CN104386883B - 一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统及方法，所述系统包括依次连接的絮凝催化过滤反应器、第一催化臭氧氧化反应器、带反硝化功能的高速紊流生物反应器、第二催化臭氧氧化反应器，所述方法为使用上述系统进行前期工艺处理后的垃圾渗滤液废水的深度处理工艺。本发明通过高效生化、高级氧化、催化还原等技术的有效结合对经生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理，从而在满足相应排放标准的同时，克服了传统的垃圾渗滤液深度处理工艺中所存在的弊端，真正实现零浓缩液处理工艺。

Description

一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统及方法

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统及方法。

背景技术

目前，卫生填埋已成为我国大部分城市垃圾处理的基本方式，而在其堆放及填埋过程中产生的垃圾渗滤液处理是否达标排放则是衡量该填埋场是否为卫生填埋的重要指标之一。垃圾渗滤液具有复杂的成分，含有多种污染物质，是一种高浓度的有机废水，如不加以处理，将对环境造成严重的污染。垃圾渗滤液主要产生于垃圾贮坑，由垃圾在贮坑内堆酵过程中沥出的垃圾组分间隙水，有机质腐烂生成水和部分解析吸附水组成。垃圾渗滤液的产量主要受垃圾的成分、水分、贮存时间及天气的影响，其中厨余和果皮类垃圾含量是影响渗滤液水质和水量的主要因素。该种废水主要具有以下水质特点：有机污染物浓度高、氨氮浓度高、重金属浓度高、总溶解性固体含量高、色度高且有恶臭。

目前我国有生活垃圾填埋场近1000座，大部分的渗滤液处理设施都不够完善，经处理后达到国家二级标准（即COD<300mg/L）的比例仅约10%，达到国家一级标准的更是不超过5%。

在现阶段垃圾渗滤液处理市场上较为成熟的处理工艺中，系统多采用厌氧+好氧MBR生化组合工艺作为前端处理。尽管这一技术能够有效降低废水中多项目标污染物浓度（如COD、氨氮、总氮、总磷等），但其出水仍往往无法满足常规排放标准。以COD这一主要控制指标为例，渗滤液经生化处理后的浓度在600~800mg/L左右，无法满足污水纳管标准和排放标准中分别规定500mg/L、100mg/L、60mg/L的浓度要求，因此需要通过在生化系统后端设置深度处理工艺确保排放水的稳定达标。

在现有的垃圾渗滤液深度处理工艺中，较常规的有“纳滤+反渗透”工艺，其主要工艺流程为：经生化处理后的出水经纳滤浓缩分离，分别产生原水量85%的清液和15%的浓液，其中清液的COD约为120mg/L，仍无法直接排放；因此分离后的清液经反渗透进行再次浓缩分离，出水可直接外排，而纳滤分离后的浓液与反渗透后的浓液由于已无法处理，只能采取回喷炉膛、回灌填埋场或外运处理等方式处置，此部分约占总处理水量的40%。上述常规的“纳滤+反渗透”工艺流程存在以下问题：

1.产生浓液量大：“纳滤+反渗透”工艺中，经纳滤后的清液进入反渗透膜进行再次浓缩分离，分离后的清液外排，而浓液则与纳滤分离过程中的浓液合并进行后续处置。该种流程导致需后续处置的浓液量大，约占深度处理水量的40%。由于目前为止并没有较为合理的浓液处理技术，只能采用较为原始的方式（如回喷炉膛、回灌填埋场等）进行处置，在这些处置过程中，污染物又再一次进入环境系统，形成二次污染；

2.“纳滤+反渗透”工艺能耗大，运行及投资费用高：常规“纳滤+反渗透”工艺经纳滤出水后，清水进入下一步反渗透膜过滤，处理水量大，而膜分离主要是通过机械动力作用，故水量大则直接导致运行能耗及费用的提高；并且传统工艺中使用的纳滤及反渗透技术均为膜分离技术，即涉及到膜的定期更换及清理等投资及人工费用，使其工艺成本也相应增加；

3.浓液处理不当易造成二次污染：由于“纳滤+反渗透”常规工艺中产浓液量大，远远超过了回灌或回喷的需求负荷，使得多余的浓液无法得到妥善处置，从而造成二次污染；

4.由于纳滤和反渗透均为物理分离，该技术无法降解目标污染物，只能将其进行浓缩或转移，因此传统的深度处理工艺无法有效降低垃圾渗滤液生化出水的污染物负荷；此外由于反渗透工艺将大部分盐度截留于浓液内，故若采用浓液回灌工艺，则上述难降解的污染物及盐度均将在系统中不断循环积累，使得处理负荷不断增加。

