CN105271582A - 生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置及处理方法，其包括pH调节槽、中间水槽、第一级多元催化氧化装置、第二级多元催化氧化装置、混凝反应槽、絮凝反应槽和沉淀池，所述中间水槽与pH调节槽相连通，所述第一级多元催化氧化装置与中间水槽相连通，所述第二级多元催化氧化装置与第一级多元催化氧化装置相连通，所述混凝反应槽与第二级多元催化氧化装置相连通，所述絮凝反应槽与混凝反应槽相连通，所述沉淀池与絮凝反应槽相连通。本发明的优点在于：采用本发明技术对垃圾渗滤液生化处理出水进行深度处理，出水COD_cr低于100mg/L，可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB？16889-2008)中的排放要求。

Description

生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置及处理方法，属于环境工程领域。

背景技术

生活垃圾填埋场渗滤液，是生活垃圾在填埋过程中由于压实、发酵等物理、生物、化学作用，同时在降水和其他外部来水的渗流作用下产生的含有机或无机成分的液体；其组分复杂、污染物浓度高、色度大、毒性强，微生物营养元素比例失调，水质状况随填埋场场龄及季节、气候等诸多因素发生很大变化；总而言之，渗滤液是一种成分复杂、难处理的高浓度有机废水。

目前，生活垃圾填埋场渗滤液多采用以生化法为主体的处理工艺路线。以上海市老港垃圾填埋场四期项目为例，老港四期现有一套日处理渗滤液1500m³的SBR装置和一套日处理渗滤液950m³的MBR生物处理装置，目前实际运行进出水水质指标如表1所示：

表1上海老港四期填埋场渗滤液处理水质情况

	渗滤液进水	渗滤液生化处理出水	排放标准
				pH值	7.5～8	6.5～7.5	6～9
CODcr(mg/L)	12000～20000	850～1050	100
				NH3-N(mg/L)	2500～4000	5～25	25
SS(mg/L)	1000～2000	～150	30
				碱度(mg/L)	10000～15000	～3000

由上表可看出，垃圾渗滤液仅通过生物处理难以满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中规定的污染物排放限值，特别是COD_cr指标需达到≤100mg/L的要求。其原因主要在于：随着填埋场使用年限增长，垃圾渗滤液逐渐呈老龄化趋势，导致渗滤液可生化性降低、渗滤液中含有的大量可溶性的低分子量腐殖质类难生物降解有机物浓度逐渐升高；同时氨氮浓度升高、碳氮比严重失调，使得渗滤液处理达标难度增大。

目前，国内多采用纳滤膜或反渗透膜等过滤浓缩技术对垃圾渗滤液生化处理出水进行深度处理。通过纳滤或反渗透膜的截留作用，将渗滤液中残留的难降解有机物拦截，使得透过膜的渗滤液中有机物浓度和盐分含量大幅降低，能基本满足渗滤液排放的COD_cr要求。

该技术主要缺点是不可避免地产生膜浓缩液处置难题：由于渗滤液生化出水中的有机物未被真正降解去除，而仅仅是得以浓缩，使得产生的大量膜浓缩液中的难降解有机物和总氮含量高、同时盐分极高，只能采用回灌至填埋场的方法或焚烧等高能耗工艺进行处理。其次，由于进入纳滤或反渗透膜的渗滤液含有较高浓度有机物，大量有机物会使得膜污堵严重、化学清洗频繁、严重影响膜正常使用寿命。再其次，由于垃圾渗滤液含盐量较高，对其进行纳滤或反渗透浓缩需在高压下进行，故使得膜处理系统运行能耗较高。

发明内容

本发明目的是提供一种对经生物处理后的渗滤液进行深度处理的装置及处理方法，其深度处理出水的COD_cr指标能满足排放标准中≤100mg/L的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其包括pH调节槽、中间水槽、第一级多元催化氧化装置、第二级多元催化氧化装置、混凝反应槽、絮凝反应槽和沉淀池，所述中间水槽与pH调节槽相连通，所述第一级多元催化氧化装置与中间水槽相连通，所述第二级多元催化氧化装置与第一级多元催化氧化装置相连通，所述混凝反应槽与第二级多元催化氧化装置相连通，所述絮凝反应槽与混凝反应槽相连通，所述沉淀池与絮凝反应槽相连通。

