CN105621805A - 一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法，采用催化絮凝沉淀-催化臭氧氧化-SBR生物处理集成技术替代膜过滤深度处理技术，真正实现污染物的去除，避免了棘手的浓缩液处理及二次污染问题，且成本及能耗相对较低。将两级A/O脱氮系统中的一级O池的全程硝化转变为短程硝化，将二级A池的连续运行方式改变为SBR模式，强化了系统的硝化反硝化进程，从而保证系统对总氮的去除，同时节约了曝气能耗和外加碳源并减少剩余污泥量。通过投加重金属捕捉剂和絮凝剂去除渗滤液中的可溶态重金属，保证系统重金属达标排放。由于部分处理单元采用SBR模式运行，增强了系统整体的灵活性，保证了最终出水水质，且方便现有垃圾渗滤液处理工程的升级改造。

Description

一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法。

背景技术

生活垃圾焚烧厂的渗滤液污染物种类与普通垃圾填埋场渗滤液相近，而其可生化性、氨氮浓度、重金属含量等又与填埋场渗滤液存在区别。因此，借鉴填埋场渗滤液处理工艺时需针对焚烧厂渗滤液的特性进行针对性的设计。目前采用生化法处理垃圾渗滤液的技术路线多为“前置厌氧预处理+外置式膜-生物反应器(MembranceBio-Reactor，MBR)(两级硝化反硝化+超滤，即两级A/O-UF)生物处理+纳滤/反渗透(NF/RO)深度处理”。

两级A/O系统是基于传统生物脱氮理论设计的，运行时需回流大量污泥及混合液至A池，从而导致O池曝气能耗上升，且二级A池因来水碳源不足需外加大量碳源以满足反硝化需要，增加了运行成本。此外，过高的氨氮浓度以及过低的碳氮比使得系统对总氮的去除不甚理想。微生物能否发挥良好的作用对两级A/O阶段的处理效果至关重要，实际运行过程中，由于外部因素以及运行管理不善造成的处理效果下降的情况时有发生。

采用NF/RO膜处理技术截留生化出水中难生物降解的大分子有机污染物，这个过程为物理分离过程，无法真正去除污染物，只能将其进行浓缩转移，另外，还存在投资及运行费用高、能耗大、浓缩液产生量大(往往大大超过回喷焚烧炉所需的量)且后续处理困难等问题。

此外，渗滤液中的重金属以颗粒态或可溶态形式存在，颗粒态重金属可随着颗粒物的沉降、污泥的吸附而被去除，但可溶态重金属会残留在出水中，可能会导致出水重金属超标。

因此，利用常规处理工艺处理焚烧厂渗滤液时往往存在总氮去除效率不高，深度处理单元浓缩液量大且后续处理困难，最终出水的总氮、重金属等指标不能满足排放标准的要求，投资及运行费用高等问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述问题，有必要开发膜处理技术的替代方案，一方面可避免产生浓缩液另一方面又能满足排放标准GB16889-2008对COD、氨氮、TN、重金属等的严格要求。本发明的目的是提供一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法，充分利用物化处理技术和生物处理技术的优势，对多种技术进行集成，既可避免棘手的浓缩液处理问题，又可通过强化硝化反硝化进程以提高生物脱氮的效率，并有效控制渗滤液中的重金属排放。

根据本发明提供的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，包括：反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池；

所述厌氧池设置有第一搅拌机和厌氧菌污泥，所述第一搅拌机将所述厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物；

所述第一反硝化池设置有第二搅拌机和反硝化菌污泥，所述第二搅拌机将所述反硝化污泥与所述厌氧池出水搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除；

所述第一硝化池设有第一曝气装置，所述控制子系统控制所述第一曝气装置的曝气量以及第一硝化池的进水量和/或出水量，使得所述第一硝化池中发生短程硝化反应，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮；

两个或多个并连的所述前置SBR反应池，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，所述前置SBR反应池内设有第二曝气装置、第三搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述第一硝化池的出水的硝化情况控制所述第二曝气装置的曝气量以及所述前置SBR反应池的反应时间，从而控制所述前置SBR反应池内的反应过程，实现第二次去氮；

所述第二硝化池设有第三曝气装置，所述控制子系统通过控制所述第二硝化池的进水量和/或出水量以及所述第三曝气装置的曝气量实现对所述前置SBR反应池出水中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除，所述控制子系统控制所述第二硝化池溶氧浓度在2～3mg/L范围内；

所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水进行超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器；

所述絮凝催化过滤反应器设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子；

所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

两或多个并连的后置SBR反应池，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统，所述后置SBR反应池内设有第四曝气装置、第四搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述臭氧沉淀子系统出水的水质情况控制所述第四曝气装置的曝气量以及所述后置SBR反应池的反应时间，从而控制所述后置SBR反应池内的反应过程，实现最终去氮后获得最终出水。

