CN104045157A - 一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统 - Google Patents

Abstract

一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，属于水污染控制工程技术领域，应用于垃圾填埋场的垃圾渗滤液的污染控制与治理工程。本发明实现了对垃圾渗滤液中复合污染物的有效去除，采用射流器和冲击式布水器进行自吸式曝气强化和垂直流改进。本发明包括渗滤液预处理系统、自吸式跌水曝气系统、反应系统及回收池，渗滤液预处理系统由收集总管、调节池及集水井组成，自吸式跌水曝气系统由自流管、连接管、水平设置的射流器和竖直设置的布水器组成，反应系统设置在渗滤液预处理系统的侧下方，由反应池、若干重渗透性反应墙、若干个导流墙及配水堰组成，反应池与回收池之间通过出水口相连通。

Description

一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统

技术领域

本发明属于水污染控制工程技术领域，特别是涉及一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，应用于垃圾填埋场的垃圾渗滤液的污染控制与治理工程。

背景技术

随着社会的快速发展、城市化进程的加快，垃圾填埋场的数量也急剧增加，同时垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液对环境的污染也越来越严重，作为一种高浓度、难降解且以每年10％的速度递增的有机废水，垃圾渗滤液的处理技术成为备受关注的热点。垃圾渗滤液中污染物组分多、可生化性差、氨氮含量高，常规的生物法以及深度处理等技术，不仅费用高，且处理效果也不尽人意，因而急需开发一种经济效益高、对环境无污染、操作维护简便的新型处理技术。

渗透性反应墙(Permeable Reactive Barrier)，即PRB技术是目前国际上用来处理地下水污染的常用技术，PRB技术是在地下安置基质填料墙体以拦截污染羽状体，使污染羽状体通过基质填料后能转化为被环境接受的另一种形式的污染物，并使污染物的浓度达到相关水环境质量标准。在修复地下水污染的过程中，与传统的抽出处理技术相比，PRB技术无需外加动力、运行费用低，目前在欧美已进行了大量的试验及工程研究，已开始商业化应用，并逐步取代运行成本高昂的抽出处理技术，成为地下水修复技术最重要的发展方向之一。我国关于PRB技术的应用研究起步较晚，主要集中在修复地下水污染的研究领域，而将PRB技术直接应用于垃圾渗滤液污染物的处理研究中，更是鲜有报道。但现有的PRB技术存在以下缺点：1、基质填料单一，对高浓度复合污染物，特别像垃圾渗滤液很难有效去除；2、水平流入基质填料，流程短，水力停留和接触反应时间短；3、基质填料中溶解氧量低，微生物的种群较单一，活性较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，该系统实现了对垃圾渗滤液中复合污染物的有效去除，在传统PRB技术的基础上，采用射流器和冲击式布水器进行自吸式曝气强化和垂直流改进，且制造成本、运行及管理费用低廉。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，包括渗滤液预处理系统、自吸式跌水曝气系统、反应系统及回收池，渗滤液预处理系统由收集总管、调节池及集水井组成，收集总管与调节池相连通，在收集总管上设置有第一阀门、第一压力表和第一流量计，调节池的上部和集水井相连通，在调节池和集水井的顶部分别设置有出气孔；自吸式跌水曝气系统由自流管、连接管、水平设置的射流器和竖直设置的布水器组成，自流管的一端与集水井相连通，另一端与射流器的进水口相连通，在自流管上设置有第二阀门、第二压力表和第二流量计，射流器的出水口与布水器的进水口通过连接管相连接；反应系统设置在渗滤液预处理系统的侧下方，由反应池、若干重渗透性反应墙、若干个导流墙及配水堰组成，若干重渗透性反应墙依次水平设置在反应池内，在首重渗透性反应墙的顶部设置有保护层，所述自吸式跌水曝气系统的布水器的出水口穿过反应池的顶部通孔设置在保护层的上方；在与尾重渗透性反应墙相邻的反应池的侧壁底部设置有若干个出水口，在反应池的外部设置有回收池，反应池与回收池之间通过出水口相连通；在相邻两重渗透性反应墙之间设置有导流墙，在与首重渗透性反应墙相邻的导流墙的底部设置有若干个配水孔，在下一个导流墙的顶部设置有若干个配水堰，以此类推，配水孔和配水堰间隔设置；在反应池的顶部设置有若干个出气孔。

