CN107151086B - 一种垃圾渗滤液深度处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种垃圾渗滤液深度处理系统,涉及污水处理设备领域。包括:第一混凝沉淀池、电芬顿池、光反应器、第二混凝沉淀池、曝气生物滤池、絮凝剂加药箱、酸加药箱、碱加药箱、硫酸亚铁加药箱;本发明的渗滤液二级处理出水首先经过絮凝沉淀,去除部分有机物和二价离子,降低后续处理成本。渗滤液沉淀出水,经电芬顿和光反应器,可以将大部分有机物完全矿化或分解成小分子易生物降解有机物,电芬顿和光反应器的协同作用可以大大降低芬顿反应硫酸亚铁的消耗量和铁泥的产生量,反应过程生成双氧水,无需投加双氧水,且降解效果得到进一步加强,从而大大减少了成本,减小了二次污染。

Description

一种垃圾渗滤液深度处理系统
技术领域
本发明涉及污水处理设备领域,具体为一种垃圾渗滤液深度处理系统。
背景技术
城市生活垃圾渗滤液中有机污染物种类繁多,水质复杂,氨氮和重金属含量高,水质水量变化大,处理困难。目前我们能将其处理至《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准,但是,如何达到一级标准或《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)甚至做到零排放,仍是个难题。膜处理是目前广泛应用的一种深度处理手段,可以使出水稳定达一级标准,但其产生的浓缩液让人头疼。鉴于国家环保要求的进一步严格,如何经济、稳定和有效地解决这一难题已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是针对行业内面临的困境,提供一种成本低廉、技术可靠的渗滤液深度处理系统,保证渗滤液的稳定达标排放或回用,同时可以消除浓缩液。
实现上述目的的技术方案是:一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:包括:第一混凝沉淀池、电芬顿池、光反应器、第二混凝沉淀池、曝气生物滤池、絮凝剂加药箱、酸加药箱、碱加药箱、硫酸亚铁加药箱;
第一混凝沉淀池、电芬顿池、光反应器以及第二混凝沉淀池、曝气生物滤池依次连接,絮凝剂加药箱通过絮凝剂加药泵与第一混凝沉淀池的进口端连接,酸加药箱通过酸加药泵、硫酸亚铁加药箱通过硫酸亚铁加药泵与第一混凝沉淀池的出口端连接,碱加药箱通过碱加药泵与第二混凝沉淀池的进口端连接。
进一步地,光反应器与第二混凝沉淀池之间串接有换热器。
进一步地,曝气生物滤池的出口端连接有三通,三通的一个出口端作为排放口,另一个出口连接第一混凝沉淀池的进口端。
进一步地,絮凝剂加药箱中的絮凝剂为聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铁中的任意一种,每升渗滤液的絮凝剂添加量为0.1~4g。
进一步地,酸加药箱中的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
进一步地,硫酸亚铁加药箱中的硫酸亚铁在每升渗滤液的添加量为1~5mmol。
进一步地,碱加药箱的碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
进一步地,电芬顿池包括反应池和电池,反应池内设置有搅拌装置、阳电极和阴电极,电池与阳电极和阴电极电连接,阳电极为Ti/IrO2-RuO2-TiO2、硼掺杂金刚石、PbO2、RuO2和碳基电极中的一种,阴电极为碳基四氟乙烯空气扩散电极。
进一步地,反应池还设置有朝向阴电极的进气口,进气口连接有进气泵。
进一步地,光反应器包括多个成排布置的双复合抛物面聚光器,双复合抛物面聚光器的截面呈开口向上的抛物线,双复合抛物面聚光器内分别设置有透明硼硅管,透明硼硅管的一端为进液口、另一端为出液口,透明硼硅管的进液口之间通过进液管连接为一体、并与电芬顿池的出液口连接,透明硼硅管的出液口之间通过出液管连接为一体、并与第二混凝沉淀池的进口端连接。
本发明的有益效果是:渗滤液二级处理出水首先经过絮凝沉淀,去除部分有机物和二价离子,降低后续处理成本。渗滤液沉淀出水,经电芬顿和光反应器,可以将大部分有机物完全矿化或分解成小分子易生物降解有机物,电芬顿和光反应器的协同作用可以大大降低芬顿反应硫酸亚铁的消耗量和铁泥的产生量,反应过程生成双氧水,无需投加双氧水,且降解效果得到进一步加强,从而大大减少了成本,减小了二次污染。
