CN105016578A - 一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，所述系统包括依次连接的调节预曝反应器、絮凝沉淀反应器、生物膜反应器、终沉池，并配套复合加药系统。本发明通过物理化学法、活性污泥法、生物膜法等技术的有效结合对垃圾填埋场中老龄渗滤液进行处理，既满足相应的排放标准，又克服了垃圾填埋场中老龄渗滤液传统处理所存在的弊端，实现节能降耗、运行管理方便的目标。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，特别涉及一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统及方法。
背景技术
我国生活垃圾卫生填埋场始建于20世纪90年代。截止2013年，我国在运行的卫生填埋场数量为1318座，总处理规模为385220吨/天，平均每座292吨/天，主要以中小型为主。2013年在运行的填埋场中，近一半集中在2006-2010年和2011-2014年阶段投入运行。其中2006-2010年投入运行737座，占比47.58%；2011-2014年投入运行462座，占比29.70%；其次是2001-2005年间投入运行220座，占比14.20%；1996-2000年间50座，95年前30座，其他未明确具体运营时间的50座。（文献：《2013年中国城市环境卫生行业发展报告》P38-P43）
我国从2011年7月1日起，现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）中表2或表3规定的排放浓度限值（表2标准：COD<100mg/L、NH3-N<25mg/L、TN<40mg/L；表3标准：COD<60mg/L、NH3-N<8mg/L、TN<20mg/L），该标准对CODCr、NH3-N、TN提出了十分苛刻的排放要求。随着城市污水管网的普及和完善，垃圾填埋场渗滤液基本上都有纳入市政污水管网进入污水处理厂进一步处理的条件。因此，垃圾填埋场渗滤液排放标准执行执行《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）的A等级/B等级纳管标准（COD<500mg/L、NH3-N<45mg/L、TN<70mg/L）是一种趋势。
垃圾填埋场渗滤液是一种高浓度有机废水，其化学特性与填埋场废物成分、填埋方式、填埋龄以及填埋场环境条件等密切相关。按填埋时间可将渗滤液简单划分为年轻渗滤液（<5年）、中龄渗滤液（5-10年）、老龄渗滤液（>10年）。年轻渗滤液及中龄渗滤液一般具有较高BOD5/CODCr，采用生物处理能取得较好的效果，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+好氧膜生物反应器”工艺作为前端处理，采用“纳滤+反渗透”工艺作为深度处理以保证渗滤液水质达到GB 16889-2008中的表2或表3标准。老龄渗滤液表现为高NH3-N、TN，低COD，且绝大部分COD为难降解的腐殖质，可生化性差，污泥增殖困难。且随着垃圾填埋场运行时间的推移，渗滤液水量、水质也在发生变化，处理新鲜渗滤液的工艺系统对于中老龄渗滤液处理并不适用。
目前我国针对垃圾填埋场老龄渗滤液的处理技术研究还处在起步阶段，而我国绝大多数垃圾填埋场的填埋时间都超过10年，垃圾渗滤液原水水质逐年恶化，常规的“预处理+生物处理”不适用于中老龄渗滤液的处理，迫切需要开发一种新型处理工艺系统用于垃圾填埋场中老龄渗滤液的处理。
发明内容
本发明的目的在于针对垃圾填埋场中老渗滤液NH3-N、TN浓度高、COD低、B/C低的特点及其处理需求，提供了一套完整的垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，通过物理化学、活性污泥法、生物膜法等技术的有效结合，使出液满足相应的排放标准。
本发明的技术方案如下：一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，所述系统包括：
调节预曝反应器，通过底部曝气将渗滤液原液中的CO2等气体进行吹脱，同时利用搁置在反应器中的填料积聚优势菌种的功能实现有机氮的氨化；经所述预曝反应器处理后的废水由干式污水泵提升至絮凝沉淀反应器；
絮凝沉淀反应器，其连接于所述调节预曝反应器，用于去除中老龄渗滤液中的难降解COD，提高渗滤液B/C比，为生物降解提供有利条件；
生物膜反应器，其连接于所述絮凝沉淀反应器，所述生物膜反应器分为缺氧区和好氧区；缺氧区内置潜水搅拌器，好氧区内置填料；经絮凝沉淀反应器处理后的渗滤液进入生物膜反应器处理；好氧区混合液采用泵回流至缺氧区；好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN；
固液分离装置，其连接于所述生物膜反应器，经生物膜反应器处理后的出水进入固液分离装置，清水经出水端流出，污泥排至所述生物膜反应器的缺氧区及所述调节预曝反应器的进水端。
根据本发明的优选实施例，所述调节预曝反应器为推流式或完全混合式调节预曝反应器。
