CN105347615A - 一种垃圾渗沥液的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾渗沥液的处理工艺，垃圾渗滤液依次经过调节池、厌氧生物处理单、微型缺氧-好氧处理单元、膜生物反应器、蒸发系统(MVC)进行处理，经蒸发，水和氨形成的蒸馏水经阴阳离子树脂交换系统后达标排放；不凝气体经除臭系统后达标排放，浓缩液排出蒸发系统，本发明垃圾渗沥液的处理工艺，在进行蒸发处理前，分别进行了厌氧生物处理、微型缺氧-好氧处理和膜生物反应器，大大减轻了蒸发系统(MVC)运行负担，最大程度上减轻了蒸发系统(MVC)结垢问题，降低了其清洗频次，适用于现有的高COD、高NH3-N垃圾渗滤液的处理，同时通过相关工艺参数的调整，适用于不同填埋龄或不同类型的渗滤液的处理，有效减轻工艺运行的负担。

Description

一种垃圾渗沥液的处理工艺
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗沥液的处理工艺。
背景技术
垃圾渗滤液指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水；还包括堆积的准备用于焚烧的垃圾渗漏出的水分。垃圾渗滤液是城市生活垃圾处理过程中广泛存在的二次污染，是建设和运行垃圾填埋场、垃圾焚烧厂等亟待解决的问题之一。垃圾渗滤液的水质复杂，污染物的浓度高，例如：COD的含量高达30000-70000mg/l，NH3-N的含量高达2500-3000mg/l。
垃圾渗滤液处理工艺中，“生物法+膜处理”工艺需要对微生物进行严格的控制，同时膜处理过程中会产生大量浓缩液回灌，一定时间后容易造成系统的瘫痪。中国专利文献CN101182083A公开了一种以蒸发技术(MVC技术)为主体的垃圾渗滤液的处理工艺，其具体包括，首先向垃圾渗滤液中投加混凝剂，经混凝、过滤去除渗滤液中的细小纤维，过滤后的渗滤液进入调节池，从调节池出来的渗滤液进入蒸发系统，经蒸发，水和氨从渗滤液中沸出成蒸汽，冷凝后变成蒸馏水排出，然后进入离子树脂交换系统，蒸馏水通过树脂时发生离子交换，从而去除铵，使蒸馏水的氨氮指标达标后排放，蒸汽中的不凝气体和少量未凝蒸汽则排出蒸发系统，进入吸收塔，从调节池出来的渗滤液进入蒸发系统，渗滤液经蒸发后的残余部分为无法变成气体脱出蒸发系统的污染物，被浓缩为浓缩液后排出蒸发系统，回灌到填埋场。
上述专利文献公开的工艺中，从调节池出来的渗滤液直接进入蒸发系统，使得MVC蒸发技术存在易结垢、清洗频繁的问题，常规混凝沉淀、过滤、气浮等预处理无法从根本上减缓结垢的产生，同时由于焚烧厂的渗滤液及填埋龄较短的填埋场渗滤液都存在COD很高的问题，不仅增加了运行负担，且处理过程中须不断的清洗蒸发装置,加大了吨水的消耗，增加了处理和维护成本，另外，填埋场的渗滤液随着填埋龄的增加，氨氮含量会不断升高，也会增加运行负担，增加处理成本。而最重要的是，随着人们生活水平的提高，物质资源的极大丰富造成垃圾种类越来越多样化，其产生的渗滤液中的COD、NH3-N和重金属的含量越来越高，从而无法适用于现有的垃圾渗滤液的处理。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中单纯的MVC蒸发技术存在易结垢、清洗频繁的缺陷及对于高COD，高氨氮废水处理成本高、适用性差的缺陷，从而提供一种垃圾渗沥液的处理工艺。
为此，本申请采取的技术方案为，
一种垃圾渗沥液的处理工艺，包括，
(1)将垃圾渗滤液输送进调节池，以稳定调节池出水的水质和水量；
(2)从调节池出来的渗滤液进入厌氧生物处理单元，以降低厌氧生物处理出水的COD含量；
(3)从厌氧生物处理单元出来的渗滤液进入微型缺氧-好氧处理单元，以降低微型缺氧-好氧处理单元出水的COD和氨氮含量；
(4)从微型缺氧-好氧处理单元出来的渗滤液进入膜生物反应器，以截留微生物，降低膜生物反应器出水的氨氮含量；
