CN107935300A - 一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法，属于水处理领域。该非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，包括生化处理单元、深度处理单元、再生废液碱回收单元和高浓度有机废液处理单元；生化处理单元和深度处理单元连接，深度处理单元和再生废液碱回收单元连接，再生废液碱回收单元和深度处理单元连接，再生废液碱回收单元和高浓度有机废液处理单元连接。该工艺包括垃圾渗滤液进入废水储池，厌氧处理后，再进行同步硝化‑反硝化，混凝沉淀，树脂吸附，树脂吸附出水进入电催化氧化设备处理后达标排放。该工艺大大减少了设备投资、运行成本，并具有工艺流程简单、运行管理简单，并且不产生浓水排放或浓缩、结晶问题，与传统膜法工艺相比具有极大的技术经济优势。

Description

一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法

技术领域

本发明涉及一种水处理领域，特别是垃圾渗滤液的处理，具体涉及一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法。

背景技术

垃圾填埋场的垃圾渗滤液处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。垃圾渗滤液成分复杂，其水质具有高有机物、高氨氮、高盐度和低生化性，即所谓“三高一低”的特点。其COD高达数万毫克升，氨氮高达1000～3000mg/L，盐度一般大于1％，而生化性不好，含有大量难以降解的有机物，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。

目前，垃圾渗滤液处理要求和排放标准可参见《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)：

表1垃圾渗滤液处理要求和排放标准

但目前很多项目往往采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A 标准，具体数值见下表：

表2《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准

这些排放标准指标要求相对较为严格，而垃圾渗滤液水质具有“三高一低”特征，含有大量不可生化降解有机物，因此单纯采用传统处理工艺很难达到处理要求和排放标准，所以一直以来实现垃圾渗滤液达标排放的核心工艺都是膜处理工艺，目前主要有DTRO(碟管式反渗透)和NF+RO(纳滤和反渗透联合)两种工艺，两种工艺的工艺路线图分别见图3(基于DTRO 的工艺路线)和图4(基于NF+RO的工艺路线)。

基于膜法的垃圾渗滤液处理工艺具有如下不足：

(1)水收率不高：产生的浓缩液若回注则会造成渗滤液不断浓缩，增加处理浓度；若进行蒸发结晶会极大增加系统投资和运行成本；

(2)设备投资巨大：无论是DTRO还是RO+蒸发结晶设备，其设备投资金额巨大，对项目建设投资方造成极大压力；

(3)运行成本高昂：基于膜浓缩工艺和蒸发结晶工艺需要消耗大量电耗和能耗，同时膜使用寿命有限，膜组件更换成本高昂，吨水处理成本高达40-60元，对设备运行方造成极大压力，不利于垃圾处理处置行业持续发展；

(4)运行维护难度高：膜处理工艺对水质预处理要求较高，而垃圾渗滤液水质复杂，膜污染风险不可避免，导致日常膜清洗、更换操作管理难度极高。

发明内容

本发明针对现有膜法处理垃圾渗滤液工艺的不足，提出了一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法，该工艺装置和方法在确保所有指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中一级A标准的基础上，大大减少了设备投资、运行成本，并具有工艺流程简单、运行管理简单，并且不产生浓水排放或浓缩、结晶问题，与传统膜法工艺相比具有极大的技术经济优势。

本发明的一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，包括生化处理单元、深度处理单元、再生废液碱回收单元和高浓度有机废液处理单元；

生化处理单元设置有出水口和进水口，深度处理单元设置有进水口、出水口、树脂再生液进水口和树脂再生废液出水口，再生废液碱回收单元设置有进水口、再生碱液出水口和高浓度有机废液出口，高浓度有机废液处理单元设置高浓度有机废液进水口；

生化处理单元的出水口和深度处理单元的进水口连接，深度处理单元的树脂再生废液出水口和再生废液碱回收单元的进水口连接，再生废液碱回收单元的再生碱液出水口和深度处理单元的树脂再生液进水口连接，再生废液碱回收单元的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液处理单元的高浓度有机废液进水口连接。

所述的生化处理单元包括废水储池、厌氧反应器和高效生物载体反应器，各个设备通过管道依次连接；其中，所述的高效生物载体反应器为采用高效生物载体填料所承载的生物膜实现同步硝化反硝化的反应器；

