CN104003590B - 以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法 - Google Patents
以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法，其中：氧化反应器顶端设置渗滤液喷枪和除雾器，氧化反应器中下部设置低温等离子体电极，氧化反应器底部设置气孔；垃圾渗滤液通过渗滤液喷枪进入氧化反应器，由低温等离子体电极对渗滤液进行低温等离子体处理，渗滤液经反应后由第一渗滤液导管排出；深度氧化反应器内装有强化曝气装置，氧化反应器出水进入深度氧化反应器进行深度氧化反应；填料床生物反应器内设置布水装置、填料床和过滤层，渗滤液经过布水装置、填料床、过滤层最后由第二渗滤液导管排出。本发明通过物化处理提高渗滤液的可生化性，增强渗滤液中有机物、色度和氨氮的去除效果，通过填料床生物反应器进一步去除渗滤液中的有机物和氮氧化物，整个系统具有高效和低耗的特点。
Description
技术领域
本发明涉及用于生活垃圾焚烧厂、填埋场或中转站的垃圾渗滤液处理的高级氧化耦合生物法处理技术，特别涉及一种采用低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法，属于环境污染物净化领域。
背景技术
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，近年来城市生活垃圾产量和处理量不断增长，生活垃圾填埋和焚烧是垃圾处理的两种主要方式，我国90%以上的垃圾都是采用以上两种方式进行处理。由于我国垃圾含水率较高，在转运、处理和处置过程中会产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液中有机污染物浓度高达3000~80,000mg/L、悬浮物浓度达1000~10,000mg/L、氨氮浓度达2000~3000mg/L，另外还含有大量的浓度较高的无机物，如Ca2+、Mg2+、Na+、SO4 2-、Cl-等，具有污染物浓度高、波动大、成分复杂，难降解有机物含量高、色度高、C:N:P比例失调等特点，渗滤液达标处理难度大。
渗滤液处理厂存在的问题主要表现在：（1）抗冲击负荷能力差。生物法处理污水一般要求相对稳定的污水水量及水质，而在垃圾处理设施中，在雨季丰水期，调节池的容量相对不足，势必造成对生物处理系统负荷的冲击，影响处理效果；在枯水期，渗滤液量极少，而氨氮等污染物浓度高，抑制了微生物生长。（2）单一生物处理工艺适应性差。随着填埋时间的延长，在渗滤液处理工艺后端，出现营养元素严重失调，渗滤液碳氮比下降，COD和TN的可生化性降低的问题。（3）生物法脱色相当困难。渗滤液中含有大量难降解发色物质，生物法对于后期尾水的脱色效果基本为零。
物化处理工艺可随水质水量波动快速响应及时调整工艺参数，尤其是高级氧化工艺对提高废水的可生化性方面具有较好的处理效果，但其有处理费用高、操作复杂、能耗高等缺点。针对渗滤液这样成分复杂、排放标准要求较高的废水处理，需要将生物化学法和物化处理工艺相结合，取得更好的技术经济效果。垃圾渗滤液的处理方法和技术开发目前已经成为生活垃圾处理处置技术研究的热点和难点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种采用低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法，可通过物化处理提高渗滤液的可生化性，增强渗滤液中有机物、色度和氨氮的去除效果，通过填料床生物反应器进一步去除渗滤液中的有机物和氮氧化物，整个系统具有高效和低耗的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，它包括氧化反应器、电源和风机，它还包括深度氧化反应器、数个渗滤液喷枪、除雾器、低温等离子体电极、排气筒、填料床生物反应器、填料床、水泵、布水装置、过滤层、电源及控制柜以及连接管道；
所述氧化反应器的顶端设置数个渗滤液喷枪和除雾器，氧化反应器的中下部设置低温等离子体电极，氧化反应器的底部设置气孔；
所述电源及控制柜设置在氧化反应器一侧，渗滤液通过渗滤液喷枪进入氧化反应器后进行反应，反应后由位于氧化反应器底端的第一渗滤液导管排出；
