CN105502811B - 基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置及其使用方法，包括通过管路系统顺次连接的第一级处理单元、第二级处理单元、第三级处理单元；第一级处理单元包括进水泵、布水系统、第一反应器、三相分离器、出水堰槽、出水回流管；第二级处理单元包括第二反应器、填料、曝气器、第一沉淀池；第三级处理单元包括顺次连接的絮凝反应池、第二沉淀池、一级臭氧氧化单元、一级生物处理单元、二级臭氧氧化单元、二级生物处理单元；第三级处理单元还包括絮凝剂投加装置、臭氧发生器、臭氧催化剂、臭氧曝气器。其具有结构简单、设计合理、污水处理成本低、出水后能够达到国家排放标准、降低了曝气能耗等优点，实现了垃圾渗滤液的“零排放”。

Description

基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置及其使用方法。

背景技术

垃圾渗滤液的处理一直都是城市环境治理的重要问题，其处理质量的好坏直接影响城市居民的健康。由于城市生活污水来源广泛、污染物种类繁多、处理成本高、难度大，尤其是城市中来自各行各业的垃圾渗滤液，其成分复杂、污染物繁多、还有大量的有毒有害物质，同时垃圾渗滤液又是典型的氨氮浓度高、有机物浓度高的废水，垃圾渗滤液处理一般采用传统硝化反硝化生物处理+UF+NF+RO的组合工艺，该工艺存在诸多的问题：(1)由于生物处理工艺对TN的去除效率有限，大量的TN依靠生物处理工艺后端的膜处理工艺(NF+RO)去除，膜系统运行压力大，污堵严重，清洗频繁，很多系统运行不足半年就需要更换膜组件，运行费用高；(2)依靠反渗透保障出水TN的达标排放，膜系统运行负荷高，故障率增大，系统保障率低；(3)反硝化严重缺乏碳源，需要投加大量外碳源。(4)NF及RO产生大量的浓缩液，浓缩液含盐量高、污染物浓度高，目前没有较好的处理办法，多数采用回灌填埋场的方式处理，但又带来了盐份在系统的积累，最终破坏生物处理系统的运行。而其他的物化处理工艺存在设备多、故障频发、不能连续运行等缺点。上述原因造成渗滤液处理达标难、处理费用高等弊端，导致许多垃圾填埋场渗滤液处理设施无法运行，存在渗滤液偷排的问题。厌氧氨氧化技术是目前最高效的污水脱氮技术，具有大幅降低曝气能耗、无需外加碳源、不产生污泥、不产生温室气体等优点，但厌氧氨氧化技术不能解决难降解有机物去除的问题。因此，研究一种能够有效降低污水处理成本、提高系统产水量、并且故障频率低的高氨氮、高有机物废水处理技术具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中垃圾渗滤液处理技术存在的不足，本发明的目的在于：提供一种用于处理垃圾渗滤液的装置及其使用方法，其具有：结构简单、设计合理、污水处理成本低、出水后能够达到国家排放标准、降低了曝气能耗等优点，实现了垃圾渗滤液的“零排放”。

为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，该处理装置包括通过管路系统顺次连接的第一级处理单元、第二级处理单元、第三级处理单元；第一级处理单元为厌氧生物处理单元，第二级处理单元为厌氧氨氧化处理单元，第三级处理单元为絮凝沉淀及高级氧化处理单元；其中，第一级处理单元包括进水泵、布水系统、第一反应器、三相分离器、出水堰槽、出水回流管，进水泵与布水系统相连接，布水系统设置在第一反应器的底部，三相分离器设置于第一反应器的中上部，出水堰槽设置在第一反应器的顶部，并且出水堰槽位于三相分离器的上部；出水回流管分别与出水堰槽、进水泵的进水端相连接；第二级处理单元包括第二反应器、填料、曝气器、第一沉淀池，该曝气器设置于第二反应器的底部，填料设置于第二反应器中，第一沉淀池与第二反应器相连接；第二反应器的进水端还与第一沉淀池的出水堰槽相连接；第三级处理单元包括顺次连接的絮凝反应单元、第二沉淀池、一级臭氧氧化单元、一级生物处理单元、二级臭氧氧化单元、二级生物处理单元，第一沉淀池与絮凝沉淀单元的絮凝反应池相连接，该絮凝反应池中设置有第一搅拌器；第三级处理单元还包括臭氧发生器、臭氧催化剂、臭氧曝气器，臭氧催化剂设置在一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元中，臭氧曝气器分别置于一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元的底部，并且与臭氧发生器相连接。