作为一种优化方案，所述臭氧沉淀子系统包括前置混凝沉淀池、臭氧氧化反应器、射流器、臭氧发生装置、后置混凝沉淀池；

所述前置混凝沉淀池和后置混凝沉淀池中都设置有搅拌区和沉淀区，所述前置混凝池的搅拌区设置有第五搅拌机和絮凝剂，所述絮凝催化过滤反应器出水与所述絮凝剂搅拌混合后进入沉淀区沉淀去除细小沉淀物质，上层清液进入所述臭氧氧化反应器；

所述臭氧发生装置产生的臭氧通过喷嘴进入所述射流器。所述射流器的吸入口通过一循环泵与所述臭氧氧化反应器相连，所述射流器的气液混合出口伸入所述臭氧氧化反应器中液体的底部；

所述臭氧氧化反应器的出水口进入所述后置混凝沉淀池的搅拌区，所述后置混凝沉淀池的搅拌区添加有重金属捕捉剂和絮凝剂，经搅拌后的液体进入后置混凝沉淀池的沉淀区再次沉淀，上清液进入所述后置SBR反应池。

作为一种优化方案，所述水质情况包括是否硝化完全、总含氮量是否达标，所述控制子系统进一步用于：

实时监测所述第一硝化池出水是否硝化完全，

若硝化完全，则关闭所述前置SBR反应池中第二曝气装置，缺氧搅拌进行反硝化脱氮；

若硝化未完全，则控制所述第二曝气装置和所述第三搅拌机间歇曝气间歇搅拌，实现同步硝化反硝化脱氮，或先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化脱氮；

实时监测所述臭氧沉淀子系统出水总含氮量是否达标，

若总氮达标，则开启所述后置SBR反应池中第四曝气装置，进一步降解所述臭氧沉淀子系统出水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制所述第四曝气装置和所述第四搅拌机间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，实现有机污染物和残余氮的去除。

作为一种优化方案，所述外置膜分离子系统包括超滤膜、膜清洗储水箱、清洗泵；

所述前置SBR反应池出水接入所述超滤膜管道进水口，所述超滤膜过滤后的清液接入所述絮凝催化过滤反应器和所述膜清洗储水箱，

所述清洗泵的控制端与所述控制子系统相连，所述清洗泵响应所述控制子系统的控制抽取所述膜清洗储水箱中过滤后的清液进入所述超滤膜进水口进行膜清洗。

作为一种优化方案，还包括排泥管道与排泥池，所述外置膜分离子系统的过滤浓缩液通过所述排泥管道流入所述排泥池，所述排泥管道还与所述前置SBR反应池、第一反硝化池连通，实现过滤浓缩液中污泥的回流。

作为一种优化方案，所述排泥管道还与所述外置膜分离子系统的进水口连通，实现过滤浓缩液的循环过滤。

作为一种优化方案，所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂至少包含Pb、Sn和Cu；所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂与活性填料的配比为0.05～0.1。

作为一种优化方案，还包括调节池，所述调节池设置有第五搅拌机；所述调节池的进水口接入所述未处理的垃圾渗透液，出水口连通所述厌氧池的进水口。

作为一种优化方案，还包括清水池，所述清水池的进水口连通所述后置SBR池的出水口。

基于同一发明构思，本发明还提供一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法，包括：

步骤0，提供反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池，两个或多个所述前置SBR反应池并连，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，两个或多个后置SBR反应池并连，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统；

步骤1：通过所述厌氧池将厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物获得厌氧处理液；

步骤2：通过第一反硝化池将反硝化菌污泥与厌氧处理液搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除，获得一次反硝化处理液；

步骤3，通过控制所述第一硝化池中硝化过程中的包括曝气量在内的反应条件，对所述一次反硝化处理液进行短程硝化反应获得短程硝化处理液，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮；

步骤4，监测所述短程硝化处理液是否充分反应，根据所述短程硝化处理液是否充分反应控制所述前置SBR反应池中的反应条件，

若短程硝化充分反应，则将步骤3中获得的短程硝化处理液与反硝化菌污泥在前置SBR反应池中全程缺氧搅拌进行反硝化二次脱氮；

若短程硝化未充分反应，则控制前置SBR反应池歇曝气间歇搅拌实现对步骤3中获得的短程硝化处理液同步硝化反硝化脱氮，或对步骤3中获得的短程硝化处理液先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化二次脱氮；

步骤5，控制所述第二硝化池中溶液的溶氧浓度在2～3mg/L范围，实现对二次脱氮后的溶液中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除；