所述深度氧化反应器内装有强化曝气装置；深度氧化反应器旁设置风机并由设置在深度氧化反应器上的空气导管连接风机，风机另一端通过空气导管连接至氧化反应器顶端，深度氧化反应器的底部连接由氧化反应器接出的第一渗滤液导管，氧化反应器出水进入深度氧化反应器进行深度氧化反应；深度氧化反应器上设置排气筒；深度氧化反应器的底部还设有液体导管；
所述填料床生物反应器顶端设置布水装置，填料床生物反应器内部设置填料床，填料床生物反应器底部设置过滤层和第二渗滤液导管，填料床生物反应器旁设置水泵，水泵将由深度氧化反应器上液体导管的出水通过另一液体导管导入布水装置，渗滤液经过过滤层由第二渗滤液导管排出。
所述氧化反应器内装有气体循环装置或回流喷嘴。
所述氧化反应器内壁设置催化剂或紫外线反射涂层以产生光催化反应。
所述深度氧化反应器的容器内壁设置催化剂或防腐涂层以促进深度氧化反应。
所述电源为高压脉冲电源或高频交流电源或高压直流电源，放电电流为0.1~100A。
所述填料床生物反应器中的填料床为矿化垃圾床或流化床。
所述填料床生物反应器中的填料床采用生物填料或蜂窝斜管填料或立体弹性填料或组合性填料。
一种采用上述以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置的处理方法，包括以下步骤：
将垃圾渗滤液通过渗滤液喷枪喷入氧化反应器，开启电源和风机，由设于氧化反应器中下部的低温等离子体电极对渗滤液进行低温等离子体处理，渗滤液在氧化反应器内进行反应，反应后由位于氧化反应器底端的第一渗滤液导管排出；
氧化反应器出水进入深度氧化反应器进行深度氧化反应，并通过强化曝气装置进行臭氧循环和强化曝气，同时通过排气筒排气并由液体导管排出渗滤液；
填料床生物反应器通过水泵将深度氧化反应器的出水导入顶端布水装置，渗滤液经过填料床、过滤层最后由第二渗滤液导管排出。
最后排出的经处理后的渗滤液的BOD/COD比值提高30%~50%，COD和TN的去除率>20%~50%。
本发明的有益效果是：
1、等离子体电极在气液两相体中放电，产生与水充分接触的非平衡等离子体，造成一种既有高能电子，又有紫外照射及臭氧作用的强氧化氛围的水处理环境，使垃圾渗滤液在其中发生高级氧化反应。
2、等离子体放电过程中产生大量臭氧，将其导入深度氧化器与渗滤液反应，可提高能量利用效率和降低残余臭氧含量，强化高级氧化反应。
3、经过等离子体处理后的渗滤液中有机污染物的可生化性大为提高，将深度氧化反应器出水导入填料床生物反应器顶端，通过在填料床中的兼氧反应，使渗滤液中污染物得到生物降解，降低渗滤液排放浓度。
附图说明
图1是本发明的一种以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置的结构示意图。
附图标记：
1为氧化反应器，2为渗滤液喷枪，3为除雾器，4为空气导管，5为低温等离子体电极，6为电源及控制柜，7为气孔，8为第一渗滤液导管，9为深度氧化反应器，10为风机，11为液体导管，12为排气筒，13为水泵，14为布水装置，15为填料床生物反应器，16为填料床，17为过滤层，18为第二渗滤液导管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
参看图1，本发明提供一种以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，它主要由氧化反应器1、深度氧化反应器9、数个渗滤液喷枪2、除雾器3、低温等离子体电极5、排气筒12、风机10、填料床生物反应器15、填料床16、水泵13、布水装置14、过滤层17、电源及控制柜6以及连接管道组成。
氧化反应器1的顶端设置数个渗滤液喷枪2和除雾器3，氧化反应器1的中下部设置低温等离子体电极5，氧化反应器1的底部设置气孔7。氧化反应器1内装有气体循环装置或回流喷嘴。氧化反应器1内壁设置催化剂或紫外线反射涂层，可以产生光催化反应。
电源及控制柜6设置在氧化反应器1一侧，渗滤液通过渗滤液喷枪2进入氧化反应器1后进行反应，反应后由位于氧化反应器1底端的第一渗滤液导管8排出。电源可为高压脉冲电源，或为高频交流电源，或为高压直流电源，放电电流为0.1~100A。