(5)从膜生物反应器出来的渗滤液进入蒸发系统，经蒸发水和氨从渗滤液中沸出成蒸汽，冷凝后形成蒸馏水进入离子树脂交换系统，蒸馏水通过树脂时发生离子交换，使蒸馏水的氨氮和COD指标达标后排放；蒸汽中的不凝气体进入除臭系统，无法蒸发形成蒸汽的残余部分形成浓缩液排出蒸发系统；
(6)除臭系统除去不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后的气体进入厌氧生物处理单元，为厌氧生物处理单元提供热量；
(7)除臭系统吸收不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后形成的除臭浓缩液、所述步骤(5)蒸发系统产生的浓缩液、膜生物反应器形成的污泥、厌氧生物处理单元和微型缺氧-好氧工艺单元产生的活性污泥混合后进行固液分离，分离产生的滤液输送至调节池，产生的滤渣进行填埋或焚烧。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(2)中的厌氧生物处理单元为升流式厌氧污泥床反应器。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(3)中的微型缺氧-好氧处理单元包括串联设置的缺氧池和好氧池，所述缺氧池内设置有潜水搅拌机，所述好氧池的底部设置有曝气器。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，从厌氧生物处理单元出来的渗滤液送入缺氧池，通过缺氧池的反硝化作用脱氮，同时去除一部分COD，进入好氧池后进一步去除COD，同时进行硝化作用，产生的硝化液一部分回流至缺氧池，通过缺氧好氧池的反硝化和硝化作用，去除大量COD和氨氮。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(4)中的膜生物反应器采用中空纤维超滤膜形成的膜组件。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(4)中的膜生物反应器采用中空纤维超滤膜形成的膜组件。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(5)中的离子树脂交换系统包括串联设置的阳离子树脂罐与阴离子树脂罐，阳离子树脂含有的氢离子和阴离子树脂上含有的氢氧根离子分别与所述蒸馏水中的氨氮、少量挥发性或半挥发性的有机酸进行离子交换，以去除水中氨氮和COD。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(6)中的除臭系统包括串联设置的酸吸收塔和碱吸收塔。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，阳离子树脂和阴离子树脂需分别采用溶液浓度为4％～5％的盐酸和5％～10％的氢氧化钠进行再生，形成的废酸液和废碱液分别用于所述酸吸收塔和所述碱吸收塔，以中和不凝气体中的氨氮和挥发性或半挥发性的物质。
上述的垃圾渗沥液的处理工艺中，所述步骤(7)中，除臭浓缩液、浓缩液、污泥和活性污泥混合后，先进行絮凝沉淀，然后进入板框压滤机进行压滤实现固液分离。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的垃圾渗沥液的处理工艺，在进行蒸发处理前，分别进行了厌氧生物处理、微型缺氧-好氧处理和膜生物反应器，从而去除了垃圾渗沥液中部分COD、氨氮，大大减轻了蒸发系统(MVC)运行负担，最大程度上减轻了蒸发系统(MVC)结垢问题，降低了其清洗频次，适用于现有的高COD、高NH3-N垃圾渗滤液的处理，同时通过相关工艺参数的调整，适用于不同填埋龄或不同类型的渗滤液的处理，有效减轻工艺运行的负担。
2.本发明提供的垃圾渗沥液的处理工艺中，微型缺氧-好氧处理单元的停留时间设定为3～5天，大大降低了投资费用和运行费。而传统的A/O单元容积很大，一般停留时间为15～20天，才能满足后续超滤膜系统的稳定运行，同时此阶段需要罗茨风机曝气，能耗非常高。
