，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，经膜分离出水，即可。本发明的处理方法成本低，提高了废水的可生化性，可实现氨氮、COD、色度等同时有效去除，对污水深度净化，脱色效果出众，感官效果好。本发明的处理设备占地面积小，运行成本低，稳定性高，并且处理效果长期稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程学科的污水处理技术领域，尤其涉及垃圾渗滤液的处理方法及处理设备。
背景技术
卫生垃圾填埋作为经济有效的城市垃圾处理方法迄今被全世界多数国家所采纳，但由此产生的垃圾渗滤液如不妥善处理，会对周围的水体和土壤造成严重污染，世界各国纷纷制定相应标准，强制要求对其进行有效处理。例如我国的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)中就规定现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并达到相应的水污染排放浓度限值。
垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，特别是中后期的垃圾渗滤液具有氨氮含量高、可生化性差、微生物营养元素比例失调，以及重金属含量高等特点，因而垃圾渗滤液的无害化处理也一直是世界性难题。当前，垃圾渗滤液的处理方法主要有物化法、生物处理法和土地法，其中生物处理法应用较广。然而，由于垃圾渗滤液含有多种难降解有毒有害有机物，尤其是后期的渗滤液可生化性差，并不适用于好氧生物处理。此外，诸如吸附和膜过滤等物理处理方法，因成本高昂而应用不广。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于克服了现有技术难以使垃圾渗滤液达标排放，投资成本大、运行费用高，并且处理周期长的缺陷，提供了垃圾渗滤液的处理方法及处理设备，该处理方法工艺简单，投资成本和运行费用低，处理周期短，受环境影响小，应用范围广，处理效果长期稳定可靠，该处理设备占地面积小，自动化程度高。
本发明通过以下技术方案实现上述技术效果。
本发明提供了垃圾渗滤液的处理方法，其包括下述步骤：
(1)混凝预处理：将垃圾渗滤液通入混凝反应池，加入可溶性铁盐混凝剂，进行混凝反应，静置；
(2)臭氧/活性炭氧化处理：将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置，进行气液固三相反应；所述的臭氧/活性炭氧化装置中装填活性炭(简称GAC)；所述的臭氧/活性炭氧化装置中通有臭氧；
(3)曝气生化处理：将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入膜生物反应器，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，经膜分离出水，即可。
步骤(1)中，所述的混凝反应池可为本领域常规使用的混凝反应池，较佳地为混凝沉淀一体化池。
步骤(1)中，所述的可溶性铁盐混凝剂可为本领域常规使用的可溶于水的铁盐混凝剂，较佳地为氯化铁、聚合硫酸铁和聚合氯化铁中的一种或多种，更佳地为氯化铁。所述的可溶性铁盐混凝剂的用量可为本领域常规的用量，较佳地为相当于以Fe3+浓度2.0-3.0mmol/L垃圾渗滤液计的摩尔量。
步骤(1)中，所述混凝反应的方法和条件为本领域的常规方法和条件。所述混凝反应的时间较佳地为25-35min。
步骤(1)中，所述静置的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述静置的时间较佳地为50-70min。
步骤(2)中，所述臭氧的通入量可为本领域常规的通入量，较佳地为0.4-0.6g/L所述上清液。
步骤(2)中，所述的活性炭较佳地在装填前进行过预氧化处理。所述预氧化处理的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述的预氧化处理较佳地按下述步骤进行：
①将活性炭在NaOH溶液中搅拌，烘干；
②然后通入臭氧进行氧化处理，洗涤，烘干，即可。
步骤①中，所述NaOH溶液的浓度较佳地为0.1-0.2mol/L；所述搅拌的时间较佳地为50-70min；所述烘干的温度较佳地为100-110℃；所述烘干的时间较佳地为5.5-6.5h。
步骤②中，所述臭氧的通入量较佳地为2-3L/min；所述氧化处理的时间较佳地为1.5-2.0h；所述的洗涤较佳地为采用去离子水冲洗；所述烘干的温度较佳地为100-110℃；所述烘干的时间较佳地为6.5-8.5h。
步骤(2)中，所述气液固三相反应的条件为本领域常规的反应条件。所述气液固三相反应的时间较佳地为30-40min。
步骤(3)中，所述的膜生物反应器(简称MBR)可为本领域常规使用的膜生物反应器，所述的膜生物反应器一般包括一膜生物反应池、一膜组件和一曝气系统，按照膜生物反应池和膜组件的不同设置方式又分为浸没式膜生物反应器或外置式膜生物反应器。所述的膜生物反应器较佳地为浸没式膜生物反应器。所述的曝气系统可按本领域常规方式设置于所述的膜生物反应池底部。