深度氧化反应器9内装有强化曝气装置。深度氧化反应器9旁设置风机10并由设置在深度氧化反应器9上的空气导管连接风机10，风机10另一端通过空气导管4连接至氧化反应器1顶端。深度氧化反应器9的底部连接由氧化反应器1接出的第一渗滤液导管8，氧化反应器1出水进入深度氧化反应器9进行深度氧化反应。深度氧化反应器9上设置排气筒12。深度氧化反应器9的底部还设有液体导管11。深度氧化反应器9的容器内壁设置催化剂或防腐涂层，可以促进深度氧化反应。
填料床生物反应器15顶端设置布水装置14，填料床生物反应器15内部设置填料床16，填料床生物反应器15底部设置过滤层17和第二渗滤液导管18，填料床生物反应器15旁设置水泵13，水泵13将由深度氧化反应器9上液体导管11的出水通过另一液体导管导入布水装置14，渗滤液经过过滤层17由第二渗滤液导管18排出。
填料床生物反应器15中的填料床16为矿化垃圾床或流化床。填料床16可采用生物填料、蜂窝斜管填料、立体弹性填料、组合性填料等不同材质和形式的填料。
本发明还提供一种采用以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置的处理方法，具体步骤如下：
将垃圾渗滤液通过渗滤液喷枪喷入氧化反应器，开启电源和风机，由设于氧化反应器中下部的低温等离子体电极对渗滤液进行低温等离子体处理，渗滤液在氧化反应器内进行反应，反应后由位于氧化反应器底端的第一渗滤液导管排出。
氧化反应器出水进入深度氧化反应器进行深度氧化反应，并通过强化曝气装置进行臭氧循环和强化曝气，同时通过排气筒排气并由液体导管排出渗滤液。
填料床生物反应器通过水泵将深度氧化反应器的出水导入顶端布水装置，渗滤液经过填料床、过滤层由第二渗滤液导管排出。
最后排出的经处理后的渗滤液的BOD/COD比值提高30%~50%，COD和TN的去除率>20%~50%。
以下是按本发明的以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法进行垃圾渗滤液处理的具体实施例。
实施例1：垃圾渗滤液从某填埋场渗滤液调节池取得，系统运行参数为：产生等离子体的脉冲电压32kV，脉冲电流180A，渗滤液COD为10000mg/L，TN为3000mg/L。具体步骤是将垃圾渗滤液喷入氧化反应器，开启电源和风机，对渗滤液进行低温等离子体处理，等离子体处理后的渗滤液进入填料床生物反应器。出水处理结果显示：垃圾渗滤液的浊度、色度、氨氮浓度大大降低，BOD/COD比值提高30%，COD和TN的去除率>45%。与传统技术相比，达到相同效果时，本发明比传统生化处理时间和能量消耗大为缩减。
实施例2：垃圾渗滤液从某焚烧厂渗滤液处理项目厌氧系统出水取得，系统运行参数为：产生等离子体的脉冲电压40kV，脉冲电流150A，渗滤液COD为7000mg/L，TN为2500mg/L。具体步骤是将垃圾渗滤液喷入氧化反应器，开启电源和风机，对渗滤液进行低温等离子体处理，等离子体处理后的渗滤液进入填料床生物反应器。出水处理结果显示：垃圾渗滤液的浊度、色度、氨氮浓度大大降低，BOD/COD比值提高50%，COD和TN的去除率>50%。与传统技术相比，达到相同效果时，本发明比传统生化处理时间和能量消耗大为缩减。
实施例3：垃圾渗滤液从某填埋场渗滤液处理厂MBR系统出水取得，系统运行参数为：产生等离子体的脉冲电压35kV，脉冲电流190A，渗滤液COD为1000mg/L，TN为100mg/L。具体步骤是将垃圾渗滤液喷入氧化反应器，开启电源和风机，对渗滤液进行低温等离子体处理，等离子体处理后的渗滤液进入填料床生物反应器。出水处理结果显示：BOD/COD比值提高45%，COD和TN的去除率>20%。与传统技术相比，达到相同效果时，本发明比传统生化处理时间和能量消耗大为缩减。
实施例4：垃圾渗滤液从某填埋场渗滤液处理厂反渗透膜处理系统浓缩液出水取得，系统运行参数为：产生等离子体的脉冲电压35kV，脉冲电流100A，渗滤液COD为1450mg/L，TN为2750mg/L。具体步骤是将垃圾渗滤液喷入氧化反应器，开启电源和风机，对渗滤液进行低温等离子体处理，等离子体处理后的渗滤液进入填料床生物反应器。出水处理结果显示：BOD/COD比值提高48%，COD和TN的去除率>30%。与传统技术相比，达到相同效果时，本发明比传统生化处理时间和能量消耗大为缩减。