3.本发明提供的垃圾渗沥液的处理工艺中，膜生化反应器采用超滤取代传统的二沉池，通过超滤膜的截留作用将微生物完全截留在生化系统中，实现水力停留时间和污泥龄的完全分离，从而提高了反应器的容积负荷，使反应器容积减小，使污泥泥龄得到大幅延长。对于世代周期较长的硝化和反硝化微生物，具备生物脱氮功能的膜生化反应器(即膜生化反应器生化部分采用反硝化、硝化工艺)由于超滤对微生物完全截留，使微生物的泥龄达到并且远远超过了硝化微生物生长所需的时间，并且可以繁殖、聚集达到完全硝化所需的硝化微生物浓度，这样使得废水中的氨氮能够完全硝化。同样污泥龄的延长以及高浓度的微生物也大大提高了对有机污染物的去除。
4.本发明提供的垃圾渗沥液的处理工艺中，离子交换系统包含阳离子树脂罐与阴离子树脂罐，阳离子树脂罐与阴离子树脂罐内分别装有颗粒状的阳离子树脂和阴离子树脂。蒸馏水同时进行阳、阴离子的交换，阳离子树脂含有的氢离子和阴离子树脂上含有的氢氧根离子分别与所述蒸馏水中的氨氮、少量挥发性或半挥发性的有机酸进行离子交换，相较于单纯的阳离子交换更能保证对蒸馏水中COD的去除。
5.本发明提供的垃圾渗沥液的处理工艺中，包含酸、碱吸收塔，同时吸收不凝气体中的氨氮和挥发性或半挥发性的物质，单纯的酸吸收塔只能对不凝气体中的氨进行去除，酸、碱吸收塔的串联同时保证了不凝气体中氨氮和挥发性或半挥发性物质的去除，同时酸吸收塔中酸液主要来自离子交换系统中阳树脂再生后的废酸液，成分包括盐酸和氯化铵，碱吸收塔中的碱液主要来自离子交换系统中阴树脂再生后的废碱液，主要成分是氢氧化钠。实现了资源的回收利用，在提高处理效果的同时降低了处理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一种垃圾渗沥液的处理工艺流程图；
图2是本申请的预处理的工艺流程图；
图3是本申请的蒸发系统的结构示意图。
其中，附图标记表示为，
1-升流式厌氧污泥床反应器，11-污泥床区，12-污泥悬浮层区，13-三相分离器，14-集气室，15-出水口，16-排泥管，17-UASB泵，2-缺氧池，21-潜水搅拌机，3-好氧池，31-曝气器，4-膜生物反应器，41-膜组件，42-循环泵，43-离心泵，5-鼓风机，a-蒸发主体，b-热井，c-蒸气压缩机，d-蒸气发生器，e-浓缩液换热器，f-蒸馏水换热器，g-蒸馏水罐，h-不凝气体换热器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种垃圾渗沥液的处理工艺，包括，将垃圾渗滤液输送进调节池，以稳定调节池出水的水质和水量；
从调节池流出的垃圾渗沥液需经过预处理后，才能进入蒸发系统进行蒸发，如图2所示为预处理的工艺流程图，其工艺流程包括，
(1)从调节池出来的渗滤液进入厌氧生物处理单元，以降低厌氧生物处理出水的COD含量，减少后续运行的负荷；厌氧生物处理单元为升流式厌氧污泥床反应器(UASB)1，具有操作简单，产生的剩余污泥量少，费用较低等特点。UASB泵17将调节池的出水输送至UASB反应器底部的配水系统，并均匀地分配到整个UASB反应器，使废水中的有机物均匀分布，有利于废水与微生物充分接触反应，配水系统是提高反应器容积利用率的关键，同时还具有搅拌混合的作用。然后预处理的废水经过反应区进入三相分离器13，所述反应区包括污泥床区11和污泥悬浮层区12，是UASB反应器的核心，是培养和富集厌氧微生物的区域，废水与微生物在这里产生生化反应，有机物主要在这里被厌氧菌分解。三相分离器13，其功能是把混合液中的气体(沼气)、固体(厌氧污泥)和液体分离。首先气体被分离后收集进入集气室14，然后固液混合液在沉淀区分离，固体靠重力返回反应区，液体由出水口15排出进入下一处理单元(微型缺氧-好氧处理单元)，UASB运行一段时间后产生的活性污泥由排泥管16排出UASB反应器。