根据本发明的优选实施例，絮凝沉淀反应器包括一段反应器和二段反应器；其中一段反应器包括快速混合段和沉淀段，通过物理反应沉淀进一步去除渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；二段反应器包括快速混合段、絮凝反应段、沉淀段，通过化学反应沉淀降低中老龄渗滤液中难降解COD浓度。
根据本发明的优选实施例，所述生物膜反应器形成一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；经所述二段反应器处理后的废水流至生物膜反应器的一级缺氧区，依次流经一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；一级缺氧区、二级缺氧区内置潜水搅拌器，使渗滤液与污泥充分混合；一级缺氧区、一级好氧区内置悬浮填料或框架固定填料，利用填料积聚优势菌种的功能强化硝化、反硝化效果；一级好氧区混合液采用泵回流至一级缺氧区；一级好氧区、二级好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；二级缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN。
根据本发明的优选实施例，所述固液分离装置为终沉池或超滤膜系统。
根据本发明的优选实施例，所述系统还包括复合加药系统，所述复合加药系统包括碳源投加系统、碱度投加系统、磷营养素投加系统，用于向生物膜反应器的一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区投加碳源、碱度及磷营养素。
本发明的另一目的在于针对垃圾填埋场中老渗滤液NH3-N、TN浓度高、COD低、B/C低的特点及其处理需求，提供了一种垃圾垃圾填埋场中老龄渗滤液处理的方法，通过物理化学、活性污泥法、生物膜法等技术的有效结合，使出液满足相应的排放标准。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种垃圾垃圾填埋场中老龄渗滤液处理的方法，依次包括如下步骤：
调节预曝处理：储存在填埋场调节池或集水池中的中老龄渗滤液经泵提升后进入所述调节预曝反应器的进水端；通过底部曝气将渗滤液原液中的CO2等气体进行吹脱；利用搁置在反应器中的悬挂填料或框架固定填料积聚优势菌种的功能实现有机氮的氨化；经所述调节预曝反应器处理后的废水由干式污水泵提升絮凝沉淀反应器；
絮凝沉淀处理：在所述絮凝沉淀反应器中进行，絮凝反应器分为一段反应处理和二段反应处理；经所述调节预曝反应器处理后的渗滤液由泵提升至所述一段反应器的快速混合段，再流入沉淀段，通过物理法进一步去除渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；经所述一段反应器处理后的废水经穿孔出水槽汇集后单边流出；经所述一段反应器处理后的废水流至二段反应器的混合段，再流入沉淀段，依次流经絮凝反应段、沉淀段，通过化学反应沉淀降低中老龄渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；经所述二段反应器处理后的废水经穿孔出水槽汇集后单边流出；
生物膜处理：在所述生物膜反应器中进行，生物膜反应器形成一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；经所述二段反应器处理后的废水重力流至生物膜反应器的一级缺氧区，依次流经一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；一级缺氧区、二级缺氧区内置潜水搅拌器，使渗滤液与污泥充分混合；一级缺氧区、一级好氧区内置悬浮填料或框架固定填料，利用填料积聚优势菌种的功能强化硝化、反硝化效果；一级好氧区混合液采用泵回流至一级缺氧区；一级好氧区、二级好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；二级缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN；经所述生物膜反应器处理后的废水经一出水堰单边流出；
固液分离：经所述生物膜反应器处理后废水经管道流至固液分离装置，清液单边流出，污泥则排至所述生物膜反应器的一级缺氧区及所述调节预曝反应器的进水端。
本发明通过物理化学法、活性污泥法、生物膜法等技术的有效结合对垃圾填埋场中老龄渗滤液进行处理，既满足相应的排放标准，又克服了垃圾填埋场中老龄渗滤液传统处理所存在的弊端，实现节能降耗、运行管理方便的目标。与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：
1. 本发明所提供的垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统及方法从根本上解决了运行10年以上的垃圾填埋场所产生的龄渗滤液因为NH3-N、TN浓度高、COD浓度低、B/C低、可生化性差而难处理的问题，实现垃圾填埋场中老龄渗滤液的稳定达标排放，不产生浓缩液，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. 本发明渗滤液生物处理不采用内置式或外置式膜生物反应器，避免了系统庞大、设备繁多、能耗高、维护管理不方便等诸多问题。