综上所述，按本发明的一种采用低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置及方法，可通过物化处理提高渗滤液的可生化性，增强渗滤液中有机物、色度和氨氮的去除效果，通过填料床生物反应器进一步去除渗滤液中的有机物和氮氧化物，整个系统具有高效和低耗的特点。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (4)
1.一种以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，它包括氧化反应器（1）、电源和风机（10），其特征在于：它还包括深度氧化反应器（9）、数个渗滤液喷枪（2）、除雾器（3）、低温等离子体电极（5）、排气筒（12）、填料床生物反应器（15）、填料床（16）、水泵（13）、布水装置（14）、过滤层（17）、电源及控制柜（6）以及连接管道；
所述氧化反应器（1）的顶端设置数个渗滤液喷枪（2）和除雾器（3），氧化反应器（1）的中下部设置低温等离子体电极（5），氧化反应器（1）的底部设置气孔（7）；
所述电源及控制柜（6）设置在氧化反应器（1）一侧，渗滤液通过渗滤液喷枪（2）进入氧化反应器（1）后进行反应，反应后由位于氧化反应器（1）底端的第一渗滤液导管（8）排出；
所述深度氧化反应器（9）内装有强化曝气装置；深度氧化反应器（9）旁设置风机（10）并由设置在深度氧化反应器（9）上的空气导管连接风机（10），风机（10）另一端通过空气导管（4）连接至氧化反应器（1）顶端，深度氧化反应器（9）的底部连接由氧化反应器（1）接出的第一渗滤液导管（8），氧化反应器（1）出水进入深度氧化反应器（9）进行深度氧化反应；深度氧化反应器（9）上设置排气筒（12）；深度氧化反应器（9）的底部还设有液体导管（11）；
所述填料床生物反应器（15）顶端设置布水装置（14），填料床生物反应器（15）内部设置填料床（16），填料床生物反应器（15）底部设置过滤层（17）和第二渗滤液导管（18），填料床生物反应器（15）旁设置水泵（13），水泵（13）将由深度氧化反应器（9）上液体导管（11）的出水通过另一液体导管导入布水装置（14），渗滤液经过过滤层（17）由第二渗滤液导管（18）排出；
所述氧化反应器（1）内装有气体循环装置或回流喷嘴；
所述电源为高压脉冲电源或高频交流电源或高压直流电源，放电电流为0.1~100A；
所述填料床生物反应器（15）中的填料床（16）为矿化垃圾床或流化床；
所述以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置的处理过程如下：
将垃圾渗滤液通过渗滤液喷枪喷入氧化反应器，开启电源和风机，由设于氧化反应器中下部的低温等离子体电极对渗滤液进行低温等离子体处理，渗滤液在氧化反应器内进行反应，反应后由位于氧化反应器底端的第一渗滤液导管排出；
氧化反应器出水进入深度氧化反应器进行深度氧化反应，并通过强化曝气装置进行臭氧循环和强化曝气，同时通过排气筒排气并由液体导管排出渗滤液；
填料床生物反应器通过水泵将深度氧化反应器的出水导入顶端布水装置，渗滤液经过填料床、过滤层最后由第二渗滤液导管排出；
最后排出的经处理后的渗滤液的BOD/COD比值提高30%~50%，COD和TN的去除率>20%~50%。
2.根据权利要求1所述的以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，其特征在于：所述氧化反应器（1）内壁设置催化剂或紫外线反射涂层以产生光催化反应。
3.根据权利要求1所述的以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，其特征在于：所述深度氧化反应器（9）的容器内壁设置催化剂或防腐涂层以促进深度氧化反应。
4.根据权利要求1所述的以低温等离子体耦合生物法处理垃圾渗滤液的装置，其特征在于：所述填料床生物反应器（15）中的填料床（16）采用生物填料或蜂窝斜管填料或立体弹性填料或组合性填料。
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Legal Events
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