(2)从UASB反应器出来的渗滤液进入微型缺氧-好氧处理单元，以降低微型缺氧-好氧处理单元出水的COD和氨氮含量；微型缺氧-好氧处理单元包括串联设置的缺氧池2和好氧池3，所述缺氧池2内设置有潜水搅拌机21，所述好氧池3的底部设置有曝气器31。从UASB出来的渗滤液先送入缺氧池2，通过缺氧池2的反硝化作用脱氮，同时去除一部分COD，进入好氧池3后进一步去除COD，同时进行硝化作用，产生的硝化液一部分回流至缺氧池2，通过缺氧好氧池的反硝化和硝化作用，去除大量COD和氨氮。
(3)从微型缺氧-好氧处理单元出来的渗滤液进入膜生物反应器(MBR)4，以截留微生物，降低膜生物反应器出水的氨氮含量；膜生物反应器4采用中空纤维超滤膜形成的膜组件41，出水通过离心泵43抽吸进入下一处理单元，剩余污泥通过循环泵42排出系统。
此外，预处理过程中还设置有鼓风机5，分别与曝气器31和膜生物反应器(MBR)底部相通，用于对相应处理程序进行曝气。
(4)从膜生物反应器出来的渗滤液进入如图3所述的蒸发系统，所述的蒸发系统经蒸汽发生器d预热至102℃后启动设备，设备正常工作，经蒸发水和氨从渗滤液中沸出成蒸汽，冷凝后形成蒸馏水进入离子树脂交换系统，蒸馏水通过树脂时发生离子交换，使蒸馏水的氨氮和COD指标达标后排放；蒸汽中的不凝气体进入除臭系统，无法蒸发形成蒸汽的残余部分形成浓缩液排出蒸发系统；其具体操作步骤包括，从膜生物反应器出来的渗滤液经蒸馏水换热器f、浓缩液换热器e以及不凝气体换热器h换热后进入热井b，此时的渗滤液温度已接近100℃再由循环水泵输送到蒸发主体a,由喷嘴喷洒在换热管束上，换热管束内的高温蒸汽与喷洒在其表面的渗滤液存在温度差，瞬间换热后形成二次蒸汽，二次蒸汽经过蒸汽压缩机c后提高了温度与压力，输送进入换热管内，重新作为热源与喷淋在管外的渗滤液换热，换热后的管内蒸汽冷凝成水，经蒸发主体a一侧的管箱收集后储存到蒸馏水罐g，而不断喷洒在换热管上的渗滤液继续形成水蒸气送入蒸气压缩机c压缩，如此循环。其中，无法蒸发形成蒸汽的残留部分不断浓缩积累形成浓缩液，由管道输入热井底部位置，再排出蒸发系统。蒸发产生的水蒸气中含有部分不能冷凝的气体，称为不凝气体，该类气体即含氨氮等碱性气体也包含挥发性或半挥发性的有机酸性气体及部分中性气体，不凝气体经排气管道排除蒸发器。在不凝气体、浓缩液和蒸馏水排出蒸发系统前需分别经过相应的不凝气体换热器h、浓缩液换热器e和蒸馏水换热器f与进入蒸发系统的渗沥液进行换热，提高渗沥液的温度，降低热量的损耗。
(5)离子树脂交换系统包括串联设置的阳离子树脂罐与阴离子树脂罐，其内部分别装填有阳离子树脂和阴离子树脂，阳离子树脂含有的氢离子和阴离子树脂上含有的氢氧根离子分别与所述蒸馏水中的氨氮、少量挥发性或半挥发性的有机酸进行离子交换，以去除水中氨氮和COD。
(6)除臭系统包括串联设置的酸吸收塔和碱吸收塔。除臭系统除去不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后的气体进入厌氧生物处理单元，补充厌氧生物处理单元所需要的部分温度；由于厌氧生物处理工艺需要补充温度，以保持生物的活性，而蒸发系统的不凝气体做为热源补充到厌氧处理单元，降低了整个系统的能耗。
阳离子树脂和阴离子树脂需分别采用溶液浓度为4％～5％的盐酸和5％～10％的氢氧化钠进行再生，形成的废酸液和废碱液分别用于所述酸吸收塔和所述碱吸收塔，以中和不凝气体中的氨氮和挥发性或半挥发性的物质。
(7)除臭系统吸收不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后形成的除臭浓缩液、蒸发系统产生的浓缩液、膜生物反应器形成的污泥、厌氧生物处理单元和微型缺氧-好氧工艺单元产生的活性污泥混合后进行固液分离，分离产生的滤液输送至调节池，产生的滤渣进行填埋或焚烧。为节省固液分离所需的时间，除臭浓缩液、浓缩液、污泥和活性污泥混合后，先进行絮凝沉淀，然后进入板框压滤机进行压滤实现固液分离。
对比例1
本对比例1的工艺采用专利文献CN101182083A实施例1的处理流程。经过本工艺处理后的处理效果如下表所示
采用本申请实施例1中的工艺时，蒸发系统不易结垢、平均每10天清洗一次，而采用对比例1，蒸发系统需要1天清洗一次。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种垃圾渗沥液的处理工艺，包括，