所述的深度处理单元包括混凝沉淀池、精密过滤器、树脂吸附设备、树脂再生设备、电催化氧化设备和催化脱氯设备，其中，混凝沉淀池、精密过滤器、树脂吸附设备、电催化氧化设备和催化脱氯设备通过管道依次连接，树脂再生设备设置在树脂吸附设备旁路，并设置树脂再生废液进口、树脂再生废液出口、回收碱液进口和再生碱液出口，其中，树脂再生废液出口和再生碱液进口和树脂吸附设备连接；

所述的再生废液碱回收单元包括电驱膜碱回收设备，电驱膜碱回收设备设置有树脂再生废液进口、回收碱液出口和高浓度有机废液出口；

所述的高浓度有机废液处理单元包括催化凝聚反应器、管式超滤设备、吸附设备和固体脱水设备，其中，催化凝聚反应器、管式超滤设备、吸附设备通过管路依次连接，固体脱水设备设置在管式超滤设备旁路；

所述的生化处理单元的高效生物载体反应器的出水口和深度处理单元的混凝沉淀池进水口连接，深度处理单元的树脂再生设备的树脂再生废液出口和再生废液碱回收单元的电驱膜碱回收设备的树脂再生废液进口连接，电驱膜碱回收设备的回收碱液出口和树脂再生设备的回收碱液进口连接，电驱膜碱回收设备产生的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液单元的催化凝聚反应器进水口连接，高浓度有机废液单元的吸附设备的出口和深度处理单元的电催化氧化设备入水口相连。

本发明的一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1，垃圾渗滤液进入废水储池，由泵打入厌氧反应器进行厌氧处理，得到厌氧处理后的渗滤液；

步骤2，经过压氧处理后的渗滤液进入高效生物载体反应器中进行同步硝化-反硝化，去除可降解有机物和氨氮、总氮；

步骤3，经过高效生物载体反应器处理后，进入混凝沉淀池，向混凝沉淀池中加入混凝剂进行混凝沉淀，混凝沉淀池上清液进入精密过滤器进行过滤，去除悬浮物和磷，得到滤液；

步骤4，滤液由泵打入树脂吸附设备进行树脂吸附，树脂吸附出水进入电催化氧化设备处理后达标排放；

当树脂吸附设备中的树脂吸附达到饱和后，通过树脂再生设备，采用碱液再生，再生后产生树脂再生废液。

步骤5，树脂再生废液由泵打入再生废液碱回收单元进行碱回收后，回收碱液进入树脂再生设备再生后重复利用，再生废液碱回收单元产生的高浓度有机废液进入高浓度有机废液处理单元进行处理，经过处理后出水流入深度处理的电催化氧化设备，达标后排放。

所述的步骤1中，设置废水储池的目的在于调节水量，使垃圾渗滤液匀速进入后续单元，减少对后续设备的冲击负荷。

所述的步骤1中，厌氧反应器的作用在于降解部分有机物，并完成大分子有机物的水解，提高后续生物处理工艺效果；

所述的步骤2中，高效生物载体反应器中设置高效生物载体填料，填料表面或内部形成的生物膜增加了高效生物载体反应器中的生物量，尤其是反硝化菌生物量，并在生物膜内部形成兼氧环境，可实现同步硝化-反硝化过程，在提高脱氮效果的同时，降低了碳源消耗和能耗。

所述的步骤2中，所述的高效生物载体反应器为两级高效生物载体反应器。

所述的步骤4中，电催化氧化设备出水进入催化除氯设备去除活性氯后达标排放。

所述的步骤5中，树脂再生废液进入再生废液碱回收单元中的电驱膜碱回收设备进行碱回收，得到回收碱液和高浓度有机废液，其中，产生的再生碱液流入树脂吸附设备用于树脂再生，高浓度有机废液进入高浓度有机废液处理单元。

所述的步骤5中，高浓度有机物废液处理为：首先向催化凝聚反应器中投加催化剂与高浓度有机物废液进行催化凝聚反应，将90％以上的有机物转化成固体沉淀，然后进入管式超滤设备进行泥水分离，分离上清液由泵打入吸附设备去除剩余有机物，经催化凝聚和吸附设备处理后有机物去除率≥99％，吸附设备的吸附出水进入步骤4中的电催化氧化设备，处理后达标排放。管式超滤浓缩后的泥水混合物由泵打入固体脱水设备进行脱水，脱水后固体外运处置，脱水滤液回流至管式超滤前段进行处理。

本发明的一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置和方法，相比于现有技术，其工艺优势有：

1、采用厌氧-高效生物载体技术-树脂吸附-电催化氧化工艺处理垃圾渗滤液，可以确保所有指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；

