CN108046505A - 垃圾渗滤液深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液处理方法，包括预处理系统、正渗透+反渗透分离系统和MVR系统，垃圾渗滤液原水经预处理即机械过滤、调整pH后进入正渗透系统进行浓缩，获得浓缩液和稀释的提取液；稀释的提取液进入反渗透系统经过截留后出水排放，浓缩液进入MVR系统进一步浓缩，并实现固液分离，而MVR系统中富集的氨氮经氨氮吸收系统制作成为铵盐后即可回收。本发明采用渗透以及MVR系统等物化过程，工艺流程短可实现全过程自控运行，与生化处理系统不同，本发明工艺受人为管理因素影响较小，处理效果较稳定，操作强度小；并且MVR系统占地面积小，工艺设备投入少，且由于省略生化过程以及不需加入药剂，因此投资和运营成本均较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，尤其是涉及一种垃圾渗滤液处理方法。
背景技术
生活垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥、机械处理和填埋场等，其中无论采用垃圾填埋或是焚烧方法，垃圾在运输、堆放、填埋过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、雨水淋洗、地下水浸泡等原因产生多种代谢物质和水分，形成了成分极为复杂的高浓度有机废水——垃圾渗滤液；未经处理的垃圾渗滤液流经地表或渗入地下水后，将对环境造成严重的二次污染，因此对垃圾渗滤液的污染控制成为垃圾无害化处理的重要组成内容。垃圾渗滤液处理方法主要有好氧、厌氧生物处理法，物化处理法例如絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。依据《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范》（HJ564-2010），国内现有生活垃圾渗滤液处理工艺路线基本上趋向于厌氧+多级A/O（缺氧/好氧）+MBR（膜生物反应器）+UF（超滤）/NF（纳滤）/RO（反渗透）一级或多级膜过滤组合工艺，各工程实践的不同主要表现在针对不同地区、不同类型填埋场、不同渗滤液来源、不同排放要求、不同设备投资规模而采取的对原水硬度去除工序的取舍、厌氧工艺的选择、内置式或外置式MBR膜类型的选择、NF和RO工艺的选择等局部调整上，该技术系统投资大、占地面积大、运行不稳定、浓缩液比例过高、氨氮处理成本过高；也有引入MVR（蒸汽机械再压缩技术）技术对垃圾渗滤液进行处理，但从目前的技术来看垃圾渗滤液在进入MVR蒸发器之前，往往需要对渗滤液进行复杂的预处理，例如中国专利申请CN2013103251416公开了一种垃圾渗滤液处理工艺，其需要经过来液、混凝、絮凝、沉淀等多个步骤，再经过过滤、热交换进入MVR蒸发器，处理步骤复杂操作难度高，而且需要加入较多的化学药剂，不仅药剂需要额外生产成本，而且药剂后处理也会增加成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种操作过程简单、能够有效处理垃圾渗滤液的工艺方法。
本发明的技术方案是提供一种垃圾渗滤液处理方法，该方法包括预处理系统、FO（正渗透）+RO（反渗透）膜分离系统和MVR系统，包括如下步骤：
S1.垃圾渗滤液原水经预处理即机械过滤、调整pH后进入正渗透（FO）系统进行浓缩，获得浓缩液和稀释的提取液；
S2.步骤S1中稀释的提取液进入反渗透（RO）系统经过截留后出水排放；
S3.步骤S1中的浓缩液进入MVR系统进一步浓缩，并实现固液分离；
S4.MVR系统中富集的氨氮经氨氮吸收系统制作成为铵盐，回收。
其中，步骤S1中pH调整范围为5.5~6.5，进入FO系统时过滤液送入压力为0.2~0.5bar、流量为10~15m³/hr，同时优选控制含盐值1000-80000ppm、总悬浮物微粒粒度小于20um、硅浓度小于40ppm；
垃圾渗滤液原水经过FO系统后产生占原水流量55~75%的浓缩液；
步骤S3中浓缩液的浓度为2~5%、流量为10~14m³/hr，并优选控制其含盐量小于150ppm、总溶解固体（TDS）含量小于140000ppm，据此MVR系统蒸发方式为强制循环换热器的蒸发方式以对浓缩液进一步浓缩；
MVR系统包括有压缩系统以对蒸汽进行加热升温，该压缩系统应提供升温温度至少8℃，优选为15℃以保证当系统出现波动时运行平稳。
步骤S3中浓缩液进入MVR系统进一步浓缩之前还包括预热步骤使浓缩液升温以满足进入MVR系统后进行蒸发浓缩以及产生特定温度蒸汽的条件，预热使浓缩液升温至85~95℃。
浓缩液排入MVR系统经过蒸发浓缩后，产生浓缩液废渣液流量为浓缩液流量的5~10%，该浓缩液废渣液即可回灌垃圾填埋场或采用制备水泥的方式固化。
本发明的优点和有益效果：
1.采用渗透以及MVR系统等物化过程，与生化处理系统不同，本发明工艺受人为管理因素影响较小，并且对污染物冲击负荷不敏感，对生物系统有毒有害物质的容忍度大，避免了传统组合工艺受限于污染物浓度和成分变化而影响处理能力和效果的弊端，使处理效果稳定，且操作强度小；