步骤6，通过所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水实现超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器；

步骤7，所述絮凝催化过滤反应器中设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子；

步骤8，所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

步骤9，监测所述臭氧沉淀子系统出水总氮是否达标，

若总氮达标，则将步骤8中获得的处理液与反硝化菌污泥在后置SBR反应池中全程曝气搅拌进一步降解来水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制后置SBR反应池间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，从而实现对步骤8中获得的处理液有机污染物去除和脱氮获得最终出水。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明充分利用物化处理技术和生物处理技术的优势，对多种技术进行集成，既可避免棘手的浓缩液处理问题，又可通过强化硝化反硝化进程以提高生物脱氮的效率，并有效控制渗滤液中的重金属排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。附图中：

图1是一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统结构示意图；

图2是一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法流程图。

图中：1-调节池，2-厌氧池，3-第一反硝化池，4-第一硝化池，5、6-前置SBR反应池，7-第二硝化池，8-外置膜分离子系统，9-膜清洗储水箱，10-絮凝催化过滤反应器，11-前置混凝沉淀池，12-臭氧氧化反应器，13-臭氧发生装置，14-后置混凝沉淀池，15、16-后置SBR反应池，17-清水池。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式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，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

通常使用两级A/O工艺通过硝化和反硝化交替作用可以达到脱氮的目的，本发明在此原理上进行改进，加入了SBR反应池，从而提升了脱氮效果。

在本发明提供的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统的实施例中，如图1所示，包括：反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池2、第一反硝化池3、第一硝化池4、前置SBR反应池(5、6)、第二硝化池7、外置膜分离子系统8、絮凝催化过滤反应器10、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池(15、16)。

所述厌氧池2设置有第一搅拌机和厌氧菌污泥，所述第一搅拌机将所述厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物。通过水解酸化将待处理的渗滤液中难降解的大分子物质转化为易降解可溶性小分子物质，或厌氧分解有机污染物并产甲烷。使用第一搅拌机进行搅拌能够使厌氧菌污泥与待处理的渗滤液接触反应更加充分，混合反应时间更长，抗冲击性能得以增强，处理效果更加稳定。

厌氧池2结构上包括混合搅拌区、上部澄清区、填料层及沼气室。反应器设计为中温厌氧，通过设置加热器及温控系统将温度控制在35-38℃。混合搅拌区设置搅拌系统可增强对底部污泥床层的搅拌作用，使污泥床层内的微生物同进水中的基质得以充分接触。在反应器上部设置的填料层中可形成微生物膜，在截留悬浮微生物的同时进一步去除水中的有机污染物。反应器上部出水并集气的构造使得反应器内的水流方向与产气方向一致，可减少设备阻力从而降低设施堵塞的几率。填料的存在更加速了污泥与气泡的分离，从而极大地降低了污泥的流失。

所述第一反硝化池3设置有第二搅拌机和反硝化菌污泥，所述第二搅拌机将所述反硝化污泥与所述厌氧池2出水搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除。第一反硝化池3用来实现原水及回流液中的硝酸盐的去除。在缺氧搅拌条件下，反硝化菌可充分利用厌氧出水中的有机污染物作为碳源，将原水以及回流混合液中的亚硝酸盐和硝酸盐转化成氮气，从而实现有机污染物和总氮的去除。

所述第一硝化池4设有第一曝气装置，所述控制子系统控制所述第一曝气装置的曝气量以及第一硝化池4的进水量和/或出水量，使得所述第一硝化池4中发生短程硝化反应，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮。

传统硝化反硝化：NH₄ ⁺→NO₂ ^-→NO₃ ^-→NO₂-→N₂；

短程硝化反硝化：NH₄ ⁺→NO₂ ^-→N₂。

与传统的全程硝化反硝化脱氮工艺相比，短程硝化反硝化减少了硝化过程亚硝酸盐氧化成硝酸盐和反硝化过程硝酸盐还原成亚硝酸盐两个步骤，可减少25％硝化阶段的需氧量和40％的反硝化所需碳源，同时缩短反应时间，污泥产量也将大幅减少(55％左右)。

