CN107021582B - 一种垃圾渗滤液预处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液预处理工艺，包括以下步骤：筛网过滤器处理、化学氧化池处理以及吸附沉淀池处理。本发明的垃圾渗滤液预处理工艺通过筛网过滤器去除大的SS，然后利用化学氧化池去除垃圾渗滤液中大部分的COD、BOD、NH3‑N以及一部分SS，最后再利用吸附沉淀池对垃圾渗滤液中的NH3‑N以及SS进行吸附，从而将预处理出水中COD、BOD、NH3‑N、SS的含量控制在一个较低的范围内，有利于后续两级DTRO处理工艺对其处理达标排放。此外，本发明处理过程简单，经济效益好，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液预处理工艺。
背景技术
随着经济的快速发展和城镇化建设的推进，城镇生活垃圾的数量也呈逐年增多的趋势，生活垃圾填埋场渗滤液是填埋场产生的主要污染物，垃圾渗滤液主要具备以下两个特点：(1)渗滤液中有机污染物浓度高、氨氮浓度高、色度高，并且散发一定臭气，同时还普遍含有较高浓度的重金属类物质，相对较高的含盐量以及较多的致病微生物。(2)水质变化较大，渗滤液水质随垃圾成分、填埋工艺、填埋时间、季节等变化，且呈现明显的非周期性特点。
目前，垃圾渗滤液的处理方式众多，DTRO(碟管式反渗透)工艺因其最低程度的膜结垢和污染现象以及较长的使用寿命，受到越来越多研究者的青睐，但是DTRO工艺在实际运用中也存在弊端，当垃圾处理厂接收污水处理厂的剩余污泥，并对其进行填埋处理时，垃圾渗滤液中悬浮物含量会变高，而当垃圾渗滤液中悬浮物长期超标时，DTRO垃圾渗滤液处理系统的负荷会增加，从而导致DTRO垃圾渗滤液处理设备的核心元件DTRO膜堵塞，进而增加了砂滤反冲洗以及DTRO膜化学冲洗的频率，清洗频率较之前提高了一倍以上，运行费用增加；同时，由于悬浮物的增加，一级DTRO前端的芯式过滤器进、出水端压力差极易超过2.0bar，导致滤芯无法使用，从而导致滤芯更换频繁。
因此，寻求合适的垃圾渗滤液预处理工艺，使预处理出水中悬浮物含量满足后续DTRO处理工艺的要求，以及使垃圾渗滤液处理系统最终出水满足达标排放的要求，是现阶段垃圾渗滤液处理的一项十分迫切的任务。
发明内容
本发明提供了一种垃圾渗滤液预处理工艺，解决了现有技术中垃圾渗滤液中悬浮物含量较高时，现有预处理工艺对渗滤液中CODCr、NH3-N，尤其是SS的整体去除率低，从而导致后续DTRO处理系统负荷增加，DTRO垃圾渗滤液处理设备的核心元件DTRO膜堵塞，增加了砂滤反冲洗以及DTRO膜化学冲洗的频率，进而导致运行费用增加的问题。
本发明的提供了一种垃圾渗滤液预处理工艺，包括以下步骤：
步骤1，垃圾渗滤液原液经提升泵输送至筛网过滤器，通过筛网过滤器去除粒径≥0.5mm的悬浮物后得到筛网过滤器出水；
步骤2，筛网过滤器出水自流进入化学氧化池，按照每吨废水中投加1-2kg复合化学试剂的比例往化学氧化池中投加复合化学试剂，投加完毕后往化学氧化池中投加pH调节剂，调节整个体系pH值为3-4，然后以250-300r/min的速度搅拌30-60min，搅拌完毕静置2-3h后排水，得到化学氧化池出水；
其中，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾30％-40％、高锰酸钾60％-70％；
步骤3，化学氧化池出水经提升泵输送至吸附沉淀池，往吸附沉淀池中投加氢氧化钠调节整个体系pH值为6.5-7.5，然后再往吸附沉淀池中投加复合吸附剂，投加完毕后以150-200r/min的速度搅拌5-10min，搅拌完毕静置15-30min后排水，即得到垃圾渗滤液预处理工艺出水；
其中，所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加5-10kg；
所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁5％-10％、壳聚糖改性膨润土40％-60％、改性石灰石陶粒30％-40％、硫酸镁5％-10％；
优选的，所述筛网过滤器的筛网尺寸为20-30目。
优选的，所述pH调节剂为浓度为10％的稀硫酸或浓度为10％的工业盐酸。
优选的，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾30％、高锰酸钾70％。
优选的，所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁8％、壳聚糖改性膨润土50％、改性石灰石陶粒35％、硫酸镁7％。
优选的，所述壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
优选的，所述改性石灰石陶粒的制备方法如下：