发明内容

本发明针对常规的垃圾渗滤液深度处理工艺存在的上述问题，提供了一套完整的垃圾渗滤液深度处理系统，通过高效生化、高级氧化、催化还原等技术对经生化处理后的垃圾渗滤进行深度处理，不仅使出液满足相应排放标准，而且还克服了传统的垃圾渗滤液深度处理工艺中所存在的上述弊端，真正实现零浓缩液处理工艺。

本发明的技术方案如下：

一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统，主要包括：

絮凝催化过滤反应器，其内固定设有贵金属框架，所述贵金属框架内填充有活性填料，所述絮凝催化过滤反应器利用贵金属催化功能，将前期工艺处理后的垃圾渗滤液中难生物降解的有机物与该反应器内的活性填料相作用，在该反应器内的贵金属的催化作用下，垃圾渗滤液中的难生物降解有机污染物与所述活性填料相作用，其中一部分有机污染物在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出垃圾渗滤液中的重金属离子，降低了垃圾渗滤液COD并去除了毒性；

第一催化臭氧氧化反应器，其连接于所述絮凝催化过滤反应器，所述第一催化臭氧氧化反应器利用臭氧的强氧化性，使经所述絮凝催化过滤反应器处理后的垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液中的B/C比；

带反硝化功能的高速紊流生物反应器，其连接于第一催化臭氧氧化反应器，用于处理经絮凝催化过滤反应器和第一催化臭氧氧化反应器后已具较好可生化性的垃圾渗滤液，该反应器通过其内设置的高速紊流器向垃圾渗滤液中充氧曝气，快速降低垃圾渗滤液中残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮；

第二催化臭氧氧化反应器，连接于所述高速紊流生物反应器，所述第二催化臭氧氧化反应器降解所述高速紊流生物反应器处理后的出水中剩余的少量难生化COD，保证出水水质稳定，并同时对垃圾渗滤液进行脱色、除臭。

本发明同时提供一种使用上述的垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统进行垃圾渗滤液深度处理的方法，依次包括如下步骤：

絮凝催化过滤反应处理：在所述絮凝催化过滤反应器中进行；该步骤利用贵金属催化功能，将垃圾渗滤液中难生物降解的有机物与活性填料相作用，在贵金属催化作用下，垃圾渗滤液中的难生物降解有机污染物与所述活性填料相作用，其中一部分有机污染物在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子，降低了垃圾渗滤液COD并去除了毒性；经所述絮凝催化过滤反应处理后的废水经一出水堰单边流出；

一段催化臭氧氧化处理：经所述絮凝催化过滤反应步骤处理后的垃圾渗滤液进入所述第一催化臭氧氧化反应器中进行处理，该步骤利用臭氧的强氧化性，使垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液中的B/C比；

高速紊流生物处理：经所述絮凝催化过滤反应处理和所述一段催化臭氧氧化处理后的具较好可生化性的垃圾渗滤液进入所述带反硝化功能的高速紊流生物反应器进行处理，该步骤通过所述高速紊流器向垃圾渗滤液中充氧曝气，快速降低残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮；

二段催化臭氧氧化处理：经所述高速紊流生物反应器处理后的垃圾渗滤液进入所述第二催化臭氧氧化反应器中进行处理，该步骤利用臭氧的强氧化性，降解废水中剩余的少量难生化COD，以保证出水水质稳定，同时对垃圾渗滤液进行脱色、除臭。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明所提供的深度处理系统及方法可以使得整个深度处理工艺流程中完全实现零浓液排放，继而从根本上解决了传统工艺中所无法避忌的浓液处置问题，同时从根本避免了浓液的二次污染可能引起的环境影响等问题；

2.本发明与传统工艺不同，仅采用生化及臭氧催化氧化相结合的工艺流程，避免了传统工艺完全依靠膜分离技术进行浓缩处理所带来的高成本及高能耗问题；

3.本发明不采用膜分离工艺，因而不产生高盐浓缩液，避免了传统工艺中的盐度积累问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例的垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统简图和处理方法工艺流程示意图。

具体实施方式

下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

请参见图1，其示出了本实施例的一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统，其中：

标号为1的设备为絮凝催化过滤反应器CFR；其内固定设有贵金属框架，所述贵金属框架内填充有活性填料，该反应器主要利用贵金属催化功能，将前期工艺处理后的垃圾渗滤液中难生物降解的有机物与该反应器内的活性填料相作用，在该反应器内的贵金属催化作用下，垃圾渗滤液中的难生物降解有机污染物与所述活性填料相作用，其中一部分有机污染物在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子，降低了垃圾渗滤液的COD并去除了垃圾渗滤液的毒性；其中，絮凝催化过滤反应器CFR的一个具体实例可以为中国专利201220333329.6中所描述的絮凝催化过滤反应器；