2、对树脂再生废碱液采用电驱膜工艺进行碱回收，可以回收95％左右碱，回收碱液可回用于树脂再生过程，可节约大量碱耗，降低成本；残余高浓度有机废液采用催化-凝聚-吸附工艺处理，出水排入电催化氧化工艺进行处理后达标排放，实现废水“零”排放。

3、对垃圾渗滤液的水质进行预测分析，本工艺综合处理成本(最大值)为12-14元/吨，远低于膜法处理工艺，具有极大的运行成本优势；

4、上述工艺路线流程简单，设备投资低，运行成本低廉，不存在膜污染现象，运行管理简单，并且不产生浓水排放或浓缩、结晶问题，与传统膜法处理工艺相比具有极大的技术经济优势。

附图说明

图1为非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法的流程框图；

图2为非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置的连接关系示意图；

其中，a为垃圾渗滤液，b为混凝剂，c为树脂再生废液，d为回收碱液，e为高浓度有机废液，f为再生碱液，g为催化剂，h为吸附出水，i为脱水后固体，j为脱水滤液；

1为废水储池，2为厌氧反应器，3为高效生物载体反应器，4为混凝沉淀池，5为精密过滤器，6为树脂吸附设备，7为树脂再生设备，8为电催化氧化设备，9为催化除氯设备， 10为电驱膜碱回收设备，11为催化凝聚反应器，12为管式超滤设备，13为吸附设备，14为固体脱水设备，15为泵。

图3为基于DTRO的工艺路线简图；

图4为基于NF+RO的工艺路线简图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，但所举实例不作为对本发明的限定。

以下实施例，除特殊说明，采用的设备和试剂均为市购。

实施例1

一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，其连接关系示意图见图2，该非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置包括生化处理单元、深度处理单元、再生废液碱回收单元、高浓度有机废液处理单元；

生化处理单元设置有出水口和进水口，深度处理单元设置有进水口、出水口、树脂再生液进水口和树脂再生废液出水口，再生废液碱回收单元设置有进水口、再生碱液出水口和高浓度有机废液出口，高浓度有机废液处理单元设置高浓度有机废液进水口；

生化处理单元的出水口和深度处理单元的进水口连接，深度处理单元的树脂再生废液出水口和再生废液碱回收单元的进水口连接，再生废液碱回收单元的再生碱液出水口和深度处理单元的树脂再生液进水口连接，再生废液碱回收单元的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液处理单元的高浓度有机废液进水口连接。

所述的生化处理单元包括废水储池1、厌氧反应器2和高效生物载体反应器3，各个设备通过管道依次连接；其中，所述的高效生物载体反应器3为采用高效生物载体填料所承载的生物膜实现同步硝化反硝化的反应器；

所述的深度处理单元包括混凝沉淀池4、精密过滤器5、树脂吸附设备6、树脂再生设备 7、电催化氧化设备8和催化脱氯设备9，其中，混凝沉淀池4、精密过滤器5、树脂吸附设备6、电催化氧化设备8和催化脱氯设备9通过管道依次连接，树脂再生设备7设置在树脂吸附设备6旁路，并设置树脂再生废液进口、树脂再生废液出口、回收碱液进口和再生碱液出口，其中，树脂再生废液出口和再生碱液进口和树脂吸附设备6连接；

所述的再生废液碱回收单元包括电驱膜碱回收设备10，电驱膜碱回收设备10设置有树脂再生废液进口、回收碱液出口和高浓度有机废液出口；

所述的高浓度有机废液处理单元包括催化凝聚反应器11、管式超滤设备12、吸附设备 13和固体脱水设备14，其中，催化凝聚反应器11、管式超滤设备12、吸附设备13通过管路依次连接，固体脱水设备14设置在管式超滤设备12旁路；

所述的生化处理单元的高效生物载体反应器3的出水口和深度处理单元的混凝沉淀池4 进水口连接，深度处理单元的树脂再生设备7的树脂再生废液出口和再生废液碱回收单元的电驱膜碱回收设备10的树脂再生废液进口连接，电驱膜碱回收设备10的回收碱液出口和树脂再生设备7的回收碱液进口连接，电驱膜碱回收设备10产生的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液单元的催化凝聚反应器11进水口连接，高浓度有机废液单元的吸附设备14的出口和深度处理单元的电催化氧化设备8入水口相连。