将石灰石、火山灰、沸石按照10：2：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过80目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于105℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性石灰石陶粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的垃圾渗滤液预处理工艺采用筛网过滤器除去一部分粒径较大的悬浮颗粒，经过这步处理后，废水中COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别为13％、8％、5％、40％。
2)本发明的垃圾渗滤液预处理工艺采用高铁酸钾、高锰酸钾对污水中污染物的结构进行破坏，使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为CO2、H2O和其他矿物盐，有利于减轻后续处理的压力。经过这步处理后，废水中COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别为89％、89％、71％、30％。
3)本发明的垃圾渗滤液预处理工艺采用复合吸附剂对废水中悬浮物进行絮凝沉淀以及吸附，还利用改性石灰石陶粒来吸附废水中大部分的氮磷，从而使预处理出水的水质进一步得到净化。经过处理后，出水中COD、BOD、NH3-N、SS的含量分别为480mg/L、340mg/L、152mg/L、286mg/L，总去除率分别达到94.9％、92.4％、89.1％、91.8％。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用试剂如无特殊说明，均为常规试剂。
实施例1
一种垃圾渗滤液预处理工艺，包括以下步骤：
步骤1，垃圾渗滤液原液经提升泵输送至筛网过滤器，通过筛网尺寸为20目的筛网过滤器去除粒径≥0.5mm的悬浮物后得到筛网过滤器出水；
步骤2，筛网过滤器出水自流进入化学氧化池，按照每吨废水中投加1kg复合化学试剂的比例往化学氧化池中投加复合化学试剂，投加完毕后往化学氧化池中投加浓度为10％的稀硫酸，调节整个体系pH值为3，然后以300r/min的速度搅拌30min，搅拌完毕静置2h后排水，得到化学氧化池出水；
其中，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾40％、高锰酸钾60％；
步骤3，化学氧化池出水经提升泵输送至吸附沉淀池，往吸附沉淀池中投加氢氧化钠调节整个体系pH值为6.5，然后再往吸附沉淀池中投加复合吸附剂，投加完毕后以200r/min的速度搅拌5min，搅拌完毕静置15min后排水，即得到垃圾渗滤液预处理工艺出水；
其中，所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加5kg；
所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁10％、壳聚糖改性膨润土40％、改性石灰石陶粒40％、硫酸镁10％。
实施例2
一种垃圾渗滤液预处理工艺，包括以下步骤：
步骤1，垃圾渗滤液原液经提升泵输送至筛网过滤器，通过筛网尺寸为30目的筛网过滤器去除粒径≥0.5mm的悬浮物后得到筛网过滤器出水；
步骤2，筛网过滤器出水自流进入化学氧化池，按照每吨废水中投加1.5kg复合化学试剂的比例往化学氧化池中投加复合化学试剂，投加完毕后往化学氧化池中投加浓度为10％的工业盐酸，调节整个体系pH值为3.5，然后以280r/min的速度搅拌40min，搅拌完毕静置2.5h后排水，得到化学氧化池出水；
其中，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾30％、高锰酸钾70％；
步骤3，化学氧化池出水经提升泵输送至吸附沉淀池，往吸附沉淀池中投加氢氧化钠调节整个体系pH值为7，然后再往吸附沉淀池中投加复合吸附剂，投加完毕后以180r/min的速度搅拌8min，搅拌完毕静置20min后排水，即得到垃圾渗滤液预处理工艺出水；
其中，所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加8kg；
所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁8％、壳聚糖改性膨润土50％、改性石灰石陶粒35％、硫酸镁7％。
实施例3
一种垃圾渗滤液预处理工艺，包括以下步骤：
步骤1，垃圾渗滤液原液经提升泵输送至筛网过滤器，通过筛网尺寸为20目的筛网过滤器去除粒径≥0.5mm的悬浮物后得到筛网过滤器出水；