2.本发明工艺流程短可实现全过程自控运行，采用MVR系统因此占地面积小，工艺设备投入少，且由于省略生化过程以及不需加入碳源、混絮凝剂等化学药剂，因此投资和运营成本均较低；而且避免了生化系统及污泥处理系统产生的废气二次污染的问题。
附图说明
图1是本发明垃圾渗滤液深度处理工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种垃圾渗滤液处理方法，该方法的设计原理如下：
垃圾渗滤液的性质取决于垃圾的成分和气候条件，通常情况下，垃圾渗滤液具有如下特性：
（1）污染物浓度高即COD （化学需氧量）和BOD （生化需氧量）均较高，高浓度有机污染物会加大反应器负荷，并可能抑制生物降解过程，只有在B/C比较高时才能使可生化性较好易于生物降解；
（2）有机污染物种类繁多、水质复杂即垃圾渗滤液内不仅含有有机污染物，还含有金属和植物性营养物（以氮为主），水质十分复杂；有资料表明，从垃圾渗滤液中检出的有机污染物77种，其中芳烃类29种，烯烃类18种，酸类8种，酯类5种，醇、酚类6种，酮、醛类4种，酰胺类2种，其它5种。相关研究进一步表明，垃圾渗滤液中的有机物主要由分子量大于6,000的大分子水溶性腐殖质（Aquatichumicsubstances , AHS，是一种混和物，呈黄色或黑色）和分子量小于1,500的有机酸和小分子水溶性腐殖质组成，水溶性腐殖质很难被微生物降解，这是造成生化处理出水COD浓度一般大于500-600mg/L的主要原因；其中分子量大于6,000的大分子水溶性腐殖质可以被超滤膜或微滤膜截留，这是目前膜分离技术大量应用的理论基础，此外垃圾渗滤液中的活性成分往往造成生化处理中会产生大量泡沫，影响设备运行的效率；
（3）垃圾渗滤液水质水量变化大，主要受垃圾的性质、季节和天气条件等因素的影响，即使非露天贮存，气候条件的影响仍会导致渗滤液水质的相应变化；
（4）城市垃圾渗滤液氨氮含量高属于成分复杂的高浓度有毒有害有机废水，即高浓度的NH4+-N是城市垃圾渗滤液的一个重要特性；渗滤液中的氮主要以NH4+-N的形式存在，约占总氮的70-80%；当NH4+-N（尤其是游离氨）浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处理的效果；
（5）营养元素比例失调：对于生化处理，适宜的营养元素比例是BOD5:N:P=100:5:1，垃圾渗滤液水质变化大，其生化性BOD5/COD和营养元素C/N值也不是固定不变的；不同阶段的垃圾渗滤液中，C/N常出现失调的情况，BOD5/COD变化也大，常给生化处理带来一定难度；
（6）重金属含量高：由于国内垃圾未经过分类和筛选，所以国内垃圾渗滤液的重金属离子浓度含量较高，一般而言，渗滤液中重金属离子约占垃圾中金属离子的0.5-6.5%。
针对上述垃圾渗滤液特点，本发明采用预处理系统、FO（正渗透）+RO（反渗透）膜分离系统和MVR（蒸汽机械再压缩技术）系统进行深度处理。
实施例1
S1.垃圾渗滤液原水（以下简称原水）经过机械过滤（本实施例中选用碟片式过滤系统），并将过滤液pH调至5.5~6.5，后将含盐值为2500~3000ppm、总悬浮物微粒粒度约18μm、硅浓度25~30ppm、温度约为40℃的过滤液以0.3bar压力、12.5m³/h流量送入FO系统，获得浓缩液和稀释的提取液（本实施例中提取液为NaCl溶液）；
S2.步骤S1中稀释的提取液以12m³/hr流量进入RO系统经过截留后出水排放，并控制稀释的提取液含盐量100~130ppm、总溶解固体含量100000~120000ppm；
S3.步骤S1中浓缩液进入MVR系统进一步浓缩，并实现固液分离；
S4. MVR系统中富集的氨氮经蒸馏膜吸收技术吸收并制作成为铵盐，回收。
在步骤S1~S2过程中，FO过程作为RO过程的预处理步骤，经过FO过程后原水中绝大部分TSS（总悬浮物含量）及油脂被除去，稀释的提取液成分才能接近RO渗透质量以实现反渗透，而且经过FO系统后产生占原水流量55~75%的浓缩液，例如FO系统处理12.5m³/hr原水，则浓缩液流量可为0.8m³/hr，原水的另一部分组成稀释的提取液，可见稀释的提取液流量明显减少，减少后续RO系统的处理负荷；此外在步骤S1~S2过程中，由于通过FO膜的截留略低于RO膜，会有一些非常小的有机物穿过FO膜进入到RO系统中使RO系统受到污染，因此可在如图1所示的正渗透-反渗透闭路上另设一套纳滤/渗滤处理系统（该处理系统图中未示出）以去除提取液中的小分子有机物避免反渗透系统受到污染。
根据步骤S2中浓缩液的浓度（浓度在2~5%）及蒸发情况，为此MVR系统选择了强制循环换热器的蒸发方式对浓缩液进一步浓缩，浓缩液在气液分离器中气液分离后，随着浓度不断上升，在气液分离器结晶段内生成结晶，结晶由出料泵送至冷却釜内进一步冷却结晶其后放料至离心机进行离心，经过离心后母液经过预热器预热后返回MVR系统，气液分离器出来的二次蒸汽经压缩机升温后回到MVR系统用以预热物料；又由于正渗透后溶液沸点随着浓度增加而升高，因此MVR压缩系统应提供升温温度至少8℃，本实施例为15℃以保证当系统出现波动时运行平稳。