步骤(3)中，所述间歇曝气的方法和条件可为本领域常规使用的方法和条件。所述间歇曝气的周期较佳地为：曝气30-35min，停止曝气55-60min。
步骤(3)中，所述好氧/缺氧交替处理的时间可为本领域常规的处理时间，较佳地为12-14h。
本发明还提供了上述处理方法所使用的处理设备，其包括依次连接的一混凝反应池、一第一水泵、一臭氧/活性炭氧化装置、一膜生物反应器和一第二水泵；所述的臭氧/活性炭氧化装置包括一活性炭填料部件和一臭氧氧化部件，所述的臭氧氧化部件为一臭氧扩散器和一臭氧发生器。
其中，所述的混凝反应池可为本领域常规使用的混凝反应池，较佳地为混凝沉淀一体化池。
其中，所述的臭氧/活性炭氧化装置可由本领域常规使用臭氧氧化部件和活性炭填料部件组合而成。所述的臭氧/活性炭氧化装置较佳地为设有所述臭氧氧化部件的一活性炭吸附塔，所述的活性炭吸附塔中设有所述的活性炭填料部件；或者，所述的臭氧/活性炭氧化装置较佳地为设有所述活性炭填料部件的一臭氧氧化塔，所述的臭氧氧化塔中设有所述的臭氧氧化部件。所述臭氧/活性炭氧化装置中的各部件可按本领域常规方式布置，一般将臭氧氧化部件置于所述臭氧/活性炭氧化装置的下部，将活性炭填料部件置于所述臭氧/活性炭氧化装置的中部，所述臭氧/活性炭氧化装置的上部为流出部。所述的活性炭填料部件中的活性炭较佳地在装填前进行过预氧化处理。所述预氧化处理的方法和条件可为本领域常规的方法和条件。所述的预氧化处理较佳地按下述步骤进行：
①将活性炭在NaOH溶液中搅拌，烘干；
②然后通入臭氧进行氧化处理，洗涤，烘干，即可。
步骤①中，所述NaOH溶液的浓度较佳地为0.1-0.2mol/L；所述搅拌的时间较佳地为50-70min；所述烘干的温度较佳地为100-110℃；所述烘干的时间较佳地为5.5-6.5h。
步骤②中，所述臭氧的通入量较佳地为2-3L/min；所述氧化处理的时间较佳地为1.5-2.0h；所述的洗涤较佳地为采用去离子水冲洗；所述烘干的温度较佳地为100-110℃；所述烘干的时间较佳地为6.5-8.5h。
其中，所述的膜生物反应器可为本领域常规使用的膜生物反应器，所述的膜生物反应器一般包括一膜生物反应池、一膜组件和一曝气系统，按照膜生物反应池和膜组件的不同设置方式又分为浸没式膜生物反应器或外置式膜生物反应器。所述的膜生物反应器较佳地为浸没式膜生物反应器。所述的曝气系统可按本领域常规方式设置于所述的膜生物反应池底部。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、废水在进行臭氧氧化前先使用铁盐混凝处理，可大幅度降低成本。
2、臭氧和活性炭协同作用对废水进行氧化处理，活性炭作为引发剂可有效提高臭氧产生·OH自由基的效率，相比单用臭氧工艺，极大地提高了废水的可生化性。
3、采用臭氧/活性炭氧化处理，对于填埋场中、后期的垃圾渗滤液，无需额外调节pH，即可实现氨氮、COD、色度等同时有效去除，并为后续MBR处理提供了可靠条件，大大降低处理成本。
4、膜生物反应器具有有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化。同时进行间歇曝气，进行好氧和缺氧交替运行，使得硝化/反硝化反应在同一池体完成，达到最终脱氮效果。
5、本发明的处理方法脱色效果出众，出水基本无色，感官效果好。
6、本发明的处理方法的工艺流程紧凑，本发明的处理设备占地面积小，对实现垃圾渗滤液处理技术的低投资、低运行成本、高稳定性和全面达标具有重要的实践价值，对其他高难度有机废水处理也具有很高的推广价值。
7、采用本发明的处理方法，提高了废水的可生化性，降低了毒性，降低后续工艺的负荷，出水水质可完全达到垃圾渗滤液国家处理排放标准(GB16889-2008)，并且处理效果长期稳定可靠。
附图说明
图1为实施例1的垃圾渗滤液的处理设备。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1垃圾渗滤液的处理设备：
如图1所示，本发明提供的一垃圾渗滤液的处理设备，其包括依次连接的一混凝沉淀一体化池1、一第一水泵2、一臭氧/活性炭氧化装置3、一浸没式膜生物反应器4和一第二水泵5；该臭氧/活性炭氧化装置3为设有一活性炭填料部件31的一臭氧氧化塔30，该臭氧氧化塔30的下部设有臭氧氧化部件320，该些臭氧氧化部件320为一臭氧扩散器321和一臭氧发生器322；该活性炭填料部件31设于该臭氧氧化塔30的中部，该臭氧氧化塔30的上部为一流出部33；该浸没式膜生物反应器4包括一膜生物反应池41、一膜组件42和一曝气系统43；该曝气系统43设于该膜生物反应池41的底部。
其中，该活性炭填料部件31中的活性炭在装填前进行过预氧化处理，预氧化处理的具体步骤为：
①将活性炭在0.1mol/L的NaOH溶液中搅拌1h，于105℃下烘干，烘干时间为6h；
②然后通入2-3L/min的臭氧进行氧化处理，氧化处理时间为2h，用去离子水冲洗，于105℃下烘干，烘干时间为7h，即可。
实施例2垃圾渗滤液的处理方法
某处垃圾渗滤液，其水质成分如表1所示。
表1垃圾渗滤液进水水质