标号为2的设备为第一催化臭氧氧化反应器COP，其连接于所述絮凝催化过滤反应器的后端；该第一催化臭氧氧化反应器利用臭氧的强氧化性，使经絮凝催化过滤反应器处理后的垃圾渗滤液废水中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液废水中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液废水中的B/C比；其中，催化臭氧氧化反应器COP的一个具体实例可以为中国专利201220333355.9提供的高效射流臭氧混合反应器；

标号为5的设备为带反硝化功能的高速紊流生物反应器HVTR，其连接于第一催化臭氧氧化反应器的后端，经所述絮凝催化过滤反应器和第一催化臭氧氧化反应器处理后已具较好可生化性的垃圾渗滤液废水进入该高速紊流生物反应器，通过该反应器设置的高速紊流器向垃圾渗滤液废水中充氧曝气，快速降低垃圾渗滤液废水中残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮；其中，高速紊流生物反应器主要包括调节池、缺氧反应池、好氧反应池、射流池、高速紊流器、内置式超滤膜和反清洗装置，调节池内的污水可通过提升泵进入所述缺氧反应池，所述缺氧反应池内设有溢流堰I，缺氧反应池内的污水可通过所述溢流堰I流入所述射流池，所述射流池内的污水可通过循环泵和所述高速紊流器进入所述好氧反应池，所述超滤膜设置在所述好氧反应池内，所述好氧反应池内设有溢流堰II和溢流堰III，所述好氧反应池内的污水可通过所述溢流堰II和所述溢流堰III分别流入所述缺氧反应池和所述射流池，所述好氧反应池内的污水可通过所述超滤膜出水口排出；所述反清洗装置包括反清洗泵和储水罐，所述超滤膜出水口通过出水泵与所述储水罐连接，所述反清洗泵分别与所述超滤膜出水口和所述储水罐连接，储水罐用于存储处理后的废水，并为反冲洗提供水源，反清洗泵用于反冲洗内置式超滤膜。其中，高速紊流生物反应器HVTR的一个具体实例可以为中国专利申请201410475537.3中所提供的高速紊流生物反应器；

标号为7的设备为第二催化臭氧氧化反应器COP，其连接于所述高速紊流生物反应器的后端，该第二催化臭氧氧化反应器降解高速紊流生物反应器处理后的出水中剩余的少量难生化COD，保证出水水质稳定，并同时具有脱色、除臭作用。其中，催化臭氧氧化反应器COP的一个具体实例可以为中国专利201220333355.9提供的高效射流臭氧混合反应器。

另外，标号为3的设备为两个臭氧发生器，用于分别为第一催化臭氧氧化反应器和第二催化臭氧氧化反应器提供臭氧。

标号为4的设备为两个循环泵，用于驱动废水在与之管道连接的相应反应器中进行循环；

标号为6的设备为膜产水泵，用于协助将高速紊流生物反应器处理后的出水输送至第二催化臭氧氧化反应器。

同时，图1中还示例性示出了一种采用上述深度处理系统进行垃圾渗滤液处理的处理方法流程，依次包括如下处理步骤：

CFR段，为絮凝催化过滤反应处理：CFR即为如图1中标号1所示的絮凝催化过滤反应器，为同一申请人的专利技术；在该步骤中，该反应器利用贵金属催化功能，将前期工艺处理后的垃圾渗滤液废水中难生物降解的有机物与活性填料相作用，在贵金属催化作用下，垃圾渗滤液废水中的难生物降解有机污染物与活性填料相作用，其中一部分物质在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子，从而达到降低垃圾渗滤液COD并去除垃圾渗滤液废水毒性的效果；经该步骤处理后的垃圾渗滤液废水经出水堰单边流出，进入下一步骤的COP反应器；

一段COP，为一段催化臭氧氧化处理：该段的COP即为如图1中标号2所示的第一催化臭氧氧化反应器，其中催化臭氧氧化反应器为同一申请人的专利技术，是一种高级氧化技术；在该步骤中，该第一催化臭氧氧化反应器充分运用臭氧的强氧化性，使CFR段处理后的垃圾渗滤液废水中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液废水中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液废水中的B/C比，经该步骤处理后的出水进入下一步骤的HVTR反应器；