一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其工艺流程图见图1，包括以下步骤：

步骤1，垃圾渗滤液a进入废水储池1，由泵15打入厌氧反应器2进行厌氧处理，得到厌氧处理后的渗滤液；

设置废水储池的目的在于调节水量，使垃圾渗滤液匀速进入后续单元，减少对后续设备的冲击负荷。

厌氧反应器的作用在于降解部分有机物，并完成大分子有机物的水解，提高后续生物处理工艺效果；

步骤2，经过压氧处理后的渗滤液进入两级高效生物载体反应器3中进行同步硝化-反硝化，去除可降解有机物和氨氮、总氮；

所述的步骤2中，高效生物载体反应器3中设置高效生物载体填料，填料表面或内部形成的生物膜增加了高效生物载体反应器中的生物量，尤其是反硝化菌生物量，并在生物膜内部形成兼氧环境，可实现同步硝化-反硝化过程，在提高脱氮效果的同时，降低了碳源消耗和能耗。

步骤3，经过高效生物载体反应器3处理后，进入混凝沉淀池4，向混凝沉淀池4中加入混凝剂b进行混凝沉淀，混凝沉淀池上清液进入精密过滤器5进行过滤，去除悬浮物和磷，得到滤液；

步骤4，滤液由泵15打入树脂吸附设备6进行树脂吸附，树脂吸附出水进入电催化氧化设备7处理后，电催化氧化设备出水进入催化除氯设备9去除活性氯，达标后排放；

当树脂吸附设备6中的树脂吸附达到饱和后，通过树脂再生设备7，采用碱液再生，再生后产生树脂再生废液c。

步骤5，树脂再生废液c由泵15打入再生废液碱回收单元进行碱回收后，回收碱液d进入树脂再生设备再生后重复利用，再生废液碱回收单元产生的高浓度有机废液e进入高浓度有机废液处理单元进行处理，经过处理后，吸附出水g流入深度处理的电催化氧化设备，达标后排放。

树脂再生废液c进入再生废液碱回收单元中的电驱膜碱回收设备10进行碱回收，得到回收碱液d和高浓度有机废液e，其中，回收碱液d进入树脂再生设备进行再生，产生的再生碱液f流入树脂吸附设备用于树脂再生，高浓度有机废液e进入高浓度有机废液处理单元。

高浓度有机物废液e的处理过程为：首先向催化凝聚反应器11中投加催化剂g与高浓度有机物废液e进行催化凝聚反应，将90％以上的有机物转化成固体沉淀，然后进入管式超滤设备12进行泥水分离，得到分离上清液和泥水混合物；

分离上清液由泵15打入吸附设备13去除剩余有机物，经催化凝聚和吸附设备13处理后有机物去除率≥99％，吸附设备13的吸附出水h进入步骤4中的电催化氧化设备8，处理后达标排放。

管式超滤浓缩后的泥水混合物由泵15打入固体脱水设备14进行脱水，脱水后固体i外运处置，脱水滤液j回流至管式超滤设备12前段进行处理。

根据试验结果，对本实施例的处理效果和运行成分进行分析，见下表：

表3处理工艺效果

根据试验结果，对本实施例的运行成分进行分析，见下表：

表4运行成本分析

通过表3和表4的分析，处理后指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；本工艺综合处理成本(最大值)为12-14元/吨，远低于膜法处理工艺，具有极大的运行成本优势。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，其特征在于，该非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置包括生化处理单元、深度处理单元、再生废液碱回收单元和高浓度有机废液处理单元；

生化处理单元设置有出水口和进水口，深度处理单元设置有进水口、出水口、树脂再生液进水口和树脂再生废液出水口，再生废液碱回收单元设置有进水口、再生碱液出水口和高浓度有机废液出口，高浓度有机废液处理单元设置高浓度有机废液进水口；

生化处理单元的出水口和深度处理单元的进水口连接，深度处理单元的树脂再生废液出水口和再生废液碱回收单元的进水口连接，再生废液碱回收单元的再生碱液出水口和深度处理单元的树脂再生液进水口连接，再生废液碱回收单元的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液处理单元的高浓度有机废液进水口连接。

2.如权利要求1所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，其特征在于，所述的生化处理单元包括废水储池、厌氧反应器和高效生物载体反应器，各个设备通过管道依次连接；其中，所述的高效生物载体反应器为采用高效生物载体填料所承载的生物膜实现同步硝化反硝化的反应器；