电芬顿和光反应器后,渗滤液进入曝气生物滤池,利用微生物的作用,分解去除残留可降解有机物,曝气生物滤池后接三通,一部分达标排放,一部分泵回至第一混凝沉淀池进水管,加絮凝剂,进入第一混凝沉淀池,如此循环。循环回流可以最大限度地利用曝气生物滤池中的生物作用和絮凝剂的混凝沉淀作用,减小电芬顿和光反应器的处理时间、所加电流密度等,从而进一步减少成本。本处理系统效果稳定达标,运行成本低,无浓缩液产生。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为光反应器的结构示意图;
图3为光反应器的结构示意图;
图4为光反应器的侧视图。
具体实施方式
如图1、2、3所示,本发明包括第一混凝沉淀池1、电芬顿池2、光反应器3、第二混凝沉淀池4、换热器13、曝气生物滤池5、絮凝剂加药箱6、酸加药箱7、硫酸亚铁加药箱8和碱加药箱9。
第一混凝沉淀池1、电芬顿池2、光反应器3、换热器13、第二混凝沉淀池4、曝气生物滤池5依次连接,絮凝剂加药箱6通过絮凝剂加药泵10与第一混凝沉淀池1的进口端连接,酸加药箱7通过酸加药泵11、硫酸亚铁加药箱8通过硫酸亚铁加药泵12与第一混凝沉淀池1的出口端连接,碱加药箱9通过碱加药泵14与第二混凝沉淀池4的进口端连接。
曝气生物滤池5的出口端连接有循环水泵17,循环水泵17的出口端连接有三通15,三通15设置有一个进口和两个出口,三通15的进口与曝气生物滤池5的出口端连接,三通15的一个出口作为排放口,排放口连接有第一流量调节阀18,另一个出口通过第二流量调节阀19连接第一混凝沉淀池1的进口端,使得曝气生物滤池5排出的一部分水回至第一混凝沉淀池1,加絮凝剂,进行混凝、沉淀池。如此循环,循环回流可以最大限度地利用曝气生物滤池5中的生物作用和絮凝剂的混凝沉淀作用,减小电芬顿池2和光反应器3的处理时间、所加电流密度等,从而进一步减少成本。
絮凝剂加药箱6中的絮凝剂为聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铁中的任意一种,每升渗滤液的絮凝剂添加量为0.1~4g。
酸加药箱7中的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
硫酸亚铁加药箱8中的硫酸亚铁在每升渗滤液的添加量为1~5mmol。
碱加药箱9的碱为碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
电芬顿池2包括反应池21和电池22,反应池21内设置有搅拌装置22以及与电池22连接的阳电极23和阴电极24,阳电极23为Ti/IrO2-RuO2-TiO2、硼掺杂金刚石、PbO2、RuO2和碳基电极中的一种,阴电极24为碳基四氟乙烯空气扩散电极,反应池21还设置有朝向阴电极24的进气口,进气口连接有进气泵25。
光反应器3包括多个成排布置的双复合抛物面聚光器31,双复合抛物面聚光器31的截面呈开口向上的抛物线,双复合抛物面聚光器31内分别设置有透明硼硅管32,透明硼硅管32的两端通过支架33与双复合抛物面聚光器31连接,透明硼硅管32的一端为进液口、另一端为出液口,透明硼硅管32的进液口之间通过进液管34连接为一体、并与电芬顿池2的出液口连接,透明硼硅管32的出液口之间通过出液管35连接为一体、并与换热器13的热源介质进口连接。
作为本发明的进一步说明,第一混凝沉淀池1的进口端、第一混凝沉淀池1与电芬顿池2之间、电芬顿池2与光反应器3之间、光反应器3与第二混凝沉淀池4之间、第二混凝沉淀池4与换热器13之间、换热器13与第二混凝沉淀池4之间、第二混凝沉淀池4与曝气生物滤池5之间、曝气生物滤池5的出口端均连接有第一闸阀16,以便在设备需要维修和调整时控制相应第一闸阀16关闭。
作为本发明的进一步说明,第一混凝沉淀池1的进口端连接有止回阀40,防止水倒流。
作为本发明的进一步说明,曝气生物滤池5的出口端通过第二闸阀41与第二混凝沉淀池4的进口端连接,当曝气生物滤池5堵塞以后,打开第二闸阀41,关闭第一流量调节阀18、第二流量调节阀19,同时对曝气生物滤池5进行冲洗,冲洗后的泥水排到第二混凝沉淀池4进行沉淀,同时污泥也有絮凝沉淀的效果,可以加强沉淀效果。