垃圾渗滤液的处理方法：采用实施例1的垃圾渗滤液的处理设备进行下述步骤：
(1)混凝预处理：将垃圾渗滤液通入混凝沉淀一体化池1，加入氯化铁，氯化铁用量为以Fe3+浓度3.0mmol/L垃圾渗滤液计的摩尔量，进行混凝反应30min，静置60min；
(2)臭氧/活性炭氧化处理：采用第一水泵2将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置3，进行气液固三相反应40min；其中，臭氧的通入量为0.4g/L上清液；
(3)曝气生化处理：将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入浸没式膜生物反应器4，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，间歇曝气的周期为：曝气30min，停止曝气60min；好氧/缺氧交替处理的时间为12h，经膜分离出水，即可。
经该处理方法处理后的垃圾渗滤液的水质：接近无色，基本无味，COD浓度为65mg/L，NH3-N浓度为16mg/L，pH值为6.8，达到了国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)。
在步骤(2)后测得流出液的BOD5/COD值为0.38。而当步骤(2)不采用臭氧/活性炭氧化处理，改为单独采用臭氧进行氧化处理，其余步骤不变时，测得流出液的BOD5/COD为0.25，生化性较差。可见，采用步骤(2)的臭氧/活性炭氧化处理，使得废水的生化性有了显著提升
实施例3垃圾渗滤液的处理方法
某处垃圾渗滤液，其水质成分如表2所示。
表2垃圾渗滤液进水水质
垃圾渗滤液的处理方法：采用实施例1的垃圾渗滤液的处理设备进行下述步骤：
(1)混凝预处理：将垃圾渗滤液通入凝沉淀一体化池1，加入聚合硫酸铁，聚合硫酸铁的用量为以Fe3+浓度2.0mmol/L垃圾渗滤液计的摩尔量，进行混凝反应25min，静置50min；
(2)臭氧/活性炭氧化处理：采用第一水泵2将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置3，进行气液固三相反应30min；其中，臭氧的通入量为0.5g/L上清液；
(3)曝气生化处理：将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入浸没式膜生物反应器4，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，间歇曝气的周期为：曝气35min，停止曝气55min；好氧/缺氧交替处理的时间为14h，经膜分离出水，即可。
经该处理方法处理后的垃圾渗滤液的水质：接近无色，基本无味，COD浓度为55mg/L，NH3-N浓度为15mg/L，pH值为6.7，达到了国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)。
实施例4垃圾渗滤液的处理方法
某处垃圾渗滤液，其水质成分如表3所示。
表3垃圾渗滤液进水水质
垃圾渗滤液的处理方法：采用实施例1的垃圾渗滤液的处理设备进行下述步骤：
(1)混凝预处理：将垃圾渗滤液通入凝沉淀一体化池1，加入聚合氯化铁，聚合氯化铁的用量为以Fe3+浓度3.0mmol/L垃圾渗滤液计的摩尔量，进行混凝反应35min，静置70min；
(2)臭氧/活性炭氧化处理：采用第一水泵2将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置3，进行气液固三相反应30min；其中，臭氧的通入量为0.6g/L上清液；
(3)曝气生化处理：将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入浸没式膜生物反应器4，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，间歇曝气的周期为：曝气30min，停止曝气60min；好氧/缺氧交替处理的时间为12h，经膜分离出水，即可。
经该处理方法处理后的垃圾渗滤液的水质：接近无色，基本无味，COD浓度为85mg/L，NH3-N浓度为18mg/L，pH值为6.7，达到了国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)。
Claims (9)
1.垃圾渗滤液的处理方法，其由下述步骤组成：
(1)混凝预处理：将垃圾渗滤液通入混凝反应池，加入可溶性铁盐混凝剂，进行混凝反应，静置；
(2)臭氧/活性炭氧化处理：将经过混凝预处理后得到的上清液通入臭氧/活性炭氧化装置，进行气液固三相反应；所述的臭氧/活性炭氧化装置中装填活性炭，所述的活性炭在装填前进行过预氧化处理，所述的预氧化处理按下述步骤进行：①将活性炭在NaOH溶液中搅拌，烘干；②然后通入臭氧进行氧化处理，洗涤，烘干，即可；所述的臭氧/活性炭氧化装置中通有臭氧；