3. 本发明渗滤液生物处理系统所需投加的碳源、碱度、磷营养素实现了精确控制功能，节约了运行成本。
附图说明
图1为本发明实施例的垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统简图。
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，图1示出了本实施例的一种中老龄垃圾渗滤液处理系统，其中：
调节预曝气反应器1，由隔墙分为数格，渗滤液以来回折返流动的形式流经调节预曝反应器；其内设有悬挂填料或框架固定填料；通过底部曝气将渗滤液原液中的CO2等气体进行吹脱；利用搁置在反应器中的填料积聚优势菌种的功能实现有机氮的氨化；经所述预曝反应器处理后的废水由干式污水泵提升至一段反应器。
混凝沉淀反应器2，在絮凝剂的作用下进一步去除废水中的难降解的大分子有机物，以沉淀物形式析出，降低了废水中的COD，同时改变废水中的B/C比；
絮凝催化过滤反应器3，该反应器主要利用金属催化功能，将前期工艺处理后的废水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，废水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COD并去除了废水毒性，同时改变废水中的B/C比；
生物膜反应器4；该反应器由隔墙分为一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区（也可通过设置多个反应罐的形式形成一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区）；一级缺氧区、二级缺氧区内置潜水搅拌器，一级缺氧区、一级好氧区内置悬浮填料或框架固定填料；一级好氧区、二级好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N，一级好氧区混合液采用泵回流至一级缺氧区；一级缺氧区通过反硝化菌利用有机物作为碳源，将回流硝化液中带入的大量NO3-和NO2-还原为N2并释放到空气中，二级缺氧区投加反硝化所需优质碳源，进一步去除TN。
终沉池5，终沉池为圆形（或矩形），包括中心进水区（或池边配水区）、底部泥斗区、中部沉淀区、上部清液区及出水系统；沉积在泥斗区的污泥由泵排至所述生物膜反应器的一级缺氧区及所述调节预曝反应器的进水端。同时，也可以采用超滤膜系统替代终沉池进行固液分离
鼓风机6，用于为调节预曝反应器、一级好氧区和二级好氧区提供氧气。
复合加药系统7，包括碳源投加系统、碱度投加系统、磷营养素投加系统，用于向所述生物膜反应器的一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区投加碳源、碱度及磷营养素。碳源投加系统包括来料储存罐、投加泵、计量表、在线稀释装置以及管道阀门等；稀释水源采用终沉池出水，可供选择的碳源有甲醇、乙酸、乙酸钠、丙二醇等，碳源投加量根据所述生物膜反应器的进水水质、污泥浓度精确控制。碱度投加系统包括来料储存罐、投加泵、计量表以及管道阀门等，可选择的碱液有氢氧化钠、氢氧化钙等，碱度投加量根据所述生物膜反应器的进水水质精确控制。磷营养素投加系统包括干粉储存斗、给料机、混合罐、均质罐、投加泵、计量表、在线稀释装置以及管道阀门等，可供选择的磷营养素有磷酸钠、磷酸氢等，磷元素投加量根据所述生物膜反应器的进水水质、污泥浓度精确控制。
四个循环泵8，用于驱动废水及污泥在相应反应器中进行循环处理；
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不产生浓缩液。
2. 本发明的系统通过调节预曝反应器脱出CO2等气体，促进有机氮转化为NH3-N，通过两段反应器去除难降解COD，改善渗滤液B/C比，提高了后续处理工艺的效率。
3. 本发明的系统和工艺流程采用生物膜反应器去除渗滤液中的NH3-N、TN及COD，通过优质碳源的合理分配降低运行成本。
4. 本发明的系统和工艺流程采用复合加药系统，包括碳源投加系统、碱度投加系统、磷营养素投加系统，通过3套加药系统的精确控制，在提高处理效率的同时降低处理药耗。
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 (7)
1.一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，所述系统包括：
调节预曝反应器，通过底部曝气将渗滤液原液中的CO2等气体进行吹脱，同时利用搁置在反应器中的填料积聚优势菌种的功能实现有机氮的氨化；经所述预曝反应器处理后的废水由干式污水泵提升至絮凝沉淀反应器；
絮凝沉淀反应器，其连接于所述调节预曝反应器，用于去除中老龄渗滤液中的难降解COD，提高渗滤液B/C比，为生物降解提供有利条件；