步骤2，筛网过滤器出水自流进入化学氧化池，按照每吨废水中投加2kg复合化学试剂的比例往化学氧化池中投加复合化学试剂，投加完毕后往化学氧化池中投加浓度为10％的稀硫酸，调节整个体系pH值为4，然后以250r/min的速度搅拌60min，搅拌完毕静置3h后排水，得到化学氧化池出水；
其中，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾35％、高锰酸钾65％；
步骤3，化学氧化池出水经提升泵输送至吸附沉淀池，往吸附沉淀池中投加氢氧化钠调节整个体系pH值为7.5，然后再往吸附沉淀池中投加复合吸附剂，投加完毕后以150r/min的速度搅拌10min，搅拌完毕静置30min后排水，即得到垃圾渗滤液预处理工艺出水；
其中，所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加10kg；
所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁5％、壳聚糖改性膨润土60％、改性石灰石陶粒30％、硫酸镁5％。
需要说明的是，壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
改性石灰石陶粒的制备方法如下：
将石灰石、火山灰、沸石按照10：2：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过80目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于105℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性石灰石陶粒。
实施例1-3中的垃圾渗滤液均来自南阳市垃圾处理厂，该垃圾渗滤液的特点是不仅COD、BOD、NH3-N含量高，并且泥沙的含量也高，根据垃圾渗滤液处理站不定期抽测的数据，渗滤液悬浮物浓度为1500-3000mg/L，高峰时段达到4000mg/L，长期悬浮物含量达到2500mg/L。该指标远超过了垃圾渗滤液处理设备的进水指标。
由于该垃圾渗滤液预处理后再由两级DTRO工艺处理，悬浮物长期超标导致DTRO处理系统的负荷增加，使DTRO垃圾渗滤液处理设备的核心元件DTRO膜极易堵塞，增加了砂滤反冲洗以及DTRO膜化学冲洗的频率，清洗频率较之前提高了一倍以上，运行费用增加；同时，由于悬浮物的增加，一级DTRO前端的芯式过滤器进、出水端压力差极易超过2.0bar，导致滤芯无法使用，更换滤芯的频率由原来的半个月更换一次提高到了一周更换一次，极大的增加了废水处理的经济负担，因此，增设前端预处理设施，去除大部分的悬浮物，减少砂滤反冲洗、DTRO膜化学冲洗以及滤芯更换的频率，保证渗滤液处理系统的稳定运行，降低运行成本成为急需解决的问题。
实施例1-3对该厂垃圾渗滤液均由较好的预处理效果，且处理效果基本平行，因此仅以实施例1的垃圾渗滤液预处理工艺对南阳市垃圾处理厂垃圾渗滤液的预处理结果来进行说明，具体实验结果见表1：
表1实施例1垃圾渗滤液预处理效果表
| 项目 | COD(mg/L) | BOD(mg/L) | NH<sub>3</sub>-N(mg/L) | SS(mg/L) |
| 渗滤液原液水质 | 9500 | 4500 | 1400 | 3500 |
| 筛网过滤器处理后出水 | 8246 | 4140 | 1330 | 2100 |
| 化学氧化池处理后出水 | 875 | 435 | 383 | 1462 |
| 吸附沉淀池处理后出水 | 480 | 340 | 152 | 286 |
从表1可以看出，垃圾渗滤液原液中各污染物浓度均较高，采用筛网过滤器处理后能够除去一部分粒径较大的悬浮颗粒，但是对其它污染物的去除率不高，经过这步处理后，废水中COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别为13％、8％、5％、40％。
筛网过滤器出水进入化学氧化池，在化学氧化池内，采用高铁酸钾、高锰酸钾对污水中污染物的结构进行破坏，使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为CO2、H2O和其他矿物盐。实验中，调节化学氧化池内废水为酸性条件，利用高铁酸钾和高锰酸钾这两种强氧化剂配合使用，一方面相比于单独的高铁酸钾或高锰酸钾来说，氧化性更强，并且由于两种强氧化剂对有机物的时效性不同，配合使用，使氧化时间更张，效果更好；另一方面，使用少量高铁酸钾配合大量高锰酸钾使用，节约了成本。由于高铁酸钾和高锰酸钾组合后成为强氧化剂，因此废水中难降解有机物能够得到很好的氧化分解，并且大分子的有机物也会分解成小分子，有利于减轻后续处理的压力。经过这步处理后，废水中COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别为89％、89％、71％、30％。