在所述调节池内壁的上部设置有集水槽，集水槽与集水井相连通。

在所述调节池、集水井及反应池的出气孔上设置有气体收集管。

在所述调节池的顶部和与首重渗透性反应墙相对应的反应池的顶部分别设置有检查口。

所述反应系统的渗透性反应墙的数目至少为三重，且为奇数。

本发明的有益效果：

1、本发明反应墙系统利用自然地形落差形成自流和采用自吸式跌水曝气系统形成跌水曝气过程，无提升和动力消耗；

2、本发明反应墙系统结构简单、占地面积小，并且地面覆土绿化和采用气体收集管减少了垃圾渗滤液中的恶臭气体污染空气；

3、本发明的渗透性反应墙的基质填料易得、廉价、环保，且运行、管理费用低，过滤效果好；

4、本发明反应墙系统是在传统PRB技术的基础上，采用射流器和冲击式布水器进行自吸式曝气强化和垂直流改进，构建了具有多重强化功能的新型PRB处理系统；

5、本发明反应墙系统实现了对垃圾渗滤液中复合污染物的有效去除；

6、本发明反应墙系统可根据水质特性，选择相应的基质填料，应用于更广泛的水污染治理工程实践中。

附图说明

图1是本发明的处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统的结构示意图；

图2是本发明的反应系统的结构示意图；

图3是本发明的拆除吸气管的射流器、连接管及冲击式布水器连接后的结构示意图；

图中，1--收集总管，2--调节池，3--集水槽，4--集水井，5—自流管，6—射流器，7—布水器，8--反应池，9--第一重渗透性反应墙，10--保护层，11—第一导流墙，12--配水孔，13--第二重渗透性反应墙，14—第二导流墙，15--配水堰，16--第三重渗透性反应墙，17--出水口，18--回收池，19--气体收集管，20—检查口，21—第一阀门，22--第一压力表，23--第一流量计，24--第二阀门，25--第二压力表，26--第二流量计，27--吸气管，28--连接管,29--地面，30—出气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图3所示，一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，包括渗滤液预处理系统、自吸式跌水曝气系统、反应系统及回收池18，渗滤液预处理系统设置在地面29(地面29覆土绿化)上，由收集总管1、调节池2及集水井4组成，收集总管1与调节池2相连通，在收集总管1上从左到右依次设置有第一阀门21、第一压力表22和第一流量计23，用来控制渗滤液的流量和水压，收集总管1用于从垃圾场引入垃圾渗滤液，调节池2起到蓄积、稳定及均质渗滤液的作用，将大颗粒的悬浮物沉淀，调节池2的上部和集水井4的上部相连通，从调节池2流出的上清液进入集水井4中；为防止气压影响水流流动，在调节池2和集水井3的顶部分别设置有出气孔30；

自吸式跌水曝气系统由DN20的自流管5、L型的连接管28、水平设置的射流器6和竖直设置的冲击式布水器7组成，自流管5的一端与集水井4的底部相连通，另一端与射流器6的进水口相连通，射流器6的孔口比值为0.46，在自流管5上从左到右依次设置有第二阀门24、第二压力表25和第二流量计26，用来控制从集水井4流出的上清液的流量和水压；射流器6用于实现自动吸气和充氧；射流器6的出水口与冲击式布水器7的进水口通过连接管28相连接，射流器6的出水口到冲击式布水器7的出水口的高度为1m；射流器6的吸气管27的公称直径(DN)为15mm，高度为150cm，且高于集水井4内顶面30cm，渗滤液经过自吸式跌水曝气系统实现自流、跌水曝气及均匀布水；

反应系统设置在渗滤液预处理系统的右下方，即地面29以下，由反应池8、第一重渗透性反应墙9、第二重渗透性反应墙13、第三重渗透性反应墙16、第一导流墙11、第二导流墙14及三角配水堰15组成，反应池8由混凝土制成，第一重渗透性反应墙9、第二重渗透性反应墙13及第三重渗透性反应墙16依次水平设置在反应池8内，第一、第二及第三重渗透性反应墙的尺寸均为L×B×H(长×宽×高)＝240cm×120cm×150cm，分别由对COD(化学需氧量)、NH₄ ⁺-N(氨氮)、PO₄ ^3--P(磷酸盐)有吸附去除效果的无烟煤、沸石和钢渣基质填料组成；在第一重渗透性反应墙9与第二重渗透性反应墙13之间设置有第一导流墙11，在第一导流墙11的底部设置有三个直径为2cm的配水孔12，在第二重渗透性反应墙13与第三重渗透性反应墙16之间设置有第二导流墙14，在第二导流墙14的顶部沿水平方向均匀设置有三个三角配水堰15；三角配水堰15的堰上水头高度为2.3cm，堰顶高度为5cm，在三角配水堰15的底部和侧壁做防渗处理；第一、第二导流墙均由厚度为20cm的混凝土制成；为防止气压影响水流流动，在与第一、第二、第三重渗透性反应墙相对应的反应池8的顶部分别设置有出气孔30；在第一重渗透性反应墙9的顶部设置有由河砂制成的保护层10，在与第一重渗透性反应墙9相对应的反应池8的顶部设置有通孔，所述自吸式跌水曝气系统的冲击式布水器7的出水口穿过通孔设置在保护层10的上方；反应系统形成了下行—上行—下行的垂直扰流特性，增加了水力停留和接触反应时间，同时在反应系统中形成好氧—缺氧—厌氧的独特环境，有利于微生物种群的生长和繁殖，强化了生物降解作用；在与第三重渗透性反应墙16相邻的反应池8的侧壁底部设置有三个直径为2cm的出水口17，在反应池8的外部设置有回收池18，反应池8与回收池18之间通过出水口17相连通。