作为优选方案，所述调节槽内设有调节操搅拌机。

作为优选方案，所述混凝反应槽内设有混凝反应槽搅拌机。

作为优选方案，所述絮凝反应槽内设有絮凝反应槽搅拌机。

作为优选方案，所述中间水槽与第一级多元催化氧化装置之间还设有多元催化氧化进水泵。

作为优选方案，所述沉淀池内设有中心进水筒和沉淀池刮泥机，所述中心进水筒设置于沉淀池中央，所述沉淀池刮泥机设置于沉淀池底部。

一种基于前述生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其包括如下步骤：

pH调节；

第一级多元催化氧化和第二级多元催化氧化；

混凝、絮凝、沉淀。

作为优选方案，所述pH调节的具体操作为：

将经生化处理后的垃圾渗滤液投入pH调节槽内，调节所述垃圾渗滤液的pH为4～5后，出水至中间水槽储存。

作为优选方案，所述第一级多元催化氧化或第二级多元催化氧化具体包括如下操作：

在多元催化氧化装置的催化剂承托滤板上铺装催化剂；

将经过pH调节的垃圾渗滤液输入布水槽，控制所述垃圾渗滤液的液位高于催化剂表面后停止进水；

通过空气扩散装置对反应槽内的垃圾渗滤液进行曝气充氧，同时对阳极板和阴极板分别进行正极和负极的输电，开始进行曝气反应；

待所述曝气反应进行至15～20min后，停止曝气充氧，开启循环泵，开始进行循环反应；

待所述循环反应进行至15～20min后，关闭循环泵、停止对阳极板和阴极板的供电，整个多元催化氧化反应结束，废水由出水泵提升至下一级多元催化氧化反应装置内。

作为优选方案，所述混凝的具体操作为：

将经两级催化氧化反应的渗滤液输入混凝反应槽中，调节pH至7～8后，进行混凝反应；

所述絮凝的具体操作为：

将经混凝反应的渗滤液输入絮凝反应槽内，加入絮凝剂后，进行絮凝反应。

因此，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、采用本发明技术对垃圾渗滤液生化处理出水进行深度处理，出水COD_cr低于100mg/L，可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中的排放要求。

2、处理效果好、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定、操作简单易行。

3、相比纳滤或反渗透膜技术进行深度处理，无浓缩液产生排放。

4、采用本发明技术对垃圾渗滤液生化处理出水进行深度处理，运行费用约6～8元/吨水，远低于纳滤或反渗透处理的运行费用12～15元/吨水。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中多元催化氧化装置的结构示意图；

图3为本发明中pH值对多元催化氧化降解COD的影响；

图中：1、pH调节槽；2、pH调节槽搅拌机；3、中间水槽；4、多元催化氧化进水泵；5、第一级多元催化氧化装置；6、第二级多元催化氧化装置；7、混凝反应槽；8、混凝反应槽搅拌机；9、絮凝反应槽；10、絮凝反应槽搅拌机；11、沉淀池；12、沉淀池刮泥机；13、中心进水筒；51、多元催化氧化反应槽；52、空气扩散装置；53、循环泵；54、催化剂承托滤板；55、复合催化剂；56、阴极板；57、阳极板；58、布水槽；59、直流电源；510、回流阀；511、出水阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置如图1所示，包括pH调节槽1、中间水槽3、第一级多元催化氧化装置5、第二级多元催化氧化装置6、混凝反应槽7、絮凝反应槽9和沉淀池11，中间水槽3与pH调节槽1相连通，第一级多元催化氧化装置5与中间水槽3相连通，第二级多元催化氧化装置6与第一级多元催化氧化装置5相连通，混凝反应槽7与第二级多元催化氧化装置6相连通，絮凝反应槽9与混凝反应槽7相连通，沉淀池11与絮凝反应槽9相连通。

其中，pH调节槽1内设有pH调节槽搅拌机2；混凝反应槽7内设有混凝反应槽搅拌机8；絮凝反应槽9内设有絮凝反应槽搅拌机10。

中间水槽3与第一级多元催化氧化装置5之间还设有多元催化氧化进水泵4。

多元催化氧化装置的结构如图3所示包括多元催化氧化反应槽51，多元催化氧化反应槽51内由下到上依次设有空气扩散装置52和催化剂承托滤板54，催化剂承托滤板54上垂直设有两块阴极板56和一块阳极板57，阳极板57设置于两块阴极板56之间，多元催化氧化反应槽51的口部设有布水槽58，布水槽58的一端与氧化槽进水泵4相连通，布水槽58的另一端同时与一个回流阀510和一个出水阀511相连通，回流阀510和出水阀511由一个循环泵53控制。使用时，会将两块阴极板56与直流电源59的负极电连接，将一块阳极板57与直流电源59的正极电连接，并在催化剂承托滤板54上铺装复合催化剂55。