化学氧化池出水进入吸附沉淀池，吸附沉淀池内投加有复合吸附剂，复合吸附剂中的聚合氯化铝铁起到絮凝作用，硫酸镁与水中悬浮物有机结合，加速悬浮物的沉淀，聚合氯化铝铁和硫酸镁配合作用，不仅能够去除废水中的悬浮物，而且对废水中粒径较小的胶体物质具有很好的沉淀效果；壳聚糖改性膨润土是一种吸附作用好的吸附剂，能够吸附没有沉淀的部分悬浮物和胶体物质；而改性石灰石陶粒孔隙率发达，吸附作用强，对废水中的氮磷有很强的吸附能力，从而使预处理出水的水质进一步得到净化。经过这步处理后，废水中COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别为45％、22％、61％、80％。
经过上述预处理后，出水中COD、BOD、NH3-N、SS的含量分别为480mg/L、340mg/L、152mg/L、286mg/L，总去除率分别达到94.9％、92.4％、89.1％、91.8％，预处理后的污水再经过两级DTRO工艺处理后，各项指标均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中表2的标准。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，垃圾渗滤液原液经提升泵输送至筛网过滤器，通过筛网过滤器去除粒径≥0.5mm的悬浮物后得到筛网过滤器出水；
步骤2，筛网过滤器出水自流进入化学氧化池，按照每吨废水中投加1-2kg复合化学试剂的比例往化学氧化池中投加复合化学试剂，投加完毕后再往化学氧化池中投加pH调节剂，调节整个体系pH值为3-4，然后以250-300r/min的速度搅拌30-60min，搅拌完毕静置2-3h后排水，得到化学氧化池出水；
其中，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾30％-40％、高锰酸钾60％-70％；
步骤3，化学氧化池出水经提升泵输送至吸附沉淀池，往吸附沉淀池中投加氢氧化钠调节整个体系pH值为6.5-7.5，然后再往吸附沉淀池中投加复合吸附剂，投加完毕后以150-200r/min的速度搅拌5-10min，搅拌完毕静置15-30min后排水，即得到垃圾渗滤液预处理工艺出水；
其中，所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁5％-10％、壳聚糖改性膨润土40％-60％、改性石灰石陶粒30％-40％、硫酸镁5％-10％；
所述复合吸附剂的投加量为每吨废水中投加5-10kg。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述筛网过滤器的筛网尺寸为20-30目。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述pH调节剂为浓度为10％的稀硫酸或浓度为10％的工业盐酸。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述复合化学试剂由以下质量百分比的组分组成：高铁酸钾30％、高锰酸钾70％。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述复合吸附剂由以下质量百分比的组分组成：聚合氯化铝铁8％、壳聚糖改性膨润土50％、改性石灰石陶粒35％、硫酸镁7％。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述壳聚糖改性膨润土的制备方法如下：
用体积分数为5％的醋酸水溶液溶解脱乙酰度为90％的壳聚糖，溶解完毕得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液与钠基膨润土混合，调成均匀糊状，得到糊状物，将糊状物置于功率为700W的微波炉中加热干燥，得到干燥产品，将干燥产品研细后过20目筛，即得到所述壳聚糖改性膨润土。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理工艺，其特征在于，所述改性石灰石陶粒的制备方法如下：
将石灰石、火山灰、沸石按照10：2：1的质量比混合均匀后研磨成粉，过80目筛后得到混合物料，往混合物料中加入水，并且边加水边用玻璃棒搅拌，使其成糊状，将糊状的物料制成3-4mm粒径的圆球形颗粒，自然晾干15min后于105℃烘干，然后再将其置于马弗炉中，于500℃下烧制10min，在炉内自然冷却后即得到所述改性石灰石陶粒。
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