两个或多个并连的所述前置SBR反应池(5、6)，所述前置SBR反应池(5、6)的入水口接第一硝化池4，出水口接第二硝化池7，所述前置SBR反应池(5、6)内设有第二曝气装置、第三搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述第一硝化池4的出水的硝化情况控制所述第二曝气装置的曝气量以及所述前置SBR反应池(5、6)的反应时间，从而控制所述前置SBR反应池(5、6)内的反应过程，实现第二次去氮。本实施例通过如图1所示的两个前置SBR反应池(5、6)的交错运行来实现整个SBR工艺连续运行的目的，比如1个处于进水阶段，而另1个就在反应阶段或排水阶段。本实施例中的前置SBR反应池(5、6)代替了现有技术中二级反硝化池的作用，承接一级硝化出水，主要的作用是脱氮。采用两个并连运行的SBR系统替代现有技术方案中的二级反硝化系统，充分利用SBR反应池运行方式可灵活多变的优势，强化反硝化脱氮的过程。通过监测第一硝化池4内氨氮、亚硝态氮及硝态氮浓度的变化来判断第一硝化池4是否硝化完全。若第一硝化池4硝化完全，则前置SBR反应池(5、6)可采取全程缺氧搅拌的方式进行反硝化脱氮；若第一硝化池4硝化未彻底，则可通过改变前置SBR反应池(5、6)运行方式如采取间歇曝气间歇搅拌的方式替代全程搅拌的方式来达到同步硝化反硝化脱氮的效果，或者先进行短程硝化，后缺氧搅拌进行反硝化，反硝化与硝化过程相辅相成，充分的反硝化作用可补充碱度，从而促进硝化过程顺利进行。

所述第二硝化池7设有第三曝气装置，所述控制子系统通过控制所述第二硝化池7的进水量和/或出水量以及所述第三曝气装置的曝气量实现对所述前置SBR反应池(5、6)出水中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除，所述控制子系统控制所述第二硝化池7溶氧浓度在2～3mg/L范围内，第二硝化池7中应避免短程硝化的发生。

所述外置膜分离子系统8对所述第二硝化池7的出水超滤浓缩，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器10。膜分离系统中的超滤膜组件UF用来实现泥水分离。经过超滤浓缩后，清液排出进入所述絮凝催化过滤反应器10，而浓缩液回流至第一反硝化系统和前置SBR反应池(5、6)中。

现有技术中由于二级硝化池出水中的有机污染物主要是难降解有机质，后续需单独或组合选择纳滤/反渗透(即NF/RO)截留这些不可生化处理的大分子有机污染物。而本实施例中通过絮凝催化过滤反应器10和臭氧沉淀子系统、后置SBR(15、16)反应池实现对难降解有机污染物的转化和去除。

所述絮凝催化过滤反应器10设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统8出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子。外置膜分离子系统8出水中残留的难降解有机污染物与活性填料充分接触，并在贵金属催化剂的催化作用下，一部分有机污染物转化为易生物降解的物质，另一部分有机污染物则以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子，从而达到降低有机污染物含量(即COD)、提高可生化性、降低毒性的效果。

所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器10出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

两个或多个并连的后置SBR反应池(15、16)，所述后置SBR反应池(15、16)的入水口接所述臭氧沉淀子系统，所述后置SBR反应池(15、16)内设有第四曝气装置、第四搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述臭氧沉淀子系统出水的水质情况控制所述第四曝气装置的曝气量以及所述后置SBR反应池(15、16)的反应时间，从而控制所述后置SBR反应池(15、16)内的反应过程，实现最终去氮后获得最终出水达标排放。后置SBR反应池(15、16)是获得最终出水前的最后一道水处理步骤，也是最终水质的保障，若控制子系统检测到臭氧沉淀子系统出水中含氮量高于预设标准，则通过所述后置SBR反应池(15、16)强化脱氮和有机污染物处理效果。本实施例中，水质指标主要为COD、总氮。

现有技术中采用NF/RO膜处理技术截留生化出水中难生物降解的大分子有机污染物，这个过程为物理分离过程，无法真正去除污染物，只能将其进行浓缩转移，另外，还存在投资及运行费用高、能耗大、浓缩液产生量大且后续处理困难等问题。

本实施例中集成了絮凝催化过滤反应器10、臭氧沉淀子系统与SBR反应池，替代现有膜处理技术对难生物降解的大分子有机污染物的截留。絮凝催化过滤反应器10、臭氧沉淀子系统可将生化出水中残留的大分子物质转变为易降解的小分子物质，这些物质可在后续SBR反应池中的SBR生化处理系统中得以去除，避免了棘手的浓缩液处理及二次污染问题，且成本及能耗相对较低。

现有的两级硝化/反硝化系统(即A/O系统)是基于传统生物脱氮理论设计的，运行时需回流大量污泥及混合液至A池，从而导致O池曝气能耗上升，且二级A池因来水碳源不足需外加大量碳源以满足反硝化需要，增加了运行成本。此外，过高的氨氮浓度以及过低的碳氮比使得系统对总氮的去除不甚理想。