多元催化氧化装置为矩形槽体，槽体内从上往下依次设置上部布水槽、复合催化剂床层、催化剂承托滤板和空气扩散装置。

上部布水槽为矩形水槽，溢流出水；反应器进水和循环回流水进入布水槽后，通过上部布水槽均匀布水至催化剂床层表面。

复合催化剂载体为柱状活性炭，在活性炭孔隙内负载有数种金属氧化物。

在复合催化剂床层内交错竖直布置阴极板和阳极板，其中阴极板材质为不锈钢SS316L、阳极板材质为钛基钌铱涂层。阳极板顶端设置接线柱通过电缆与直流电源的输出正极相连，阴极板顶端设置接线柱通过电缆与直流电源的输出阴极相连。

直流电源为稳压控制，输出电压在0～30V内可调。

多元催化氧化装置外部设置一台循环泵兼出水泵，循环泵进水口通过管道与多元催化氧化装置底部出水口相连。循环泵出水口设置两路管道：一路管道与多元催化氧化装置上部布水槽相连，作为循环管路；另一路管道为出水管路，接至外部排水。两路管道可通过阀门切换。

沉淀池11内设有中心进水筒13和沉淀池刮泥机12，中心进水筒13设置于沉淀池11中央，沉淀池刮泥机12设置于沉淀池11底部。

一种基于前述生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其包括如下步骤：

pH调节；

第一级多元催化氧化和第二级多元催化氧化；

混凝、絮凝、沉淀。

作为优选方案，所述pH调节的具体操作为：

将经生化处理后的垃圾渗滤液投入pH调节槽内，调节所述垃圾渗滤液的pH为4～5后，出水至中间水槽储存。

作为优选方案，所述第一级多元催化氧化或第二级多元催化氧化具体包括如下操作：

在多元催化氧化装置的催化剂承托滤板上铺装催化剂；

将经过pH调节的垃圾渗滤液输入布水槽，控制所述垃圾渗滤液的液位高于催化剂表面后停止进水；

通过空气扩散装置对反应槽内的垃圾渗滤液进行曝气充氧，同时对阳极板和阴极板分别进行正极和负极的输电，开始进行曝气反应；

待所述曝气反应进行至15～20min后，停止曝气充氧，开启循环泵，开始进行循环反应；

待所述循环反应进行至15～20min后，关闭循环泵、停止对阳极板和阴极板的供电，整个多元催化氧化反应结束，废水由出水泵提升至下一级多元催化氧化反应装置内。

作为优选方案，所述混凝的具体操作为：

将经两级催化氧化反应的渗滤液输入混凝反应槽中，调节pH至7～8后，进行混凝反应；

所述絮凝的具体操作为：

将经混凝反应的渗滤液输入絮凝反应槽内，加入絮凝剂后，进行絮凝反应。

具体操作为：

pH调节

经生化处理后的垃圾渗滤液首先进入pH调节槽，槽内设搅拌机，搅拌机转速70转/分钟。往pH调节槽中加入一定量30％盐酸，将渗滤液pH值调节至4～5范围内。

渗滤液pH值对多元催化氧化处理效果的影响如图3所示

通过投加30％盐酸(工业级)调节渗滤液生化出水pH值，在不同初始pH值条件下进行多元催化氧化试验；各工况均为两级催化氧化反应，每级反应时间30min，反应时进行曝气和循环。试验结果如图3所示，可看出随反应体系pH值降低，多元催化氧化对渗滤液生化出水COD的去除率提高，当pH值为4时COD去除率可达87.9％。

pH调节槽出水进入中间水槽贮存；

中间水槽出水至第一级多元催化氧化装置中进行第一次多元催化氧化，共三个阶段：

阶段一：进水泵将渗滤液输入多元催化氧化反应槽内上部布水槽，液位高于催化剂表面后停止进水；然后开启进气阀，通过空气扩散装置对反应槽内渗滤液进行曝气充氧，同时开启直流电源，对反应槽阴/阳电极板输入33～45A的直流电，曝气反应开始。