作为上述技术方案的进一步优化，第一级处理单元还包括与沼气收集器连接的沼气回收管；该处理装置还包括与第一级处理单元连接的垃圾渗滤液加热装置，该垃圾渗滤液加热装置包括加热炉，所述沼气回收管经沼气处理系统后，连接加热炉的燃料进料端。

作为上述技术方案的进一步优化，絮凝反应池中设置有絮凝剂投加装置，投加的絮凝剂为硫酸铁絮凝剂与PAM；填料包括颗粒污泥和厌氧氨氧菌种；一级生物处理单元和二级生物处理单元中均设置有活性污泥或者生物膜，其中，当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用活性污泥法，还需设置第三沉淀池，第三沉淀池分别位于一级生物处理单元和二级生物处理单元的后端；当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用生物膜时，一级生物处理单元和二级生物处理单元后可不设置第三沉淀池。

作为上述技术方案的进一步优化，所述垃圾渗滤液加热装置中还设置有温控器，温控器与加热炉的热水循环泵变频器控制连接；所述第二级处理单元还包括填料回流装置，该填料回流装置与第二反应器相连接。

作为上述技术方案的进一步优化，所述进水泵上设置有第一流量计；所述一级生物处理单元上设置有用于检测pH、ORP、温度的检测仪；二级生物处理单元上还设置有用于检测温度、pH、DO、氨氮、硝酸盐浓度的检测仪；第三级处理单元上还设置有排水口，该排水口与出水收集器相连接，排水口上还设置有第二流量计、COD浓度检测仪、氨氮浓度检测仪。

本发明上述基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置的使用方法包括如下步骤：

1)准备阶段：开启垃圾渗滤液加热装置的加热炉进行加热，通过温控器控制加热炉的开关使得待处理的垃圾渗滤液经过加热炉换热后，垃圾渗滤液的温度达到33-37℃；

2)第一级处理：经过换热后的垃圾渗滤液经进水泵提升至设置在第一反应器底部的布水系统，使得垃圾渗滤液均匀进入第一级处理单元进行处理，去除80％以上的有机物，通过三相分离器将垃圾渗滤液经过第一级处理单元处理后产生的沼气、液体、污泥分离，沼气经过沼气回收管连接至加热炉的燃料进料端，液体一部分经过出水回流管流回至进水泵的进水端，另一部分液体通过出水堰槽流至第二级处理单元的第二反应器，污泥经过污泥回流装置流回第一反应器中；

3)第二级处理：液体流至第二反应器中，向第二反应器中投放填料，通过控制曝气器的曝气量使得第二反应器中的DO小于0.5mg/l，第二反应器通过与第一沉淀池相连接使得分离出的填料经填料回流装置回流至第二反应器中，回流比控制在50-100％；

4)第三级处理：经过第一沉淀池分离出的液体进入絮凝沉淀单元的絮凝反应池和第二沉淀池中进行絮凝反应和沉淀处理，进一步去除液体中的COD；经过上述步骤处理后的液体流至第三级处理单元的一级臭氧氧化单元，向臭氧发生器中投放臭氧催化剂，向一级生物处理单元和二级生物处理单元中投放活性污泥或填料，使用曝气设备充氧，上述液体依次经一级臭氧氧化反应处理后进入一级生物处理单元，在活性污泥的作用下去除COD，再经过二级臭氧氧化单元处理后进入二级生物处理单元进一步去除COD，经过COD浓度检测仪和氨氮浓度检测仪测得经过第三级处理后的液体COD浓度低于100mg/l、TN浓度低于25mg/l后，将液体经过排水口排至出水收集器中进行收集；

5)待垃圾渗滤液全部处理完毕后，停止该装置的所有设备的工作。

与现有技术中的垃圾渗滤液处理技术相比，采用本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置具有如下优点：

(1)本发明以第一级处理单元(厌氧处理单元)、第二级处理单元(厌氧氨氧化单元)与第三级处理单元(絮凝沉淀及高级氧化)为核心工艺，充分发挥各工艺的技术优势，解决了垃圾渗滤液处理成本高、出水难以达标、存在浓缩液处理等问题，实现了渗滤液的“零排放”。

(2)本发明在厌氧氨氧化工艺后串联絮凝沉淀与高级氧化工艺，实现对难降解COD的去除；絮凝沉淀优选硫酸铁及PAM作为絮凝剂，可去除65％以上的的COD，再通过臭氧氧化，提高废水的可生化性，利用活性污泥的代谢作用，进一步降低COD，实现80％以上的COD去除率。