生物膜反应器，其连接于所述絮凝沉淀反应器，所述生物膜反应器分为缺氧区和好氧区；缺氧区内置潜水搅拌器，好氧区内置填料；经絮凝沉淀反应器处理后的渗滤液进入生物膜反应器处理；好氧区混合液采用泵回流至缺氧区；好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN；
固液分离装置，其连接于所述生物膜反应器，经生物膜反应器处理后的出水进入固液分离装置，清水经出水端流出，污泥排至所述生物膜反应器的缺氧区及所述调节预曝反应器的进水端。
2.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，所述调节预曝反应器为推流式或完全混合式调节预曝反应器。
3.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，絮凝沉淀反应器包括一段反应器和二段反应器；其中一段反应器为混凝沉淀反应器，包括快速混合段和沉淀段，通过物理反应沉淀进一步去除渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；二段反应器为絮凝催化过滤反应器，包括快速混合段、絮凝反应段、沉淀段，通过化学反应沉淀降低中老龄渗滤液中难降解COD浓度。
4.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，所述生物膜反应器形成一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；经所述二段反应器处理后的废水流至生物膜反应器的一级缺氧区，依次流经一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；一级缺氧区、二级缺氧区内置潜水搅拌器，使渗滤液与污泥充分混合；一级缺氧区、一级好氧区内置悬浮填料或框架固定填料，利用填料积聚优势菌种的功能强化硝化、反硝化效果；一级好氧区混合液采用泵回流至一级缺氧区；一级好氧区、二级好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；二级缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN。
5.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，
所述固液分离装置为终沉池或超滤膜系统。
6.如权利要求1所述的一种垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统，其特征在于，所述系统还包括复合加药系统，所述复合加药系统包括碳源投加系统、碱度投加系统、磷营养素投加系统，用于向生物膜反应器的一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区投加碳源、碱度及磷营养素。
7. 一种使用权利要求1所述的垃圾填埋场中老龄渗滤液处理系统进行渗滤液处理的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
调节预曝处理：储存在填埋场调节池或集水池中的中老龄渗滤液经泵提升后进入所述调节预曝反应器的进水端；通过底部曝气将渗滤液原液中的CO2等气体进行吹脱；利用搁置在反应器中的悬挂填料或框架固定填料积聚优势菌种的功能实现有机氮的氨化；经所述调节预曝反应器处理后的废水由干式污水泵提升絮凝沉淀反应器；
絮凝沉淀处理：在所述絮凝沉淀反应器中进行，絮凝反应器分为一段反应处理和二段反应处理；经所述调节预曝反应器处理后的渗滤液由泵提升至所述一段反应器的快速混合段，再流入沉淀段，通过物理法进一步去除渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；经所述一段反应器处理后的废水经穿孔出水槽汇集后单边流出；经所述一段反应器处理后的废水流至二段反应器的混合段，再流入沉淀段，依次流经絮凝反应段、沉淀段，通过化学反应沉淀降低中老龄渗滤液中难降解COD浓度，改善渗滤液B/C比；经所述二段反应器处理后的废水经穿孔出水槽汇集后单边流出；
生物膜处理：在所述生物膜反应器中进行，生物膜反应器形成一级缺氧区、一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；经所述二段反应器处理后的废水重力流至生物膜反应器的一级缺氧区，依次流经一级好氧区、二级缺氧区、二级好氧区；一级缺氧区、二级缺氧区内置潜水搅拌器，使渗滤液与污泥充分混合；一级缺氧区、一级好氧区内置悬浮填料或框架固定填料，利用填料积聚优势菌种的功能强化硝化、反硝化效果；一级好氧区混合液采用泵回流至一级缺氧区；一级好氧区、二级好氧区采用射流曝气充氧，快速降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N；二级缺氧区投加反硝化所需优质碳源，去除TN；经所述生物膜反应器处理后的废水经一出水堰单边流出；
固液分离：经所述生物膜反应器处理后废水经管道流至固液分离装置，清液单边流出，污泥则排至所述生物膜反应器的一级缺氧区及所述调节预曝反应器的进水端。
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