本发明基于短程硝化反硝化脱氮理论，通过控制一级O池(即第一硝化池4)的进水氨氮浓度和系统溶解氧使得原来的全程硝化转向短程硝化，二级A池采用SBR模式运行，多个并连的SBR反应池可根据一级O池的硝化程度来改变运行方式(全程缺氧搅拌进行反硝化或间歇曝气间歇搅拌进行同步硝化反硝化)，使得废水在这两个池内完成总氮的大幅削减。与传统的全程生物脱氮工艺相比，本实施例中的短程硝化反硝化工艺减少了亚硝酸盐氧化成硝酸盐和反硝化过程硝酸盐还原成亚硝酸盐两个步骤，缩短了反应时间，可减小反应器体积，节省硝化阶段的需氧量和反硝化所需碳源，同时也可减少污泥产量，降低了后续污泥处理处置成本。通过进水氨氮浓度和系统溶解氧来控制一级O池的硝化进程，操作简便快捷。

作为一种实施例，所述臭氧沉淀子系统包括前置混凝沉淀池11、臭氧氧化反应器12、射流器、臭氧发生装置13、后置混凝沉淀池14。

所述前置混凝沉淀池11和后置混凝沉淀池14中都设置有搅拌区和沉淀区，所述前置混凝池的搅拌区设置有第五搅拌机和絮凝剂，所述絮凝催化过滤反应器10出水与所述絮凝剂搅拌混合后进入沉淀区沉淀去除细小沉淀物质，上层清液进入所述臭氧氧化反应器12。

所述臭氧发生装置13产生的臭氧通过喷嘴进入所述射流器。所述射流器的吸入口通过一循环泵与所述臭氧氧化反应器12相连，所述射流器的气液混合出口伸入所述臭氧氧化反应器12中液体的底部。所述臭氧氧化反应器12充分利用臭氧的强氧化性，使得待处理废水中的难降解有机污染物转化为易生物降解有机污染物，进而降低废水COD，同时提高废水可生化性。

所述臭氧氧化反应器12的出水口进入所述后置混凝沉淀池14的搅拌区，所述后置混凝沉淀池14的搅拌区添加有重金属捕捉剂和絮凝剂，经搅拌后的液体进入后置混凝沉淀池14的沉淀区再次沉淀，上清液进入所述后置SBR反应池(15、16)。通过在后置混凝沉淀池14投加重金属捕捉剂、絮凝剂去除渗滤液中存在的可溶态重金属。投加的重金属捕捉剂可以是硫化物或含二硫代羧基的聚合物或其他经改性的高效捕捉剂，可与重金属离子生成稳定且难溶于水的金属沉淀物或金属螯合物。絮凝剂是PAC、PAM和少量石灰三者配合使用。

待处理的垃圾渗滤液中的重金属以颗粒态或可溶态形式存在，颗粒态重金属可随着颗粒物的沉降、污泥的吸附而被去除，但可溶态重金属会残留在出水中，可能会导致出水重金属超标。

本发明通过在水处理过程中投加重金属捕捉剂和絮凝剂，使可溶态重金属在此得以去除，保证出水重金属排放达标。

微生物能否发挥良好的作用对两级A/O阶段的处理效果至关重要，实际运行过程中，由于外部因素以及运行管理不善造成的处理效果下降的情况时有发生。

本发明中的二级A池采用SBR反应池，且深度处理系统中也将物化技术与SBR技术结合，使得整体处理系统操作较为灵活，控制子系统可根据前置SBR反应池(5、6)进出水水质要求适当改变前置SBR反应池(5、6)运行方式，强化有机污染物和总氮的脱除。此外，由于只是改变了二级A/O系统的运行模式，因此采用本发明的技术方案，可方便地对现有工程进行升级改造，节省了建设成本。

作为一种实施例，所述水质情况包括是否硝化完全、总含氮量是否达标，所述控制子系统进一步用于：

实时监测所述第一硝化池出水是否硝化完全，

若硝化完全，则关闭所述前置SBR反应池中第二曝气装置，缺氧搅拌进行反硝化脱氮；

若硝化未完全，则控制所述第二曝气装置和所述第三搅拌机间歇曝气间歇搅拌，实现同步硝化反硝化脱氮，或先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化脱氮；

实时监测所述臭氧沉淀子系统出水总含氮量是否达标，

若总氮达标，则开启所述后置SBR反应池中第四曝气装置，进一步降解所述臭氧沉淀子系统出水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制所述第四曝气装置和所述第四搅拌机间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，实现有机污染物和残余氮的去除。