阶段二：曝气反应进行15min～20min后，停止曝气，并开启循环泵、保持直流电源继续工作，对反应槽内渗滤液进行循环反应。

阶段三：循环反应进行15min～20min后，停止循环、关闭直流电源，整个多元催化氧化反应结束，渗滤液由出水泵提升至下一级多元催化氧化反应或排入后续处理装置。

第二级多元催化氧化的操作与第一级多元催化氧化的操作相同，不同的是，所通入的直流电的电流强度为45～55A，处理完毕后，出水，依次进行混凝、絮凝、沉淀：

运行电流对多元催化氧化处理效果的影响如表1所示。

表1不同运行电流情况下多元催化氧化对COD的去除

由上表可看出，在不同运行电流大小的工况下，两级多元催化氧化对COD的去除率相差不大；此外，将电流继续调高至80A甚至100A时，阴极会产生剧烈析氢反应。因此，设置多元催化氧化运行电流为一级33～45A，二级45～55A。

渗滤液经两级多元催化氧化处理后呈偏酸性，且仍含有少量残余有机物并有一定色度。将两级多元催化氧化出水输送至混凝反应槽，槽内设搅拌机，搅拌机转速70转/分钟。往混凝反应槽中加入400mg/LCa(OH)₂，将pH值调节为7～8，进行混凝反应。

混凝反应槽出水进入絮凝反应槽，槽内设搅拌机，搅拌机转速25转/分钟。往絮凝反应槽中加入5mg/L聚丙烯酰胺(PAM)，进行絮凝反应。絮凝反应槽出水进入沉淀池，沉淀池内设中心进水筒和刮泥机，沉淀池表面负荷1m³/m²·h。

经各步骤处理后，渗滤液的指标分别如下：

生化处理后的渗滤液COD_cr为972mg/L，加酸调节其pH值为4。

经第一级多元催化氧化装置处理后，COD_cr降低至434mg/L。

经第二级多元催化氧化装置处理后，COD_cr降低至118mg/L。

二级多元催化氧化出水再经混凝沉淀处理后，COD_cr降低至88mg/L，满足了排放标准中＜100mg/L的要求。

垃圾渗滤液的COD深度处理效果对比如表2所示：

表2

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，包括pH调节槽、中间水槽、第一级多元催化氧化装置、第二级多元催化氧化装置、混凝反应槽、絮凝反应槽和沉淀池，所述中间水槽与pH调节槽相连通，所述第一级多元催化氧化装置与中间水槽相连通，所述第二级多元催化氧化装置与第一级多元催化氧化装置相连通，所述混凝反应槽与第二级多元催化氧化装置相连通，所述絮凝反应槽与混凝反应槽相连通，所述沉淀池与絮凝反应槽相连通。

2.如权利要求1所述的生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，所述调节槽内设有调节操搅拌机。

3.如权利要求1所述的生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，所述混凝反应槽内设有混凝反应槽搅拌机。

4.如权利要求1所述的生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，所述絮凝反应槽内设有絮凝反应槽搅拌机。

5.如权利要求1所述的生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，所述中间水槽与第一级多元催化氧化装置之间还设有多元催化氧化进水泵。

6.如权利要求1所述的生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置，其特征在于，所述沉淀池内设有中心进水筒和沉淀池刮泥机，所述中心进水筒设置于沉淀池中央，所述沉淀池刮泥机设置于沉淀池底部。

7.一种基于生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

pH调节；

第一级多元催化氧化和第二级多元催化氧化；

混凝、絮凝、沉淀。

8.如权利要求7所述的基于生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其特征在于，所述pH调节的具体操作为：

将经生化处理后的垃圾渗滤液投入pH调节槽内，调节所述垃圾渗滤液的pH为4～5后，出水至中间水槽储存。

9.如权利要求7所述的基于生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其特征在于，所述第一级多元催化氧化或第二级多元催化氧化具体包括如下操作：

在多元催化氧化装置的催化剂承托滤板上铺装催化剂；

将经过pH调节的垃圾渗滤液输入布水槽，控制所述垃圾渗滤液的液位高于催化剂表面后停止进水；

通过空气扩散装置对反应槽内的垃圾渗滤液进行曝气充氧，同时对阳极板和阴极板分别进行正极和负极的输电，开始进行曝气反应；

待所述曝气反应进行至15～20min后，停止曝气充氧，开启循环泵，开始进行循环反应；

待所述循环反应进行至15～20min后，关闭循环泵、停止对阳极板和阴极板的供电，整个多元催化氧化反应结束，废水由出水泵提升至下一级多元催化氧化反应装置内。

10.如权利要求7所述的基于生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置的渗滤液处理方法，其特征在于，所述混凝的具体操作为：

将经两级催化氧化反应的渗滤液输入混凝反应槽中，调节pH至7～8后，进行混凝反应；

所述絮凝的具体操作为：

将经混凝反应的渗滤液输入絮凝反应槽内，加入絮凝剂后，进行絮凝反应。