所述的深度处理单元包括混凝沉淀池、精密过滤器、树脂吸附设备、树脂再生设备、电催化氧化设备和催化脱氯设备，其中，混凝沉淀池、精密过滤器、树脂吸附设备、电催化氧化设备和催化脱氯设备通过管道依次连接，树脂再生设备设置在树脂吸附设备旁路，并设置树脂再生废液进口、树脂再生废液出口、回收碱液进口和再生碱液出口，其中，树脂再生废液出口和再生碱液进口和树脂吸附设备连接；

所述的再生废液碱回收单元包括电驱膜碱回收设备，电驱膜碱回收设备设置有树脂再生废液进口、回收碱液出口和高浓度有机废液出口；

所述的高浓度有机废液处理单元包括催化凝聚反应器、管式超滤设备、吸附设备和固体脱水设备，其中，催化凝聚反应器、管式超滤设备、吸附设备通过管路依次连接，固体脱水设备设置在管式超滤设备旁路。

3.如权利要求1所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，其特征在于，所述的生化处理单元的高效生物载体反应器的出水口和深度处理单元的混凝沉淀池进水口连接，深度处理单元的树脂再生设备的树脂再生废液出口和再生废液碱回收单元的电驱膜碱回收设备的树脂再生废液进口连接，电驱膜碱回收设备的回收碱液出口和树脂再生设备的回收碱液进口连接，电驱膜碱回收设备产生的高浓度有机废液出口和高浓度有机废液单元的催化凝聚反应器进水口连接，高浓度有机废液单元的吸附设备的出口和深度处理单元的电催化氧化设备入水口相连。

4.一种非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，采用权利要求1所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺装置，包括以下步骤：

步骤1，垃圾渗滤液进入废水储池，由泵打入厌氧反应器进行厌氧处理，得到厌氧处理后的渗滤液；

步骤2，经过压氧处理后的渗滤液进入高效生物载体反应器中进行同步硝化-反硝化，去除可降解有机物和氨氮、总氮；

步骤3，经过高效生物载体反应器处理后，进入混凝沉淀池，向混凝沉淀池中加入混凝剂进行混凝沉淀，混凝沉淀池上清液进入精密过滤器进行过滤，去除悬浮物和磷，得到滤液；

步骤4，滤液由泵打入树脂吸附设备进行树脂吸附，树脂吸附出水进入电催化氧化设备处理后达标排放；

当树脂吸附设备中的树脂吸附达到饱和后，通过树脂再生设备，采用碱液再生，再生后产生树脂再生废液；

步骤5，树脂再生废液由泵打入再生废液碱回收单元进行碱回收后，回收碱液进入树脂再生设备再生后重复利用，再生废液碱回收单元产生的高浓度有机废液进入高浓度有机废液处理单元进行处理，经过处理后，吸附出水流入深度处理的电催化氧化设备，达标后排放。

5.如权利要求4所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，所述的步骤2中，高效生物载体反应器中设置高效生物载体填料，填料表面或内部形成的生物膜增加了高效生物载体反应器中的生物量，尤其是反硝化菌生物量，并在生物膜内部形成兼氧环境，可实现同步硝化-反硝化过程。

6.如权利要求4所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的高效生物载体反应器为两级高效生物载体反应器。

7.如权利要求4所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，所述的步骤4中，电催化氧化设备出水进入催化除氯设备去除活性氯后达标排放。

8.如权利要求4所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，所述的步骤5中，树脂再生废液进入再生废液碱回收单元中的电驱膜碱回收设备进行碱回收，得到回收碱液和高浓度有机废液，其中，产生的再生碱液流入树脂吸附设备用于树脂再生，高浓度有机废液进入高浓度有机废液处理单元。

9.如权利要求4所述的非膜法处理垃圾渗滤液的工艺方法，其特征在于，所述的步骤5中，高浓度有机物废液的处理为：首先向催化凝聚反应器中投加催化剂与高浓度有机物废液进行催化凝聚反应，将90％以上的有机物转化成固体沉淀，然后进入管式超滤设备进行泥水分离，分离上清液由泵打入吸附设备去除剩余有机物，经催化凝聚和吸附设备处理后有机物去除率≥99％，吸附设备的吸附出水进入步骤4中的电催化氧化设备，处理后达标排放；管式超滤浓缩后的泥水混合物由泵打入固体脱水设备进行脱水，脱水后固体外运处置，脱水滤液回流至管式超滤设备前段进行处理。