作为本发明的进一步说明,第一混凝沉淀池1和第二混凝沉淀池4的出泥口连接有出泥泵42,通过出泥泵42排出第一混凝沉淀池1和第二混凝沉淀池4底部沉淀的污泥。
本发明第一实施例的工艺过程:
1、渗滤液与通过絮凝剂加药泵10加入的絮凝剂一起进入第一混凝沉淀池1中,先进行快速机械混合,混合时间10s,混合平均速度梯度(G)取700s-1,再进行慢速机械混合,混合时间30min,平均速度梯度(G)取60s-1,去除部分腐殖酸和悬浮物、二价离子。
2、第一混凝沉淀池1的出水与通过酸加药泵11加入酸混合、使pH值调节至3,同时与通过硫酸亚铁加药泵12加入的FeSO4混合进入电芬顿池2,FeSO4的添加量为1mmol/L。
电芬顿池2的进气泵25将足量空气泵入阴电极24,保证溶解氧饱和,空气中的O2在阴电极24发生反应:O2(g)+2H++2e-→H2O2,产生双氧水,所以无需另外投加双氧水。Fe2+与H2O2发生反应:Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-,其中·OH为芬顿反应的主要氧化剂,可以氧化分解大多数有机物。产生的Fe3+在阴电极24接受电子,被还原为Fe2+:Fe3++e-→Fe2+,实现其循环利用,大大减少FeSO4的投加量和铁泥的产生量,减少了药剂成本和二次污染。渗滤液中含大量氯离子,氯离子在阳电极23被夺去电子:2Cl- →Cl2+2e-,Cl2与H2O发生反应:Cl2+H2O→HOCl+HCl,HOCl可以同时氧化有机和无机化合物,如芳香族和脂肪族化合物,金属离子,氨和氯化物等。另外Fe2+与HOCl反应,同样可以生成·OH:Fe2++HOCl→Fe3++·OH + Cl-,可以增加·OH的产生量,进而提高处理效果。
电芬顿池2中设置有搅拌装置22,保证均质。电芬顿池2的工作电流密度为60mA/cm2,停留时间为3.5h。
3、电芬顿池2的出水进入光反应器3,在光反应器中,三价铁的羟基络合物被光还原,生成Fe2+和·OH :Fe(OH)2++hν→Fe2++·OH,从而进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,提高了氧化效率。Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物,尤其是含有羧基的化合物在光反应器3中被光解:Fe(OOCR)2++hν→Fe2++CO2+R·,同样,该过程产生了Fe2+,进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,也对中间产物进行了分解。电芬顿池2处理阶段产生的HOCl在光反应器3中可以发生反应:HOCl+hν→·OH+·Cl,产生·OH和·Cl,进一步分解污染物。光反应器3的处理时间为0.8h。
4、光反应器3的出水进入换热器13,降温冷却,使温度降至30℃,以便后续的生物处理,换热器13的出水与通过碱加药泵14加入的碱混合,使pH≈7,进入第二混凝沉淀池4,以去除少量铁泥和絮凝沉淀的有机物等。
5、第二混凝沉淀池4的出水进入曝气生物滤池5,控制水比为4:1,停留时间为7h,使经前期处理,含少量有机物,可生化性强的渗滤液进一步被曝气生物滤池中随池高逐级分布的微生物群体降解。
6、曝气生物滤池5的出水一部分达标排放或回用,一部分进入第一混凝沉淀池1,加絮凝剂絮凝沉淀,如此循环。
本发明第二实施例的工艺过程:
1、渗滤液与通过絮凝剂加药泵10加入的絮凝剂一起进入第一混凝沉淀池1中,先进行快速机械混合,混合时间2min,混合平均速度梯度(G)取1000s-1,再进行慢速机械混合,混合时间8min,平均速度梯度(G)取30s-1,去除部分腐殖酸和悬浮物、二价离子。
2、第一混凝沉淀池1的出水与通过酸加药泵11加入酸混合、使pH值调节至6,同时与通过硫酸亚铁加药泵12加入的FeSO4混合进入电芬顿池2,FeSO4的添加量为3mmol/L。
