CN105906142A - 一种垃圾渗滤液深度处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液深度处理系统及处理方法，所述系统由混凝沉淀池、高级氧化分离反应装置、前置生物膜脱氮除碳装置串联组成，其处理方法为：(1)通过混凝沉淀池去除废水中的大部分悬浮、胶体状有机物以及重金属离子和总磷等污染物；(2)利用高级氧化分离装置进一步去除难降解的有机物；(3)通过前置生物膜脱氮除碳装置进一步去除总氮和有机物。本发明具有较高的抗冲击负荷能力，并且能同步实现TP、COD、氨氮和总氮等污染物的去除，大大降低了吨水处理成本。

Description

一种垃圾渗滤液深度处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于废水净化处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液深度处理系统及处理方法。
背景技术
目前，垃圾渗滤液的深度处理主要以膜过滤为主，膜处理技术采用超滤、纳滤和反渗透，但超滤、纳滤和反渗透仅仅是一个分离过程，污染物并未降解和有效去除，在排出清液的同时，还会有大量的浓缩液。同时由于超滤、纳滤和反渗透没有生物降解功能，出水清液中低分子有机物如硫醚、硫化氢等会使出水留有臭味。膜处理方法产生的浓缩液是一种处理难度很大的二次污染源，浓缩液的处理到现在为止还没有很好的方法，而且膜属于不可再生资源，如损坏必须更换新的，无法循环使用，造成资源的浪费，运行成本高。一般浓缩液的处理采用蒸发、吸附焚烧法和回灌填埋场。其中，蒸发干化法对设备要求高，运行费用高，操作管理复杂；吸附焚烧法在国外运行较多，但是对吸附剂的要求高，通常采用的活性炭机械强度差，再生困难；回灌填埋场的浓缩液，经过矿化垃圾过滤，系统中盐分无法脱除，长时间形成累积，使渗滤液水质逐渐恶化，影响系统正常运行；传统的生化二沉池出水和膜浓缩液含有大量的悬浮性有机物，直接采用高级氧化处理无疑会大大提高渗滤液的处理成本。
微电解耦合芬顿氧化技术是一种新型、高效的高级氧化水处理技术，微电解和Fenton两种技术的耦合反应具有相互协调、相互补充及相互激发作用，能取得更好的处理效果。可以有效解决传统的微电解、Fenton反应、Fe0-H2O2、微电解-Fenton串联等工艺存在的低效能、占地面积大、工艺流程长、耗能高等问题，且可避免单一和串联工艺处理效率低下、Fenton反应需要投加亚铁盐等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，结合垃圾渗滤液二沉池生化出水和膜浓缩液的性质，通过物理、化学和生物处理相结合的方式，提出一种垃圾渗滤液深度处理的系统及方法。该系统和方法具有较高的抗冲击负荷能力，并且能同步实现重金属、TP、COD、氨氮和总氮等污染物的去除，可大大降低废水处理成本。
本发明为达到上述目的的技术方案：
本发明垃圾渗滤液深度处理系统，由包括混凝沉淀池、高级氧化分离反应装置、前置生物膜脱氮除碳装置串联组成。
所述的混凝沉淀池包括进水管道、混凝药剂投加装置、搅拌装置、混凝沉淀池本体、斜板或斜管、排泥管、出水渠，沉淀池本体为斜管沉淀池或斜板沉淀池。
所述的高级氧化分离反应装置为微电解耦合芬顿氧化床、中和沉淀池的组合装置。所述的微电解耦合芬顿氧化床包括过氧化氢和酸投加装置、管道混合器、进水管、铁碳填料、配水区、反应池本体。所述的中和沉淀池为加药的斜管或加药的斜板沉淀池。
所述的前置生物膜脱氮除碳系统包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)和中间水箱，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)与好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)串联连接，两者间设置渗滤液回流装置，渗滤液回流比为100％～400％。
所述中和沉淀池的出水管与渗滤液回流装置的出水管分别与缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体下部连接。
所述缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体、反硝化生物滤料层、清水区、出水渠、出水管。缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体下部，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室内，反硝化生物滤料层设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置上部，清水区在反硝化生物滤料层的上部，在清水区开有出水渠，出水渠通过出水管连接好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部；
所述好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)包括好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水装置、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体、硝化生物滤料层、清水区、出水渠、出水管和中间水池，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水装置设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室内，除碳硝化生物滤料层设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室上部，硝化生物滤料层上部是清水区，清水区与出水渠连通，出水渠通过出水管连接排放水池，排放水池部分出水作为最终排放出水，部分作为回流的硝化液。
本发明垃圾渗滤液深度处理系统的垃圾渗滤液处理步骤如下：
(1)混凝沉淀反应：待处理垃圾渗滤液为经过物理固液分离后的生化出水或经过物理固液分离后膜生物反应器产生的浓缩液。按照聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁药剂量与待处理渗滤液的COD质量比为2：1～1：3向混凝沉淀池投加混凝药剂，同时向池中投加一定的助凝剂PAM，去除废水中的大部分悬浮、胶体状的有机物以及重金属离子和总磷等污染物，经混凝沉淀后的澄清渗滤液进入高级氧化分离装置；