(3)本发明与进水中的可生物降解有机物由于厌氧产甲烷，相对于好氧曝气去除有机物，可节省90％以上的曝气能耗，同时回收甲烷，用于渗滤液的加热。

(4)本发明将有机物去除与总氮去除分离，总氮的去除主要在脱氮负荷高的第二级处理单元(厌氧氨氧化单元)完成。

(5)本发明的处理装置还具有设计合理、水处理成本低、出水效率高等优点。

附图说明

附图1为本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置的工艺流程图。

附图2为本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置的结构示意图。

附图3为本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置中第一级处理单元的结构示意图。

附图4为本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置中第二级处理单元的结构示意图。

附图5为本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置中第三级处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置及其使用方法作以详细说明。

基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，该处理装置包括通过管路系统顺次连接的第一级处理单元、第二级处理单元、第三级处理单元；第一级处理单元为厌氧生物处理单元，第二级处理单元为厌氧氨氧化处理单元，第三级处理单元为絮凝沉淀及高级氧化处理单元；其中，第一级处理单元包括进水泵1、布水系统2、第一反应器3、三相分离器4、出水堰槽5、出水回流管6，进水泵1与布水系统2相连接，布水系统2设置在第一反应器3的底部，三相分离器4设置于第一反应器3的中上部，出水堰槽5设置在第一反应器3的顶部，并且出水堰槽5位于三相分离器4的上部；出水回流管6分别与出水堰槽、进水泵的进水端相连接；第二级处理单元包括第二反应器7、填料8、曝气器9、第一沉淀池10，该曝气器设置于第二反应器的底部，填料设置于第二反应器中，第一沉淀池与第二反应器相连接；第二反应器的进水端还与第一沉淀池的出水堰槽相连接；第三级处理单元包括顺次连接的絮凝反应单元11、第二沉淀池13、一级臭氧氧化单元14、一级生物处理单元15、二级臭氧氧化单元16、二级生物处理单元17，第一沉淀池与絮凝沉淀单元的絮凝反应池相连接，该絮凝反应池中设置有第一搅拌器12；第三级处理单元还包括臭氧发生器18、臭氧催化剂19、臭氧曝气器20，臭氧催化剂设置在一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元中，臭氧曝气器分别置于一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元的底部，并且与臭氧发生器相连接。第一级处理单元还包括与沼气收集器连接的沼气回收管；该处理装置还包括与第一级处理单元连接的垃圾渗滤液加热装置，该垃圾渗滤液加热装置包括加热炉，所述沼气回收管经沼气处理系统后，连接加热炉的燃料进料端。絮凝反应池中设置有絮凝剂投加装置，投加的絮凝剂为硫酸铁絮凝剂与PAM；填料包括颗粒污泥和厌氧氨氧菌种；一级生物处理单元和二级生物处理单元中均设置有活性污泥或者生物膜，其中，当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用活性污泥法，还需设置第三沉淀池，第三沉淀池分别位于一级生物处理单元和二级生物处理单元的后端；当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用生物膜时，一级生物处理单元和二级生物处理单元后可不设置第三沉淀池。所述垃圾渗滤液加热装置中还设置有温控器，温控器与加热炉的热水循环泵变频器控制连接；所述第二级处理单元还包括填料回流装置，该填料回流装置与第二反应器相连接。所述进水泵上设置有第一流量计；所述一级生物处理单元上设置有用于检测pH、ORP、温度的检测仪；二级生物处理单元上还设置有用于检测温度、pH、DO、氨氮、硝酸盐浓度的检测仪；第三级处理单元上还设置有排水口，该排水口与出水收集器相连接，排水口上还设置有第二流量计、COD浓度检测仪、氨氮浓度检测仪。

本发明上述基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置的使用方法包括如下步骤：

1)准备阶段：开启垃圾渗滤液加热装置的加热炉进行加热，通过温控器控制加热炉的开关使得待处理的垃圾渗滤液经过加热炉换热后，垃圾渗滤液的温度达到33-37℃；

2)第一级处理：经过换热后的垃圾渗滤液经进水泵提升至设置在第一反应器底部的布水系统，使得垃圾渗滤液均匀进入第一级处理单元进行处理，去除80％以上的有机物，通过三相分离器将垃圾渗滤液经过第一级处理单元处理后产生的沼气、液体、污泥分离，沼气经过沼气回收管连接至加热炉的燃料进料端，液体一部分经过出水回流管流回至进水泵的进水端，另一部分液体通过出水堰槽流至第二级处理单元的第二反应器，污泥经过污泥回流装置流回第一反应器中；