电芬顿池2的进气泵25将足量空气泵入阴电极24,保证溶解氧饱和,空气中的O2在阴电极24发生反应:O2(g)+2H++2e-→H2O2,产生双氧水,所以无需另外投加双氧水。Fe2+与H2O2发生反应:Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-,其中·OH为芬顿反应的主要氧化剂,可以氧化分解大多数有机物。产生的Fe3+在阴电极24接受电子,被还原为Fe2+:Fe3++e-→Fe2+,实现其循环利用,大大减少FeSO4的投加量和铁泥的产生量,减少了药剂成本和二次污染。渗滤液中含大量氯离子,氯离子在阳电极23被夺去电子:2Cl- →Cl2+2e-,Cl2与H2O发生反应:Cl2+H2O→HOCl+HCl,HOCl可以同时氧化有机和无机化合物,如芳香族和脂肪族化合物,金属离子,氨和氯化物等。另外Fe2+与HOCl反应,同样可以生成·OH:Fe2++HOCl→Fe3++·OH + Cl-,可以增加·OH的产生量,进而提高处理效果。
电芬顿池2中设置有搅拌装置22,保证均质。电芬顿池2的工作电流密度为200mA/cm2,停留时间为2h。
3、电芬顿池2的出水进入光反应器3,在光反应器中,三价铁的羟基络合物被光还原,生成Fe2+和·OH :Fe(OH)2++hν→Fe2++·OH,从而进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,提高了氧化效率。Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物,尤其是含有羧基的化合物在光反应器3中被光解:Fe(OOCR)2++hν→Fe2++CO2+R·,同样,该过程产生了Fe2+,进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,也对中间产物进行了分解。电芬顿池2处理阶段产生的HOCl在光反应器3中可以发生反应:HOCl+hν→·OH+·Cl,产生·OH和·Cl,进一步分解污染物。光反应器3的处理时间为1.5h。
4、光反应器3的出水进入换热器13,降温冷却,使温度降至35℃,以便后续的生物处理,换热器13的出水与通过碱加药泵14加入的碱混合,使pH≈7,进入第二混凝沉淀池4,以去除少量铁泥和絮凝沉淀的有机物等。
5、第二混凝沉淀池4的出水进入曝气生物滤池5,控制水比为5.5:1,停留时间为9h,使经前期处理,含少量有机物,可生化性强的渗滤液进一步被曝气生物滤池中随池高逐级分布的微生物群体降解。
6、曝气生物滤池5的出水一部分达标排放或回用,一部分进入第一混凝沉淀池1,加絮凝剂絮凝沉淀,如此循环。
本发明第三实施例的工艺过程:
1、渗滤液与通过絮凝剂加药泵10加入的絮凝剂一起进入第一混凝沉淀池1中,先进行快速机械混合,混合时间1min,混合平均速度梯度(G)取850s-1,再进行慢速机械混合,混合时间20min,平均速度梯度(G)取45s-1,去除部分腐殖酸和悬浮物、二价离子。
2、第一混凝沉淀池1的出水与通过酸加药泵11加入酸混合、使pH值调节至4.5,同时与通过硫酸亚铁加药泵12加入的FeSO4混合进入电芬顿池2,FeSO4的添加量为5mmol/L。
电芬顿池2的进气泵25将足量空气泵入阴电极24,保证溶解氧饱和,空气中的O2在阴电极24发生反应:O2(g)+2H++2e-→H2O2,产生双氧水,所以无需另外投加双氧水。Fe2+与H2O2发生反应:Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-,其中·OH为芬顿反应的主要氧化剂,可以氧化分解大多数有机物。产生的Fe3+在阴电极24接受电子,被还原为Fe2+:Fe3++e-→Fe2+,实现其循环利用,大大减少FeSO4的投加量和铁泥的产生量,减少了药剂成本和二次污染。渗滤液中含大量氯离子,氯离子在阳电极23被夺去电子:2Cl- →Cl2+2e-,Cl2与H2O发生反应:Cl2+H2O→HOCl+HCl,HOCl可以同时氧化有机和无机化合物,如芳香族和脂肪族化合物,金属离子,氨和氯化物等。另外Fe2+与HOCl反应,同样可以生成·OH:Fe2++HOCl→Fe3++·OH + Cl-,可以增加·OH的产生量,进而提高处理效果。
电芬顿池2中设置有搅拌装置22,保证均质。电芬顿池2的工作电流密度为130mA/cm2,停留时间为1.2h。