HVTR段，为高速紊流生物处理：HVTR即如图1中标号5所示的带反硝化功能的高速紊流生物反应器，经前期工艺处理后的垃圾渗滤液废水在经由CFR段及一段COP后，已具较好可生化性，进入HVTR反应器后，通过高速紊流器向垃圾渗滤液废水中充氧曝气，快速降低残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮，经该步骤处理后的出水进入下一步骤的二段COP反应器；

二段COP，为二段催化臭氧氧化处理：经HVTR处理后的出水运用如图1中标号7所示的第二催化臭氧氧化反应器（COP）进行处理，降解HVTR段产水中剩余的少量难生化COD，以保证出水水质稳定，并同时具有脱色、除臭等作用，该步骤的出水达标排放或回用。

本发明的工艺（包括系统和方法）具有以下优点：

1.本发明的系统和工艺流程可实现零浓液排放，完全不产生浓液；

2.本发明的系统和工艺流程采用将带反硝化功能的高速紊流生物反应器HVTR设置于两段COP反应器中间，在保证水处理效果的同时，可有效的降低工艺运行成本；

3.本发明的系统在其前端设置催化还原CFR和高级氧化（一段COP）的工艺单元，改善废水的可生化性，从而可以通过后续二级生化单元（即HVTR）进一步降解残留污染物；

4.本发明的系统和工艺流程采用CFR专利技术，改变废水中大分子有机物的可生化性，提高后续处理工艺效率；

5.本发明的系统和工艺流程采用COP专利技术，对CFR出水进行处理，进一步降解废水中的大分子有机物，在提高后续处理效率的同时降低处理能耗。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统，其特征在于，主要包括：

絮凝催化过滤反应器，其内固定设有贵金属框架，所述贵金属框架内填充有活性填料，所述絮凝催化过滤反应器利用贵金属催化功能，将前期工艺处理后的垃圾渗滤液中难生物降解的有机物与该反应器内的活性填料相作用，在该反应器内的贵金属的催化作用下，垃圾渗滤液中的难生物降解有机污染物与所述活性填料相作用，其中一部分有机污染物在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出垃圾渗滤液中的重金属离子，降低了垃圾渗滤液COD并去除了毒性；

第一催化臭氧氧化反应器，其连接于所述絮凝催化过滤反应器，所述第一催化臭氧氧化反应器利用臭氧的强氧化性，使经所述絮凝催化过滤反应器处理后的垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液中的B/C比；

带反硝化功能的高速紊流生物反应器，其连接于第一催化臭氧氧化反应器，用于处理经絮凝催化过滤反应器和第一催化臭氧氧化反应器后已具较好可生化性的垃圾渗滤液，该反应器通过其内设置的高速紊流器向垃圾渗滤液中充氧曝气，快速降低垃圾渗滤液中残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮；

第二催化臭氧氧化反应器，连接于所述高速紊流生物反应器，所述第二催化臭氧氧化反应器降解所述高速紊流生物反应器处理后的出水中剩余的少量难生化COD，保证出水水质稳定，并同时对垃圾渗滤液进行脱色、除臭。

2.一种使用权利要求1所述的垃圾渗滤液零浓缩液深度处理系统进行垃圾渗滤液深度处理的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

絮凝催化过滤反应处理：在所述絮凝催化过滤反应器中进行；该步骤利用贵金属催化功能，将垃圾渗滤液中难生物降解的有机物与活性填料相作用，在贵金属催化作用下，垃圾渗滤液中的难生物降解有机污染物与所述活性填料相作用，其中一部分有机污染物在这一作用下降解为易生物降解的物质，另一部分难降解的大分子有机物则以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子，降低了垃圾渗滤液COD并去除了毒性；经所述絮凝催化过滤反应处理后的废水经一出水堰单边流出；

一段催化臭氧氧化处理：经所述絮凝催化过滤反应步骤处理后的垃圾渗滤液进入所述第一催化臭氧氧化反应器中进行处理，该步骤利用臭氧的强氧化性，使垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，进一步降低垃圾渗滤液中的COD浓度，同时改变垃圾渗滤液中的B/C比；

高速紊流生物处理：经所述絮凝催化过滤反应处理和所述一段催化臭氧氧化处理后的具较好可生化性的垃圾渗滤液进入所述带反硝化功能的高速紊流生物反应器进行处理，该步骤通过所述高速紊流器向垃圾渗滤液中充氧曝气，快速降低残留的COD，并通过设置前置反硝化区去除残留的总氮；

二段催化臭氧氧化处理：经所述高速紊流生物反应器处理后的垃圾渗滤液进入所述第二催化臭氧氧化反应器中进行处理，该步骤利用臭氧的强氧化性，降解废水中剩余的少量难生化COD，以保证出水水质稳定，同时对垃圾渗滤液进行脱色、除臭。