3)第二级处理：液体流至第二反应器中，向第二反应器中投放填料，通过控制曝气器的曝气量使得第二反应器中的DO小于0.5mg/l，第二反应器通过与第一沉淀池相连接使得分离出的填料经填料回流装置回流至第二反应器中，回流比控制在50-100％；

4)第三级处理：经过第一沉淀池分离出的液体进入絮凝沉淀单元的絮凝反应池和第二沉淀池中进行絮凝反应和沉淀处理，进一步去除液体中的COD；经过上述步骤处理后的液体流至第三级处理单元的一级臭氧氧化单元，向臭氧发生器中投放臭氧催化剂，向一级生物处理单元和二级生物处理单元中投放活性污泥或填料，使用曝气设备充氧，上述液体依次经一级臭氧氧化反应处理后进入一级生物处理单元，在活性污泥的作用下去除COD，再经过二级臭氧氧化单元处理后进入二级生物处理单元进一步去除COD，经过COD浓度检测仪和氨氮浓度检测仪测得经过第三级处理后的液体COD浓度低于100mg/l、TN浓度低于25mg/l后，将液体经过排水口排至出水收集器中进行收集；

5)待垃圾渗滤液全部处理完毕后，停止该装置的所有设备的工作。

下面结合一个具体的实施例分析垃圾渗滤液处理的效果。

垃圾渗滤液通过锅炉加热装置加热至35±1℃，进入第一级处理单元，在第一反应池中接种中温蛋白废水厌氧颗粒污泥，第一反应池中进水COD浓度平均值为14000mg/L，出水COD浓度为3000mg/L，进水TN浓度为2400mg/L，出水时TN浓度为2300mg/L。进过第一级处理单元处理后的出水进入厌氧氨氧化反应器，控制第二反应器DO浓度＜0.5mg/L，pH在7.4-7.8之间，接种厌氧氨氧化颗粒污泥和填料，经过第二级处理单元处理后的出水中COD浓度为600mg/L，TN＜35mg/L。其中，经过厌氧氨氧化处理后的出水进入絮凝沉淀池进行絮凝反应和沉淀处理，向絮凝沉淀池的絮凝反应池中投加硫酸铁作为絮凝剂，絮凝池停留时间为1min，混凝池停留时间为10min，硫酸铁投加量为500ppm，经过絮凝沉淀池处理后的出水中COD浓度为210mg/L。经过絮凝沉淀池处理后的出水依次通过一级臭氧反应器、一级生物处理单元、二级臭氧氧化单元、二级生物处理单元，一级臭氧反应器内添加催化剂，臭氧投加量为200mg/L，一级生物处理单元及二级生物处理单元采用传统活性污泥法，污泥浓度为5000mg/L，活性污泥取自城市污水处理厂二沉池回流污泥渠，在经过一级生物处理单元处理后，出水中COD浓度为120mg/L，然后出水依次通过二级臭氧反应器、二级生物处理单元进行处理，二级臭氧反应器内添加催化剂，臭氧投加量为100mg/L，在经过二级生物处理单元处理后，出水中COD的浓度为85mg/L。最后出水COD＜100mg/L，TN＜40mg/L，达到了《生活垃圾填埋场污染物排放标准》(GB16889-2008)。

上述实施例是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：该处理装置包括通过管路系统顺次连接的第一级处理单元、第二级处理单元、第三级处理单元；第一级处理单元为厌氧生物处理单元，第二级处理单元为厌氧氨氧化处理单元，第三级处理单元为絮凝沉淀及高级氧化处理单元；其中，第一级处理单元包括进水泵(1)、布水系统(2)、第一反应器(3)、三相分离器(4)、出水堰槽(5)、出水回流管(6)，进水泵(1)与布水系统(2)相连接，布水系统(2)设置在第一反应器(3)的底部，三相分离器(4)设置于第一反应器(3)的中上部，出水堰槽(5)设置在第一反应器(3)的顶部，并且出水堰槽(5)位于三相分离器(4)的上部；出水回流管(6)分别与出水堰槽、进水泵的进水端相连接；第二级处理单元包括第二反应器(7)、填料(8)、曝气器(9)、第一沉淀池(10)，该曝气器设置于第二反应器的底部，填料设置于第二反应器中，第一沉淀池与第二反应器相连接；第二反应器的进水端还与第一沉淀池的出水堰槽相连接；第三级处理单元包括顺次连接的絮凝反应单元(11)、第二沉淀池(13)、一级臭氧氧化单元(14)、一级生物处理单元(15)、二级臭氧氧化单元(16)、二级生物处理单元(17)，第一沉淀池与絮凝沉淀单元的絮凝反应池相连接，该絮凝反应池中设置有第一搅拌器(12)；第三级处理单元还包括臭氧发生器(18)、臭氧催化剂(19)、臭氧曝气器(20)，臭氧催化剂设置在一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元中，臭氧曝气器分别置于一级臭氧氧化单元和二级臭氧氧化单元的底部，并且与臭氧发生器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：第一级处理单元还包括与沼气收集器连接的沼气回收管；该处理装置还包括与第一级处理单元连接的垃圾渗滤液加热装置，该垃圾渗滤液加热装置包括加热炉，所述沼气回收管经沼气处理系统后，连接加热炉的燃料进料端。