(2)高级氧化分离反应：高级氧化分离装置为微电解耦合芬顿氧化床、中和沉淀池的组合装置或芬顿高级氧化塔、中和沉淀池的组合装置中的任一一组装置。所述的混凝沉淀池出水在管道混合器内与药剂投加系统投加的过氧化氢、酸混合进入微电解耦合芬顿氧化床底部的配水区、铁碳填料层和清水区。在微电解耦合芬顿氧化床中，过氧化氢投加量与待处理废水的COD质量比例为1：1～3：1，铁碳填料质量比为2：1～5：1，反应时间为3～8小时，铁碳微电解耦合芬顿氧化床出水进入中和沉淀池；铁碳微电解耦合芬顿氧化床出水进入中和沉淀池，用碱性物质将出水pH值调节至7～9，并按照PAM投加量与COD去除质量比1：600～1：300投加助凝剂PAM，分离沉淀絮体，通过中和过程中产生的氢氧化铁胶体的网补、吸附架桥等作用进一步去除废水中的部分有机物和绝大部分的铁盐，澄清出水进入下一级生物膜脱氮除碳系统中。
(3)生物膜脱氮除碳反应：
①缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)反硝化反应：
高级氧化分离装置出水和回流的渗滤液混合后一起进入深床缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)，并按照COD/NOx --N质量比为3：1～5：1向池体前段进水池投加碳源，水力停留时间2～6小时，附着在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)内填料表面的专性反硝化菌则利用原渗滤液中剩余的有机物和投加的碳源作为反硝化碳源，将来自于中沉池出水和好氧生物滤池回流的硝化液的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除废水中部分有机物的目的，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)出水进入好氧硝化除碳生物滤池(C/N-BAF)；
②好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)除碳硝化反应：
在好氧硝化除碳生物滤池(C/N-BAF)中溶解氧为3.5～8mg/L时，附着生长在生物填料层上的专性好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，附着生长在生物填料层上的好氧异养菌将少量剩余的有机物去除，渗滤液经过4～12小时处理后，经好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)处理的部分出水作为回流的渗滤液，部分出水作为最终达标的出水。
通过缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)—好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)生物膜脱氮除碳装置来保证整套系统出水的稳定性并达到排放标准。
本发明通过物理、化学和生物处理相结合的方式，针对垃圾渗滤液中不同污染物进行分类深度处理。该系统具有较高的抗冲击负荷能力，并且能同步实现TP、COD、氨氮和总氮等污染物的去除，出水指标可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)一级标准。
附图说明
图1为本发明垃圾渗滤液深度处理方法的流程示意图。
图2为本发明垃圾渗滤液深度处理系统结构示意图。
图2中：1、进水管道，2、混凝沉淀池，3、混凝药剂投加装置，4、斜管或斜板，5、出水堰，6、过氧化氢及酸加药装置，7、管道混合器，8、铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器，9、铁碳填料，10、配水室，11、出水渠，12、出水管道，13、管道混合器，14、碱液和PAM自动投加装置，15、斜管或斜板，16、中和沉淀池，17、出水管道，18、排泥管道，19、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)，20、反硝化生物滤料层，21、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置，22、清水区，23、出水渠，24、出水管，25、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室，26、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室，27、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水装置，28、高效空气扩散器，29、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)，30、除碳硝化滤料层，31、清水区，32、出水渠，33、渗滤液回流管道，34、渗滤液回流泵，35、在线溶解氧测定仪，36、PLC计算机工作系统，37、控制线缆，38、变频器，39、鼓风机，40、空气管道，41、出水管，42、中间水池，43、最终排放管。
具体实施方式
本发明垃圾渗滤液深度处理系统，由包括混凝沉淀池、高级氧化分离反应装置、前置生物膜脱氮除碳装置组成。
混凝沉淀池包括进水管道1、混凝药剂投加装置3、搅拌装置、混凝沉淀池本体2、斜板或斜管4、出水渠5。
高级氧化分离反应装置为微电解耦合芬顿氧化床8、中和沉淀池16的组合装置。所述的微电解耦合芬顿氧化床8包括过氧化氢及酸加药装置6、管道混合器7、铁碳填料9、配水室10、出水渠11、出水管道12；中和沉淀池16包括碱液和PAM自动投加装置14、管道混合器13、斜管或斜板15、出水管道17、排泥管道18。
前置生物膜脱氮除碳系统包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)19、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)29和中间水池42。中和沉淀池16与渗滤液回流管道33与缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体19下部连通。
缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)19包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室25、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置21、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体、反硝化生物滤料层20、清水区22、出水渠23、出水管24。缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室25设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体下部，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置21设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室内，反硝化生物滤料层20设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置21上部，清水区22在反硝化生物滤料层20的上部，在清水区22开有出水渠23，出水渠23通过出水管连接好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部；好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)29包括好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室26、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水系统27、高效空气扩散器28、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体、除碳硝化生物滤料层30、清水区31、出水渠32、出水管41、，在线溶解氧测定仪35测定的溶解氧值反馈至PLC计算机工作系统36，由PLC计算机工作系统通过控制线缆37控制变频器38和鼓风机39，鼓风机39的压缩空气通过空气管道40和高效空气扩散器28向好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)的滤料层供氧，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室26设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水系统27设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室26内，除碳硝化生物滤料层设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室26上部，硝化生物滤料层30上部是清水区31，清水区31与出水渠32连通，出水渠通过出水管连接排放中间水池42，排放中间水池42部分出水作为最终排放出水，部分作为回流的硝化液。
实施例1
某垃圾填埋场渗滤液，二级生化后经过过滤器过滤后的垃圾渗滤液COD浓度为1220mg/L，TP 24mg/L，BOD浓度为575mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为80mg/L，TN(总氮)260mg/L，悬浮物(SS)605mg/L，pH值7.4。
混凝沉淀反应：按照聚合硫酸铁药剂量与待处理渗滤液的COD质量比为1：1向混凝池投加聚合硫酸铁，PAM投加量为0.02kg/吨水，经混凝沉淀后的澄清渗滤液进入高级氧化分离装置，混凝沉淀出水指标：COD浓度为650mg/L，TP 8mg/L，BOD浓度为55mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为65mg/L，TN(总氮)230mg/L，悬浮物(SS)95mg/L，pH值4.3；
高级氧化分离反应：在微电解耦合芬顿氧化床中，过氧化氢投加量与待处理废水的COD质量比例为1：1，铁碳填料质量比为2：1，反应时间为3小时，铁碳微电解耦合芬顿氧化床出水进入中和沉淀池，在中和池用碱性物质将渗滤液pH值调节至7.2，并按照PAM投加量与COD去除质量比1：500投加助凝剂PAM，高级氧化分离装置出水指标：COD浓度为80mg/L，TP 1mg/L，BOD浓度为52mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为29mg/L，TN(总氮)150mg/L，悬浮物(SS)35mg/L，pH值7.2；
前置生物膜脱氮除碳反应：并按照COD/NOx --N质量比为5：1向A-DBF池体前段进水池投加碳源，渗滤液回流比为100％～400％，A-DBF池停留时间为2小时；C/N-BAF池溶解氧为3.5mg/L，反应4小时，系统出水：COD浓度为50mg/L，TP 0.02mg/L，BOD浓度为0.6mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为0.01mg/L，TN(总氮)8mg/L，悬浮物(SS)5mg/L，pH值7.1；
实施例2
某垃圾填埋场渗滤液，经过沉淀池沉淀后的膜生物反应器浓缩液。
经过沉淀池沉淀后的膜生物反应器产生的浓缩液：COD浓度为4500mg/L，，TP 34mg/L，BOD浓度为1205mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为100mg/L，TN(总氮)360mg/L，pH值7.6。
经过混凝沉淀、高级氧化分离装置(微电解耦合芬顿氧化床+中和沉淀池)、A-DBF池、C/N-BAF池组合工艺的系统处理：按照聚合硫酸铁药剂量与待处理渗滤液的COD质量比为3：1向混凝池投加聚合硫酸铁，PAM投加量为0.08kg/吨水；高级氧化分离装置中，过氧化氢投加量与待处理废水的COD质量比例为3：1，铁碳填料质量比为5：1，反应时间为5小时，并按照PAM投加量与COD去除质量比1：200投加助凝剂PAM；前置生物膜脱氮除碳系统按照COD/NOx --N质量比为5：1向A-DBF池体前段进水池投加碳源，渗滤液回流比为100％～400％，A-DBF池停留时间为2小时；C/N-BAF池溶解氧为3.5mg/L，反应4小时，系统出水：COD浓度为80mg/L，TP 0.1mg/L，BOD浓度为21mg/L，NH3-N(氨氮)浓度为0.2mg/L，TN(总氮)18mg/L，悬浮物(SS)15mg/L，pH值7.3；
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，实施例有多种组合方式，实施例并没有完全列出，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应覆盖在本发明的而保护范围之内。

Claims (8)

1.一种垃圾渗滤液深度处理系统，由混凝沉淀池、高级氧化分离装置、前置生物膜脱氮除碳装置串联组成，其特征在于：
所述的混凝沉淀池包括进水管道、混凝药剂投加装置、搅拌装置、混凝沉淀池本体、斜板或斜管、排泥管、出水渠；
所述的高级氧化分离反应装置为微电解耦合芬顿氧化床、中和沉淀池的组合装置；