步骤S3浓缩液进入MVR系统进一步浓缩之前还包括利用板式换热器进行热交换预热步骤，该热交换预热与MVR系统浓缩的整体过程如下：
S31. 进料：浓缩液储存在原料罐中并由进料泵打入板式换热器，在板式换热器内浓缩液分别与蒸汽冷凝液、不凝气进行热交换，温度升高到88 度，后进入强制循环换热器，进行蒸发浓缩；
S32. 预热后的浓缩液在强制循环换热器内进一步蒸发浓缩，然后浓缩液与蒸汽进入分离器内进行气液分离；浓缩到一定浓度后通过强制循环泵打循环，最后在分离器结晶段进行浓缩结晶；
S33. 在分离器气液分离后的浓缩液达到饱和浓度后开始出料，含结晶的浓缩液经出料泵打入离心机进行离心分离，经离心后母液经过母液预热器预热后由母液回流泵打回系统循环；
S34. 从分离器顶部出来的二次蒸汽进入MVR 压缩系统，二次蒸汽被压缩后温度可升高到100℃左右，压缩后的蒸汽再打入强制循环换热器壳程加热物料；加热物料的过程中，这部分蒸汽冷凝成水流至凝水灌并由蒸馏水泵排出，其温度约为100℃。
在上述进一步浓缩浓缩液过程中，预热后的浓缩液进入强制循环换热器后，与压缩后升高到100℃的蒸汽进行换热，整个系统达到热平衡；同时整套蒸发系统通过PLC（可编程逻辑控制器）软件来控制，所有的输出和输入信号，系统的操作都可配套计算。
1m³/hr 的浓缩液排入MVR系统，经过蒸发浓缩至0.07m³/hr高浓浓缩液废渣液回灌垃圾填埋场或采用制备水泥的方式固化；MVR冷凝液作为中水水源，替代处理厂内粪便处理车间清洗用水。
实施例2
将步骤S1中机械过滤后含盐值为2500~3000ppm的垃圾渗滤液改为经机械过滤后含盐值为75500~76000的垃圾渗滤液，其他步骤和参数选择同实施例1。
实施例3
将步骤S1中机械过滤后含盐值为2500~3000ppm的垃圾渗滤液改为经机械过滤后含盐值为38600~39000的垃圾渗滤液，其他步骤和参数选择同实施例1。
采用上述方法处理垃圾渗滤液后的各项指标测试如下表所示：
表1
处理前后残留物对照表
表2
垃圾渗滤液处理前后对比数据表
根据表1、2数据可知，处理后出水完全可以满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值要求。
本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合污水处理领域的市售产品。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 垃圾渗滤液原水经预处理即机械过滤、调整pH后进入正渗透系统进行浓缩，获得浓缩液和稀释的提取液；
S2. 步骤S1中稀释的提取液进入反渗透系统经过截留后出水排放；
S3. 步骤S1中的浓缩液进入MVR系统进一步浓缩，并实现固液分离；
S4. MVR系统中富集的氨氮经氨氮吸收系统制作成为铵盐，回收。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S1中pH调整范围为5.5~6.5，进入正渗透系统时过滤后的垃圾渗滤液送入压力为0.2~0.5bar、流量为10~15m³/hr。
3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S1中过滤后的垃圾渗滤液控制含盐值1000-80000ppm、总悬浮物微粒粒度小于20um、硅浓度小于40ppm。
4.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S1中垃圾渗滤液原水经过正渗透系统后产生占原水流量55~75%的浓缩液。
5.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S3中浓缩液的浓度为2~5%、流量为10~14m³/hr，并优选控制其含盐量小于150ppm、总溶解固体含量小于140000ppm。
6.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S3中MVR系统具有蒸发单元和压缩系统，所述蒸发单元采用强制循环换热器对浓缩液进一步浓缩，所述压缩系统对蒸汽进行加热升温，且提供的升温温度至少为8℃。
7.如权利要求6所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述压缩系统提供升温温度为15℃。
8.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S3中浓缩液进入MVR系统进一步浓缩之前还包括预热步骤且预热使浓缩液升温至85~95℃。
9.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S3浓缩液排入MVR系统经过蒸发浓缩后，产生浓缩液废渣液流量为浓缩液流量的5~10%。
10.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤S1-S2的正渗透－反渗透闭路上设有去除提取液中小分子有机物的纳滤/渗滤处理系统。
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