在所述调节池2内壁的上部设置有集水槽3，集水槽3与集水井4相连通。

在所述调节池2、集水井4及反应池8的出气孔30上设置有气体收集管19，以便将收集到的气体集中进行除臭处理。

为了方便检查维修，在所述调节池2的顶部和与第一重渗透性反应墙9相对应的反应池8的顶部分别设置有检查口20。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

如图1～图3所示，某市垃圾填埋场为一山谷型填埋场，设计运行年限为15年，现已运行10年，填埋场底部设有防渗系统和渗滤液收集系统，用来收集垃圾渗滤液，垃圾渗滤液产量平均为100m³/d，经垃圾渗滤液水质分析监测，COD(化学需氧量)为585～844mg·L^-1、NH₄ ⁺-N(氨氮)含量为607.8～872.8mg·L^-1、PO₄ ^3--P(磷酸盐)含量为4.575～28.3mg·L^-1、pH值(酸碱值)为7.49～8.14、BOD₅/COD(5日生化需氧量与化学需氧量的比值)<0.4，且NH₄ ⁺-N(氨氮)含量占TN(总氮)的90％以上，具有明显的“老龄”填埋场垃圾渗滤液的特性。根据垃圾渗滤液水量和水质特性，在该填埋场渗滤液收集系统的回收池的下游建造本发明反应墙系统。

将渗滤液收集系统的回收池与本发明的收集总管1相连通，垃圾渗滤液从回收池通过收集总管1流入本发明的调节池2，垃圾渗滤液经过调节池2调节形成上清液，上清液采用集水槽3方式进入集水井4内，再通过自吸式跌水曝气系统完成跌水曝气过程，使上清液中溶解的氧量增加；然后上清液溅落在反应池8内的保护层10上，由上至下垂直流经第一重渗透性反应墙9，再由第一导流墙11底部的配水孔12流入第二重渗透性反应墙13的底部，由下至上垂直流经第二重渗透性反应墙13后，通过第二导流墙14顶部的三角配水堰15流入第三重渗透性反应墙16的顶部，再由上至下垂直流经第三重渗透性反应墙16，最后将净化后的出水通过出水口17排至本发明的回收池18内。经过20天的连续运行(日处理量控制在10m³左右)，COD(化学需氧量)、NH₄ ⁺-N(氨氮)及PO₄ ^3--P(磷酸盐)的去除率平均值分别为77.65％、95.35％、65.63％，pH平均值为8.79，出水清澈、水质稳定，达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)的二级排放标准。

Claims (5)

1.一种处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统，其特征在于包括渗滤液预处理系统、自吸式跌水曝气系统、反应系统及回收池，渗滤液预处理系统由收集总管、调节池及集水井组成，收集总管与调节池相连通，在收集总管上设置有第一阀门、第一压力表和第一流量计，调节池的上部和集水井相连通，在调节池和集水井的顶部分别设置有出气孔；自吸式跌水曝气系统由自流管、连接管、水平设置的射流器和竖直设置的布水器组成，自流管的一端与集水井相连通，另一端与射流器的进水口相连通，在自流管上设置有第二阀门、第二压力表和第二流量计，射流器的出水口与布水器的进水口通过连接管相连接；反应系统设置在渗滤液预处理系统的侧下方，由反应池、若干重渗透性反应墙、若干个导流墙及配水堰组成，若干重渗透性反应墙依次水平设置在反应池内，在首重渗透性反应墙的顶部设置有保护层，所述自吸式跌水曝气系统的布水器的出水口穿过反应池的顶部通孔设置在保护层的上方；在与尾重渗透性反应墙相邻的反应池的侧壁底部设置有若干个出水口，在反应池的外部设置有回收池，反应池与回收池之间通过出水口相连通；在相邻两重渗透性反应墙之间设置有导流墙，在与首重渗透性反应墙相邻的导流墙的底部设置有若干个配水孔，在下一个导流墙的顶部设置有若干个配水堰，以此类推，配水孔和配水堰间隔设置；在反应池的顶部设置有若干个出气孔。

2.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统,其特征在于在所述调节池内壁的上部设置有集水槽，集水槽与集水井相连通。

3.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统,其特征在于在所述调节池、集水井及反应池的出气孔上设置有气体收集管。

4.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统,其特征在于在所述调节池的顶部和与首重渗透性反应墙相对应的反应池的顶部分别设置有检查口。

5.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的渗透性反应墙系统,其特征在于所述反应系统的渗透性反应墙的数目至少为三重，且为奇数。