3、电芬顿池2的出水进入光反应器3,在光反应器中,三价铁的羟基络合物被光还原,生成Fe2+和·OH :Fe(OH)2++hν→Fe2++·OH,从而进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,提高了氧化效率。Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物,尤其是含有羧基的化合物在光反应器3中被光解:Fe(OOCR)2++hν→Fe2++CO2+R·,同样,该过程产生了Fe2+,进一步减少了FeSO4的用量和铁泥的产生量,也对中间产物进行了分解。电芬顿池2处理阶段产生的HOCl在光反应器3中可以发生反应:HOCl+hν→·OH+·Cl,产生·OH和·Cl,进一步分解污染物。光反应器3的处理时间为2.5h。
4、光反应器3的出水进入换热器13,降温冷却,使温度降至35℃,以便后续的生物处理,换热器13的出水与通过碱加药泵14加入的碱混合,使pH≈7,进入第二混凝沉淀池4,以去除少量铁泥和絮凝沉淀的有机物等。
5、第二混凝沉淀池4的出水进入曝气生物滤池5,控制水比为7:1,停留时间为12h,使经前期处理,含少量有机物,可生化性强的渗滤液进一步被曝气生物滤池中随池高逐级分布的微生物群体降解。
6、曝气生物滤池5的出水一部分达标排放或回用,一部分进入第一混凝沉淀池1,加絮凝剂絮凝沉淀,如此循环。
实验数据表明,渗滤液按上述三个实施例的工艺步骤处理后,排放水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)表2标准。

Claims (9)

1.一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:包括:第一混凝沉淀池、电芬顿池、光反应器、第二混凝沉淀池、曝气生物滤池、絮凝剂加药箱、酸加药箱、碱加药箱、硫酸亚铁加药箱;
第一混凝沉淀池、电芬顿池、光反应器以及第二混凝沉淀池、曝气生物滤池依次连接,絮凝剂加药箱通过絮凝剂加药泵与第一混凝沉淀池的进口端连接,酸加药箱通过酸加药泵、硫酸亚铁加药箱通过硫酸亚铁加药泵与第一混凝沉淀池的出口端连接,碱加药箱通过碱加药泵与第二混凝沉淀池的进口端连接;
电芬顿池包括反应池和电池,反应池内设置有搅拌装置、阳电极和阴电极,电池与阳电极和阴电极电连接,阳电极为Ti/IrO2-RuO2-TiO2、硼掺杂金刚石、PbO2、RuO2和碳基电极中的一种,阴电极为碳基四氟乙烯空气扩散电极。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:光反应器与第二混凝沉淀池之间串接有换热器。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:曝气生物滤池的出口端连接有三通,三通的一个出口端作为排放口,另一个出口连接第一混凝沉淀池的进口端。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:絮凝剂加药箱中的絮凝剂为聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铁中的任意一种,每升渗滤液的絮凝剂添加量为0.1~4g。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:酸加药箱中的酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:硫酸亚铁加药箱中的硫酸亚铁在每升渗滤液的添加量为1~5mmol。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:碱加药箱的碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:反应池还设置有朝向阴电极的进气口,进气口连接有进气泵。
9.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度处理系统,其特征在于:光反应器包括多个成排布置的双复合抛物面聚光器,双复合抛物面聚光器的截面呈开口向上的抛物线,双复合抛物面聚光器内分别设置有透明硼硅管,透明硼硅管的一端为进液口、另一端为出液口,透明硼硅管的进液口之间通过进液管连接为一体、并与电芬顿池的出液口连接,透明硼硅管的出液口之间通过出液管连接为一体、并与第二混凝沉淀池的进口端连接。
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