(1)将垃圾渗滤液输送进调节池，以稳定调节池出水的水质和水量；
(2)从调节池出来的渗滤液进入厌氧生物处理单元，以降低厌氧生物处理出水的COD含量；
(3)从厌氧生物处理单元出来的渗滤液进入微型缺氧-好氧处理单元，以降低微型缺氧-好氧处理单元出水的COD和氨氮含量；
(4)从微型缺氧-好氧处理单元出来的渗滤液进入膜生物反应器，以截留微生物，降低膜生物反应器出水的氨氮含量；
(5)从膜生物反应器出来的渗滤液进入蒸发系统，经蒸发水和氨从渗滤液中沸出成蒸汽，冷凝后形成蒸馏水进入离子树脂交换系统，蒸馏水通过树脂时发生离子交换，使蒸馏水的氨氮和COD指标达标后排放；蒸汽中的不凝气体进入除臭系统，无法蒸发形成蒸汽的残余部分形成浓缩液排出蒸发系统；
(6)除臭系统除去不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后的气体进入厌氧生物处理单元，为厌氧生物处理单元提供热量；
(7)除臭系统吸收不凝气体中的氨气及挥发性或半挥发性的物质后形成的除臭浓缩液、所述步骤(5)蒸发系统产生的浓缩液、膜生物反应器形成的污泥、厌氧生物处理单元和微型缺氧-好氧工艺单元产生的活性污泥混合后进行固液分离，分离产生的滤液输送至调节池，产生的滤渣进行填埋或焚烧。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的厌氧生物处理单元为升流式厌氧污泥床反应器。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中的微型缺氧-好氧处理单元包括串联设置的缺氧池和好氧池，所述缺氧池内设置有潜水搅拌机，所述好氧池的底部设置有曝气器。
4.根据权利要求3所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
从厌氧生物处理单元出来的渗滤液送入缺氧池，通过缺氧池的反硝化作用脱氮，同时去除一部分COD，进入好氧池后进一步去除COD，同时进行硝化作用，产生的硝化液一部分回流至缺氧池，通过缺氧好氧池的反硝化和硝化作用，去除大量COD和氨氮。
5.根据权利要求1-4任一项所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中的膜生物反应器采用中空纤维超滤膜形成的膜组件。
6.根据权利要求4所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
所述步骤(4)中的膜生物反应器采用中空纤维超滤膜形成的膜组件。
7.根据权利要求1-6任一项所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
所述步骤(5)中的离子树脂交换系统包括串联设置的阳离子树脂罐与阴离子树脂罐，阳离子树脂含有的氢离子和阴离子树脂上含有的氢氧根离子分别与所述蒸馏水中的氨氮、少量挥发性或半挥发性的有机酸进行离子交换，以去除水中氨氮和COD。
8.根据权利要求1-7任一项所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
所述步骤(6)中的除臭系统包括串联设置的酸吸收塔和碱吸收塔。
9.根据权利要求8所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
阳离子树脂和阴离子树脂需分别采用溶液浓度为4％～5％的盐酸和5％～10％的氢氧化钠进行再生，形成的废酸液和废碱液分别用于所述酸吸收塔和所述碱吸收塔，以中和不凝气体中的氨氮和挥发性或半挥发性的物质。
10.根据权利要求1-9任一所述的垃圾渗沥液的处理工艺，其特征在于，
所述步骤(7)中，除臭浓缩液、浓缩液、污泥和活性污泥混合后，先进行絮凝沉淀，然后进入板框压滤机进行压滤实现固液分离。
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