3.根据权利要求1或2所述的基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：絮凝反应池中设置有絮凝剂投加装置，投加的絮凝剂为硫酸铁絮凝剂与PAM；填料包括颗粒污泥和厌氧氨氧菌种；一级生物处理单元和二级生物处理单元中均设置有活性污泥或者生物膜，其中，当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用活性污泥法，还需设置第三沉淀池，第三沉淀池分别位于一级生物处理单元和二级生物处理单元的后端；当一级生物处理单元和二级生物处理单元采用生物膜时，一级生物处理单元和二级生物处理单元后可不设置第三沉淀池。

4.根据权利要求3所述的基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述垃圾渗滤液加热装置中还设置有温控器，温控器与加热炉的热水循环泵变频器控制连接；所述第二级处理单元还包括填料回流装置，该填料回流装置与第二反应器相连接。

5.根据权利要求4所述的基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于：所述进水泵上设置有第一流量计；所述一级生物处理单元上设置有用于检测pH、ORP、温度的检测仪；二级生物处理单元上还设置有用于检测温度、pH、DO、氨氮、硝酸盐浓度的检测仪；第三级处理单元上还设置有排水口，该排水口与出水收集器相连接，排水口上还设置有第二流量计、COD浓度检测仪、氨氮浓度检测仪。

6.一种根据权利要求5中所述的基于厌氧氨氧化的垃圾渗滤液处理装置的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：

1)准备阶段：开启垃圾渗滤液加热装置的加热炉进行加热，通过温控器控制加热炉的开关使得待处理的垃圾渗滤液经过加热炉换热后，垃圾渗滤液的温度达到33-37℃；

2)第一级处理：经过换热后的垃圾渗滤液经进水泵提升至设置在第一反应器底部的布水系统，使得垃圾渗滤液均匀进入第一级处理单元进行处理，去除80％以上的有机物，通过三相分离器将垃圾渗滤液经过第一级处理单元处理后产生的沼气、液体、污泥分离，沼气经过沼气回收管连接至加热炉的燃料进料端，液体一部分经过出水回流管流回至进水泵的进水端，另一部分液体通过出水堰槽流至第二级处理单元的第二反应器，污泥经过污泥回流装置流回第一反应器中；

3)第二级处理：液体流至第二反应器中，向第二反应器中投放填料，通过控制曝气器的曝气量使得第二反应器中的DO小于0.5mg/l，第二反应器通过与第一沉淀池相连接使得分离出的填料经填料回流装置回流至第二反应器中，回流比控制在50-100％；

4)第三级处理：经过第一沉淀池分离出的液体进入絮凝沉淀单元的絮凝反应池和第二沉淀池中进行絮凝反应和沉淀处理，进一步去除液体中的COD；经过上述步骤处理后的液体流至第三级处理单元的一级臭氧氧化单元，向臭氧发生器中投放臭氧催化剂，向一级生物处理单元和二级生物处理单元中投放活性污泥或填料，使用曝气设备充氧，上述液体依次经一级臭氧氧化反应处理后进入一级生物处理单元，在活性污泥的作用下去除COD，再经过二级臭氧氧化单元处理后进入二级生物处理单元进一步去除COD，经过COD浓度检测仪和氨氮浓度检测仪测得经过第三级处理后的液体COD浓度低于100mg/l、TN浓度低于25mg/l后，将液体经过排水口排至出水收集器中进行收集；

5)待垃圾渗滤液全部处理完毕后，停止该装置的所有设备的工作。