作为一种实施例，所述外置膜分离子系统8包括超滤膜管道、膜清洗储水箱9、清洗泵；

所述前置SBR反应池(5、6)出水接入所述超滤膜管道进水口，所述超滤膜管道过滤后的清液接入所述絮凝催化过滤反应器10和所述膜清洗储水箱9，

所述清洗泵的控制端与所述控制子系统相连，所述清洗泵响应所述控制子系统的控制抽取所述膜清洗储水箱9中过滤后的清液进入所述超滤膜管道进水口进行管道清洗。回流的清液是用来进行膜的清洗，只是在需要清洗膜时才有回流，外置膜分离子系统8正常工作时，清洗泵是关闭的。

作为一种实施例，还包括排泥管道与排泥池，所述外置膜分离子系统8的过滤浓缩液通过所述排泥管道流入所述排泥池，所述排泥管道还与所述前置SBR反应池(5、6)、第一反硝化池3连通，实现过滤浓缩液中污泥的回流。硝化液的回流也起到了稀释进水污染物浓度的作用，尤其是可使得进水氨氮浓度处于适宜范围，不会对微生物产生抑制作用。

作为一种实施例，所述排泥管道还与所述外置膜分离子系统8的进水口连通，实现过滤浓缩液的循环过滤。

作为一种实施例，所述絮凝催化过滤反应器10(CFR)中的贵金属催化剂至少包含Pb、Sn和Cu；述絮凝催化过滤反应器10中的贵金属催化剂与活性填料的配比为0.05～0.1。絮凝催化过滤反应器10的作用在于降低垃圾渗滤液生化出水的有机污染物含量(COD)，并利用贵金属催化剂实现化学原电池反应起催化还原作用，提高可生化性以及置换出重金属离子，同时渗滤液中部分重金属络合物可通过絮凝沉淀作用除去。为了达到最佳效果，贵金属催化剂及活性填料组成及成分配比上进行了改进，并能有效防止贵金属流失。

作为一种实施例，还包括调节池1，所述调节池1设置有第五搅拌机；所述调节池1的进水口接入所述未处理的垃圾渗透液，出水口连通所述厌氧池2的进水口。

所述调节池1与格栅井合建，格栅可拦截大块污染物与SS，保证调节池1提升水泵及管路系统的正常运行。调节池1用于均匀垃圾渗滤液的水质和水量，以便后续生物处理设备正常工作，保证污水处理系统的稳定运行。为避免池底淤积及恶臭溢出，池内可设置潜水泵推进器等进行搅拌，并在池顶加盖密封，增加臭气收集管道。调节池1主要起调节水量、水质的目的，水量是根据处理系统的规模定的，因调节池1后跟着的是厌氧池2，所以调节后的水质得适宜厌氧菌的生长。这里的水质主要是指pH、有机污染物浓度等。

作为一种实施例，还包括清水池17，所述清水池17的进水口连通所述后置SBR池的出水口。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法，如图2所示，包括：

步骤0，提供反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池2、第一反硝化池3、第一硝化池4、前置SBR反应池(5、6)、第二硝化池7、外置膜分离子系统8、絮凝催化过滤反应器10、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池(15、16)，一个或多个所述前置SBR反应池(5、6)并连，所述前置SBR反应池(5、6)的入水口接第一硝化池4，出水口接第二硝化池7，两个或多个

后置SBR反应池(15、16)并连，所述后置SBR反应池(15、16)的入水口接所述臭氧沉淀子系统，；

步骤1：通过所述厌氧池2将厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物获得厌氧处理液；

步骤2：通过第一反硝化池3将反硝化菌污泥与厌氧处理液搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除，获得一次反硝化处理液；

步骤3，通过控制所述第一硝化池4中硝化过程中的包括曝气量在内的反应条件，对所述一次反硝化处理液进行短程硝化反应获得短程硝化处理液，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮；

步骤4，监测所述短程硝化处理液是否充分反应，根据所述短程硝化处理液是否充分反应控制所述前置SBR反应池(5、6)中的反应条件，

若短程硝化充分反应，则将步骤3中获得的短程硝化处理液与反硝化菌污泥在前置SBR反应池(5、6)中全程缺氧搅拌进行反硝化二次脱氮；

若短程硝化未充分反应，则控制前置SBR反应池(5、6)歇曝气间歇搅拌实现对步骤3中获得的短程硝化处理液同步硝化反硝化脱氮，或对步骤3中获得的短程硝化处理液先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化二次脱氮；

步骤5，控制所述第二硝化池7中溶液的溶氧浓度在2～3mg/L范围，实现对二次脱氮后的溶液中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除；

步骤6，通过所述外置膜分离子系统8对所述第二硝化池7的出水实现超滤浓缩，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器10；

步骤7，所述絮凝催化过滤反应器10中设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统8出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子；

步骤8，所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器10出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

步骤9，监测所述臭氧沉淀子系统出水总氮是否达标，

若总氮达标，则将步骤8中获得的处理液与反硝化菌污泥在后置SBR反应池(15、16)中全程曝气搅拌进一步降解来水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制后置SBR反应池(15、16)间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，从而实现对步骤8中获得的处理液有机污染物去除和脱氮获得最终出水。

本发明的主要的改进点至少有两个：

(1)垃圾渗滤液生化出水不采用常规的NF/RO技术，避免产生浓缩液；

(2)处理出水要实现全面达标排放，关键的水质指标包括COD、总氮和重金属，实际工程中由于脱氮效果无法保证，且重金属问题未引起重视，故出水总氮和重金属往往不能满足排放标准的要求。

解决上述第(1)个问题，本发明采取的手段是利用物化-生化集成技术替代NF/RO技术，物化技术包括絮凝催化过滤反应器10(CFR)、臭氧沉淀子系统(COP)，生化系统采用SBR方式运行。此处CFR的作用在于降低垃圾渗滤液生化出水的COD，并利用化学原电池反应起催化还原作用，提高可生化性以及置换出重金属离子。另外，COP是专为渗滤液中腐殖质(即难降解部分)处理设计的，采用的是Pt/Mn/Ti三元催化剂，反应器运行时具有很高的臭氧利用率，可达90％以上，而其他一般臭氧接触反应系统仅能达到60％，由此可大大降低臭氧技术应用成本。处理系统以CFR-COP-SBR这样的顺序连接，在保证出水水质的同时，可有效降低工艺运行成本。具体地，渗滤液生化出水(COD约500-800mg/L，总氮，重金属)先经过CFR处理系统，实现部分COD的削减(如COD降至300mg/L)，大幅降低了后续COP单元的处理成本，并提高可生化性(B/C)，同时去除重金属离子。其中，臭氧催化氧化目的是破坏腐殖质的分子结构，臭氧用量：COD为0.5:1，若没有絮凝催化过滤这一单元，后续臭氧氧化环节的臭氧用量将达到3:1(臭氧用量：COD)，这样的高成本是实际工程上不可取的，有失败案例可循。进入COP处理系统后，目的是破坏腐殖质的分子结构，使之转化为易被微生物利用的形式；经过上述两个处理系统后，渗滤液的可生化性大大提高，使后续SBR系统的功能(实现COD削减及总氮的去除)得以实现。

解决上述第(2)个问题，本发明采取的手段是将两级A/O脱氮系统中的一级O池的全程硝化转变为短程硝化，将二级A池的连续运行方式改变为SBR模式，强化了系统的硝化反硝化进程，从而保证系统对总氮的去除，同时节约了曝气能耗和外加碳源并减少剩余污泥量，另外，处理系统最后单元也采用SBR模式运行，增强了系统整体的灵活性，可以保证最终出水水质达标。针对重金属问题，本案采取的手段是CFR技术以及配合使用重金属捕捉剂和絮凝剂。

上述内容即是针对现有处理工艺做出的几点改进。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，包括：反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池；

所述厌氧池设置有第一搅拌机和厌氧菌污泥，所述第一搅拌机将所述厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物；

所述第一反硝化池设置有第二搅拌机和反硝化菌污泥，所述第二搅拌机将所述反硝化污泥与所述厌氧池出水搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除；

所述第一硝化池设有第一曝气装置，所述控制子系统控制所述第一曝气装置的曝气量以及第一硝化池的进水量和/或出水量，使得所述第一硝化池中发生短程硝化反应，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮；

两个或多个并连的所述前置SBR反应池，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，所述前置SBR反应池内设有第二曝气装置、第三搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述第一硝化池的出水的硝化情况控制所述第二曝气装置的曝气量以及所述前置SBR反应池的反应时间，从而控制所述前置SBR反应池内的反应过程，实现第二次去氮；

所述第二硝化池设有第三曝气装置，所述控制子系统通过控制所述第二硝化池的进水量和/或出水量以及所述第三曝气装置的曝气量实现对所述前置SBR反应池出水中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除，所述控制子系统控制所述第二硝化池溶氧浓度在2～3mg/L范围内；

所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水进行超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器；

所述絮凝催化过滤反应器设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子；

所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

两或多个并连的后置SBR反应池，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统，所述后置SBR反应池内设有第四曝气装置、第四搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述臭氧沉淀子系统出水的水质情况控制所述第四曝气装置的曝气量以及所述后置SBR反应池的反应时间，从而控制所述后置SBR反应池内的反应过程，实现最终去氮后获得最终出水。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述臭氧沉淀子系统包括前置混凝沉淀池、臭氧氧化反应器、射流器、臭氧发生装置、后置混凝沉淀池；

所述前置混凝沉淀池和后置混凝沉淀池中都设置有搅拌区和沉淀区，所述前置混凝池的搅拌区设置有第五搅拌机和絮凝剂，所述絮凝催化过滤反应器出水与所述絮凝剂搅拌混合后进入沉淀区沉淀去除细小沉淀物质，上层清液进入所述臭氧氧化反应器；

所述臭氧发生装置产生的臭氧通过喷嘴进入所述射流器。所述射流器的吸入口通过一循环泵与所述臭氧氧化反应器相连，所述射流器的气液混合出口伸入所述臭氧氧化反应器中液体的底部；

所述臭氧氧化反应器的出水口进入所述后置混凝沉淀池的搅拌区，所述后置混凝沉淀池的搅拌区添加有重金属捕捉剂和絮凝剂，经搅拌后的液体进入后置混凝沉淀池的沉淀区再次沉淀，上清液进入所述后置SBR反应池。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述水质情况包括是否硝化完全、总含氮量是否达标，所述控制子系统进一步用于：

实时监测所述第一硝化池出水是否硝化完全，

若硝化完全，则关闭所述前置SBR反应池中第二曝气装置，缺氧搅拌进行反硝化脱氮；

若硝化未完全，则控制所述第二曝气装置和所述第三搅拌机间歇曝气间歇搅拌，实现同步硝化反硝化脱氮，或先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化脱氮；

实时监测所述臭氧沉淀子系统出水总含氮量是否达标，

若总氮达标，则开启所述后置SBR反应池中第四曝气装置，进一步降解所述臭氧沉淀子系统出水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制所述第四曝气装置和所述第四搅拌机间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，实现有机污染物和残余氮的去除。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述外置膜分离子系统包括超滤膜、膜清洗储水箱、清洗泵；

所述前置SBR反应池出水接入所述超滤膜管道进水口，所述超滤膜过滤后的清液接入所述絮凝催化过滤反应器和所述膜清洗储水箱，

所述清洗泵的控制端与所述控制子系统相连，所述清洗泵响应所述控制子系统的控制抽取所述膜清洗储水箱中过滤后的清液进入所述超滤膜进水口进行膜清洗。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括排泥管道与排泥池，所述外置膜分离子系统的过滤浓缩液通过所述排泥管道流入所述排泥池，所述排泥管道还与所述前置SBR反应池、第一反硝化池连通，实现过滤浓缩液中污泥的回流。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述排泥管道还与所述外置膜分离子系统的进水口连通，实现过滤浓缩液的循环过滤。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂至少包含Pb、Sn和Cu；所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂与活性填料的配比为0.05～0.1。

8.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括调节池，所述调节池设置有第五搅拌机；所述调节池的进水口接入所述未处理的垃圾渗透液，出水口连通所述厌氧池的进水口。

9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括清水池，所述清水池的进水口连通所述后置SBR池的出水口。

10.一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法，其特征在于，包括：

步骤0，提供反应子系统和控制子系统；所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池，两个或多个所述前置SBR反应池并连，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，两个或多个后置SBR反应池并连，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统；

步骤1：通过所述厌氧池将厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物获得厌氧处理液；

步骤2：通过第一反硝化池将反硝化菌污泥与厌氧处理液搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除，获得一次反硝化处理液；

步骤3，通过控制所述第一硝化池中硝化过程中的包括曝气量在内的反应条件，对所述一次反硝化处理液进行短程硝化反应获得短程硝化处理液，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮；

步骤4，监测所述短程硝化处理液是否充分反应，根据所述短程硝化处理液是否充分反应控制所述前置SBR反应池中的反应条件，

若短程硝化充分反应，则将步骤3中获得的短程硝化处理液与反硝化菌污泥在前置SBR反应池中全程缺氧搅拌进行反硝化二次脱氮；

若短程硝化未充分反应，则控制前置SBR反应池歇曝气间歇搅拌实现对步骤3中获得的短程硝化处理液同步硝化反硝化脱氮，或对步骤3中获得的短程硝化处理液先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化二次脱氮；

步骤5，控制所述第二硝化池中溶液的溶氧浓度在2～3mg/L范围，实现对二次脱氮后的溶液中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除；

步骤6，通过所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水实现超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器；

步骤7，所述絮凝催化过滤反应器中设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子；

步骤8，所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量；

步骤9，监测所述臭氧沉淀子系统出水总氮是否达标，

若总氮达标，则将步骤8中获得的处理液与反硝化菌污泥在后置SBR反应池中全程曝气搅拌进一步降解来水中的有机污染物；

若总氮未达标，则控制后置SBR反应池间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，从而实现对步骤8中获得的处理液有机污染物去除和脱氮获得最终出水。