所述的前置生物膜脱氮除碳装置包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)和中间水箱；缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)与好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)串联构成，两者间设置渗滤液回流装置。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统，其特征在于：所述中和沉淀池的出水管与渗滤液回流装置的出水管分别与缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体下部连接。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统，其特征在于：所述的微电解耦合芬顿氧化床包括过氧化氢和酸投加装置、管道混合器、进水管、铁碳填料、配水区、反应池本体。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统，其特征在于：所述的中和沉淀池为加药的斜管或加药的斜板沉淀池。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统，其特征在于：所述缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)包括缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置、缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体、反硝化生物滤料层、 清水区、出水渠、出水管；缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)本体下部，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)配水室内，反硝化生物滤料层设置在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)布水装置上部，清水区在反硝化生物滤料层的上部，在清水区开有出水渠，出水渠通过出水管连接好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统，其特征在于：所述好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)包括好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水系统、好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体、硝化生物滤料层、清水区、出水渠、出水管和中间水池，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)本体下部，好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)布水装置设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室内，除碳硝化生物滤料层设置在好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)配水室上部，硝化生物滤料层上部是清水区，清水区与出水渠连通，出水渠通过出水管连接排放水池，排放水池部分出水作为最终排放出水，部分作为回流的硝化液。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理系统的垃圾渗滤液处理方法，其特征是：
(1)混凝沉淀反应：待处理垃圾渗滤液为经过物理固液分离后的生化出水或经过物理固液分离后膜生物反应器产生的浓缩液；按照 聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁药剂量与待处理垃圾渗滤液的COD质量比为2：1～1：3向混凝沉淀池投加混凝药剂，同时向池中投加一定的助凝剂PAM，去除废水中的大部分悬浮、胶体状的有机物以及重金属离子和总磷等污染物，经混凝沉淀后的澄清渗滤液进入高级氧化分离装置；
(2)高级氧化分离反应：所述的混凝沉淀池出水在管道混合器内与药剂投加系统投加的过氧化氢、酸混合进入微电解耦合芬顿氧化床，在微电解耦合芬顿氧化床中，过氧化氢投加量与待处理废水的COD质量比例为1：1～3：1，铁碳填料质量比为2：1～5：1，反应时间为3～8小时，铁碳微电解耦合芬顿氧化床出水进入中和沉淀池；
铁碳微电解耦合芬顿氧化床出水进入中和沉淀池，用碱性物质将出水pH值调节至7～9，并按照PAM投加量与COD去除质量比1：600～1：300投加助凝剂PAM，分离沉淀絮体，通过中和过程中产生的氢氧化铁胶体的网补、吸附架桥等作用进一步去除废水中的部分有机物和绝大部分的铁盐，澄清出水进入下一级生物膜脱氮除碳装置中；
(3)生物膜脱氮除碳反应：
①缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)反硝化反应：
高级氧化分离装置出水和回流的渗滤液混合后一起进入深床缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)，并按照COD/NOx --N质量比为3：1～5：1向池体前段进水池投加碳源，水力停留时间2～6小时，附着在缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)内填料表面的专性反硝化菌则 利用原渗滤液中剩余的有机物和投加的碳源作为反硝化碳源，将来自于中沉池出水和好氧生物滤池回流的硝化液的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除废水中部分有机物的目的，缺氧深床反硝化生物滤池(A-DBF)出水进入好氧硝化除碳生物滤池(C/N-BAF)；
②好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)除碳硝化反应：
在好氧硝化除碳生物滤池(C/N-BAF)中溶解氧为3.5～8mg/L时，附着生长在生物填料层上的专性好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，附着生长在生物填料层上的好氧异养菌将少量剩余的有机物去除，渗滤液经过4～12小时处理后，经好氧除碳硝化生物滤池(C/N-BAF)处理的部分出水作为回流的渗滤液，部分出水作为最终达标的出水。
8.根据权利要求7所述的垃圾渗滤液深度处理系统的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：所述的渗滤液回流比为100％～400％。
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