(3)曝气生化处理：将经臭氧/活性炭氧化处理后的流出液通入膜生物反应器，采用间歇曝气进行好氧/缺氧交替处理，经膜分离出水，即可。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的混凝反应池为混凝沉淀一体化池；和/或，步骤(1)中，所述的可溶性铁盐混凝剂为氯化铁、聚合硫酸铁和聚合氯化铁中的一种或多种；和/或，步骤(1)中，所述的可溶性铁盐混凝剂的用量为相当于以Fe3+浓度2.0-3.0mmol/L垃圾渗滤液计的摩尔量；和/或，步骤(1)中，所述混凝反应的时间为25-35min；和/或，步骤(1)中，所述静置的时间为50-70min。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的臭氧/活性炭氧化装置中臭氧的通入量为0.4-0.6g/L所述上清液。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的预氧化处理的步骤①中NaOH溶液的浓度为0.1-0.2mol/L；和/或，步骤①中，所述搅拌的时间为50-70min；和/或，步骤①中，所述烘干的温度为100-110℃；和/或，步骤①中，所述烘干的时间为5.5-6.5h；和/或，步骤②中，所述臭氧的通入量为2-3L/min；和/或，步骤②中，所述氧化处理的时间为1.5-2.0h；和/或，步骤②中，所述的洗涤为采用去离子水冲洗；和/或，步骤②中，所述烘干的温度为100-110℃；和/或，步骤②中，所述烘干的时间为6.5-8.5h。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气液固三相反应的时间为30-40min；和/或，步骤(3)中，所述的膜生物反应器为浸没式膜生物反应器；和/或，步骤(3)中，所述间歇曝气的周期为：曝气30-35min，停止曝气55-60min；和/或，步骤(3)中，所述好氧/缺氧交替处理的时间为12-14h。
6.如权利要求1-5任一项所述的处理方法所使用的处理设备，其包括依次连接的一混凝反应池、一第一水泵、一臭氧/活性炭氧化装置、一膜生物反应器和一第二水泵；所述的臭氧/活性炭氧化装置包括一活性炭填料部件和一臭氧氧化部件，所述的臭氧氧化部件为一臭氧扩散器和一臭氧发生器。
7.如权利要求6所述的处理设备，其特征在于，所述的混凝反应池为混凝沉淀一体化池；和/或，所述的臭氧/活性炭氧化装置为设有所述臭氧氧化部件的一活性炭吸附塔，所述的活性炭吸附塔中设有所述的活性炭填料部件；或者，所述的臭氧/活性炭氧化装置为设有所述活性炭填料部件的一臭氧氧化塔，所述的臭氧氧化塔中设有所述的臭氧氧化部件；所述的活性炭填料部件中的活性炭在装填前进行过预氧化处理；和/或，所述的膜生物反应器为浸没式膜生物反应器。
8.如权利要求7所述的处理设备，其特征在于，所述的预氧化处理按下述步骤进行：
①将活性炭在NaOH溶液中搅拌，烘干；
②然后通入臭氧进行氧化处理，洗涤，烘干，即可。
9.如权利要求8所述的处理设备，其特征在于，步骤①中，所述NaOH溶液的浓度为0.1-0.2mol/L；和/或，步骤①中，所述搅拌的时间为50-70min；和/或，步骤①中，所述烘干的温度为100-110℃；和/或，步骤①中，所述烘干的时间为5.5-6.5h；和/或，步骤②中，所述臭氧的通入量为2-3L/min；和/或，步骤②中，所述氧化处理的时间为1.5-2.0h；和/或，步骤②中，所述的洗涤为采用去离子水冲洗；和/或，步骤②中，所述烘干的温度为100-110℃；和/或，步骤②中，所述烘干的时间为6.5-8.5h。
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI EMPEROR OF CLEANING TECH. CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: WANG WEI Effective date: 20150204 Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI EMPEROR OF CLEANING TECH. CO., LTD. Effective date: 20150204 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150204 Address after: 200437 5F, B, Bai Shu Building, No. 1230, Bei Bei Road, Hongkou District, Shanghai, Zhongshan Applicant after: Shanghai Emperor of Cleaning Tech Co., Ltd. Address before: 200437 5F, B, Bai Shu Building, No. 1230, Bei Bei Road, Hongkou District, Shanghai, Zhongshan Applicant before: Wang Wei Applicant before: Shanghai Emperor of Cleaning Tech Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |