CN109081522B - 一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置,属于废水处理领域。本发明系统内循环比例较高,具有较强的耐冲击负荷能力;不需外加碳源,优先利用垃圾渗滤中的有机物进行前置反硝化脱氮,电催化氧化脱氮作为补充和把关,确保系统总氮去除率符合排放标准;电催化氧化去除总氮,总氮去除成本低于投加碳源法脱氮;系统没有高盐浓液产生,不需投资和运行费用高昂的高盐浓液处理设备;选择对离子截留率低的筛分系统,筛分出的高浓度废水和低浓度废水分别进行电催氧化,系统含盐量可控,避免无机盐过度积累影响生化处理的处理效率,适宜工业化应用,最终的排放口出水品质优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889‑2008)。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置和方法。
背景技术
生活垃圾填埋过程中和封场以后相当长一段时期内,将会产生含有高浓度有机物、氨氮及重金属的垃圾渗滤液,垃圾渗滤液具有成分复杂性以及较低的可生化性,导致垃圾渗滤液处理难度大、处理工艺复杂、投资建设成本高、运行费用较高。
目前垃圾渗滤液处理工艺主要采用生化处理、膜分离、高级氧化技术以及其组合工艺。生化处理主要有厌氧、好氧处理工艺组合;膜分离技术有微滤、超滤、纳滤及反渗透处理技术,高级氧化法有化学氧化法、紫外/超声波催化氧化法、电化学氧化法等。目前应用较多较为成熟的处理工艺为生化处理+膜分离,近几年采用单纯膜分离工艺如DTRO的小规模垃圾渗滤液处理案例也越来越多。所有设计反渗透的垃圾渗滤液处理站都存在一个问题:反渗透产生的高盐浓缩液处理难度大。一般采用高级氧化和蒸发浓缩处理反渗透浓液,存在投资费用高、处理费用大的弊端。
为了避免高盐浓液的产生,废水处理技术人员将目光转向高级氧化技术,应用高级氧化技术处理垃圾渗滤液的专利和文献也越来越多,但成熟应用的工程案例鲜有报道。化学氧化法如Fenton法、类Fenton法、高铁酸钾氧化等方法,具有投加药剂成本高、反应过程控制控制要求高、污泥产量大等缺点;超声波/紫外光辅助催化氧化法具有设备维护成本高、对处理水质及反应条件要求高、处理效果不够稳定等弊端;电催化氧化工艺氧化效率高、效果好,二次污染小,用于垃圾渗滤液处理具有较为广阔的前景。目前电催化氧化技术主要用于垃圾渗滤液生化预处理、中段处理,或简单的末端处理,吨水电费高达数十度,吨水投资近万元,难以大规模工程化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置和方法。本发明提供的垃圾渗滤液的处理装置使处理系统无浓液排放、无二次污泥的排放、电耗降低,适宜工业化应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置,包括
具有渗滤液进口的格栅/格网(1);
与所述格栅/格网(1)的出水口连通的收集池(2);
与所述收集池(2)的出水口连通的一级缺氧池(3);
与所述一级缺氧池(3)的出水口连通的好氧池(4);
与所述好氧池(4)的出水口连通的二级缺氧池(5);
分别与所述二级缺氧池(5)的出水口(5-1)和回流出口(5-2)连通的第一MBR系统(6)和混合液回流泵(8),所述混合液回流泵(8)的出口与所述一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第一MBR系统(6)的出水口、污泥出口和污泥回流口连通的中间池(9)、第一剩余污泥泵(16)和污泥回流泵(7),所述第一剩余污泥泵(16)的出口与污泥脱水系统(18)的进料口连通,所述污泥回流泵(7)的出口与好氧池(4)的进水口连通;
与所述中间池(9)的出水口连通的筛分系统(10);
分别与所述筛分系统(10)的小分子出水口和大分子出水口连通的小分子电催化氧化装置(11)和大分子电催化氧化装置(12),所述大分子电催化氧化装置(12)中设置的预氧化出口和彻底氧化出口分别与所述第二MBR系统(13)和一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第二MBR系统(13)的污泥出口和出水口连通的第二剩余污泥泵(17)和消毒池(14),所述第二剩余污泥泵(17)的出口与污泥脱水系统(18)连通;
所述小分子电催化氧化装置(11)的出水口与所述消毒池(14)的进水口连通;
与所述消毒池(14)的出水口连通的排放口(15)。
优选地,所述收集池(2)与一级缺氧池(3)之间设置有厌氧反应池(19),所述厌氧反应池(19)和所述收集池(2)的出水口还与一级缺氧池(3)的进水口连通。
优选地,所述第一MBR系统(6)和第二MBR系统(13)中的MBR膜为亲水改性聚四氟乙烯微滤膜,所述亲水改性聚四氟乙烯微滤膜的孔径为0.08~0.4μm。
本发明还提供了一种使用上述技术方案所述的装置的生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理方法,包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液通过渗滤液进口进入格栅/格网(1)进行预处理后进入收集池(2),得到预处理垃圾渗滤液;
(2)将所述步骤(1)得到的预处理垃圾渗滤液依次在一级缺氧池(3)中进行前置反硝化、在好氧池(4)中进行好氧处理和在二级缺氧池(5)中进行内源反硝化,得到内源反硝化出水,所述内源反硝化出水部分经回流出口(5-2)和混合液回流泵(8)回流进行前置反硝化,部分经出水口(5-1)进入第一MBR系统(6)进行第一MBR处理,得到第一MBR出水和第一MBR污泥,所述第一MBR污泥部分经污泥回流口和污泥回流泵(7)回流进行好氧处理,剩余污泥经污泥出口和第一剩余污泥泵(16)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水;
(3)将所述步骤(2)得到的第一MBR出水进入中间池(9)后进入筛分系统(10)进行膜筛分,得到含有大分子有机物的高浓度废水和含有小分子有机物的低浓度废水;
(4)将所述步骤(3)得到的含有大分子有机物的高浓度废水进入大分子电催化氧化装置(12)进行大分子电催化氧化,得到大分子电催化氧化废水,所述大分子电催化氧化废水的预氧化废水经预氧化出口回流进行前置反硝化,所述大分子电催化氧化废水的彻底氧化废水经彻底氧化出口进入第二MBR系统(13)进行第二MBR处理,得到第二MBR出水和第二MBR污泥,所述第二MBR污泥经第二剩余污泥泵(17)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水,所述第二MBR出水经出水口进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放;
将所述步骤(3)得到的含有小分子有机物的低浓度废水进入小分子电催化氧化装置(11)进行小分子电催化氧化,得到小分子电催化氧化废水,所述小分子电催化氧化废水进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放。
优选地,所述步骤(2)中第一MBR处理参数包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度10000~20000mg/L,CODcr容积负荷0.3~0.6kg/m3·d,总氮负荷0.06~0.12kg/m3·d,MBR膜通量8~12L/m2·h,MBR膜池污泥回流比为200~300%。
优选地,所述步骤(2)中内源反硝化出水部分回流的回流比为100~300%。
优选地,所述步骤(3)中膜筛分的截留分子量范围为500~3500,一价阴阳离子截留率低于10~20%。
优选地,所述步骤(4)中大分子电催化氧化依次包括预氧化和彻底氧化,所述预氧化的时间为20~60min,电压为5~9V,电流密度为150~300A/m2;所述彻底氧化的时间为20~60min,电压为4~6V,电流密度为100~200A/m2。
优选地,所述步骤(4)中第二MBR处理参数包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度6000~15000mg/L,CODcr容积负荷0.2~0.4kg/m3·d,MBR膜通量10~15L/m2·h,MBR膜池污泥回流比200~300%,铝盐或铁盐投加量与进水总磷摩尔比1.3:1。
优选地,所述步骤(4)中小分子电催化氧化依次包括快速氧化段和彻底氧化段,所述快速氧化段的时间为10~20min,电压为5~8V,电流密度为100~150A/m2;所述彻底氧化段的时间为20~40min,电压为4~6V,电流密度为60~100A/m2。
本发明提供了一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置,系统内循环比例较高,具有较强的耐冲击负荷能力;不需外加碳源,优先利用垃圾渗滤中的有机物进行前置反硝化脱氮,电催化氧化脱氮作为补充和把关,确保系统总氮去除率符合排放标准;电催化氧化去除总氮,总氮去除成本低于投加碳源法脱氮;系统没有高盐浓液产生,不需投资和运行费用高昂的高盐浓液处理设备;选择对离子截留率低的筛分系统,筛分出的高浓度废水和低浓度废水分别进行电催氧化,系统含盐量可控,避免无机盐过度积累影响生化处理的处理效率,适宜工业化应用,最终的排放口出水品质优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)。
本发明提供了一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理方法,根据垃圾渗滤的污染物性质,根据不同处理阶段进行区分,选择处理效率和能效比处理工艺,首先去除容易生物降解的成分,剩下难以生化的成分再通过电催化氧化予以去除;根据不同分子量大小的污染物具有不同的氧化特性,最优能效比区间也不同;通过膜分离筛分出可难以程度不同的废水,分别为含有大分子有机物的高浓度废水和含有小分子有机物的低浓度废水,筛分过程以截留特定分子量范围的有机物为主,避免无机盐的过度截留和积累,从而避免高盐浓液的产生。针对不同分子量组分的废水选择相适应的电催化氧化工艺参数进行分级处理,可以提高电催化氧化的效率,降低系统的总能耗,吨水电催化氧化能耗15~25kwh。
附图说明
图1为实施例1提供的生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置示意图,图中,1-格栅/格网,2-收集池,3-一级缺氧池,4-好氧池,5-二级缺氧池,6-第一MBR系统,7-污泥回流泵,8-混合液回流泵,9-中间池,10-筛分系统,11-小分子电催化氧化装置,12-大分子电催化氧化装置,13-第二MBR系统,14-消毒池,15-排放口,16-剩余污泥泵,17-剩余污泥泵,18-污泥脱水系统,5-1为出水口,5-2为回流出口;
图2为实施例2提供的生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置示意图,图中,1-格栅/格网,2-收集池,3-一级缺氧池,4-好氧池,5-二级缺氧池,6-第一MBR系统,7-污泥回流泵,8-混合液回流泵,9-中间池,10-筛分系统,11-小分子电催化氧化装置,12-大分子电催化氧化装置,13-第二MBR系统,14-消毒池,15-排放口,16-剩余污泥泵,17-剩余污泥泵,18-污泥脱水系统,19-厌氧反应池,5-1为出水口,5-2为回流出口。
具体实施方式
本发明提供了一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置,如图1所示,包括
具有渗滤液进口的格栅/格网(1);
与所述格栅/格网(1)的出水口连通的收集池(2);
与所述收集池(2)的出水口连通的一级缺氧池(3);
与所述一级缺氧池(3)的出水口连通的好氧池(4);
与所述好氧池(4)的出水口连通的二级缺氧池(5);
分别与所述二级缺氧池(5)的出水口(5-1)和回流出口(5-2)连通的第一MBR系统(6)和混合液回流泵(8),所述混合液回流泵(8)的出口与所述一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第一MBR系统(6)的出水口、污泥出口和污泥回流口连通的中间池(9)、第一剩余污泥泵(16)和污泥回流泵(7),所述第一剩余污泥泵(16)的出口与污泥脱水系统(18)的进料口连通,所述污泥回流泵(7)的出口与好氧池(4)的进水口连通;
与所述中间池(9)的出水口连通的筛分系统(10);
分别与所述筛分系统(10)的小分子出水口和大分子出水口连通的小分子电催化氧化装置(11)和大分子电催化氧化装置(12),所述大分子电催化氧化装置(12)中设置的预氧化出口和彻底氧化出口分别与所述第二MBR系统(13)和一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第二MBR系统(13)的污泥出口和出水口连通的第二剩余污泥泵(17)和消毒池(14),所述第二剩余污泥泵(17)的出口与污泥脱水系统(18)连通;
所述小分子电催化氧化装置(11)的出水口与所述消毒池(14)的进水口连通;
与所述消毒池(14)的出水口连通的排放口(15)。
在本发明中,所述收集池(2)与一级缺氧池(3)之间还优选设置有厌氧反应池(19),所述厌氧反应池(19)和所述收集池(2)的出水口还与一级缺氧池(3)的进水口连通,如图2所示。
在本发明中,所述第一MBR系统(6)和第二MBR系统(13)中的MBR膜优选为亲水改性聚四氟乙烯微滤膜,所述亲水改性聚四氟乙烯微滤膜的孔径优选为0.08~0.4μm。
在本发明中,所述筛分系统(10)优选采用纳滤膜分离。
在本发明中,所述小分子电催化氧化装置(11)的阴极优选采用不锈钢或钛电极,阳极优选采用钛基催化涂层电极或具有类似催化氧化有机污染性能的DSA阳极,极板距离优选为10~30mm。
在本发明中,所述大分子电催化氧化装置(12)的阴极优选采用不锈钢或钛电极,阳极优选采用钛基催化涂层电极,极板距离优选10~50mm。
在本发明中,所述钛基催化涂层电极的催化剂涂层独立地优选采用铱钌涂层,所述铱钌涂层的厚度优选为8~20微米。
在本发明中,所述一级缺氧池(3)、好氧池(4)与二级缺氧池(5)的容积比为30~45:55~40:8~10,所述第一MBR系统(6)的容积根据膜组布置空间需要而定。
本发明还提供了一种使用上述技术方案所述的装置的生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理方法,包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液通过渗滤液进口进入格栅/格网(1)进行预处理后进入收集池(2),得到预处理垃圾渗滤液;
(2)将所述步骤(1)得到的预处理垃圾渗滤液依次在一级缺氧池(3)中进行前置反硝化、在好氧池(4)中进行好氧处理和在二级缺氧池(5)中进行内源反硝化,得到内源反硝化出水,所述内源反硝化出水部分经回流出口(5-2)和混合液回流泵(8)回流进行前置反硝化,部分经出水口(5-1)进入第一MBR系统(6)进行第一MBR处理,得到第一MBR出水和第一MBR污泥,所述第一MBR污泥部分经污泥回流口和污泥回流泵(7)回流进行好氧处理,剩余污泥经污泥出口和第一剩余污泥泵(16)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水;
(3)将所述步骤(2)得到的第一MBR出水进入中间池(9)后进入筛分系统(10)进行膜筛分,得到含有大分子有机物的高浓度废水和含有小分子有机物的低浓度废水;
(4)将所述步骤(3)得到的含有大分子有机物的高浓度废水进入大分子电催化氧化装置(12)进行大分子电催化氧化,得到大分子电催化氧化废水,所述大分子电催化氧化废水的预氧化废水经预氧化出口回流进行前置反硝化,所述大分子电催化氧化废水的彻底氧化废水经彻底氧化出口进入第二MBR系统(13)进行第二MBR处理,得到第二MBR出水和第二MBR污泥,所述第二MBR污泥经第二剩余污泥泵(17)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水,所述第二MBR出水经出水口进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放;
将所述步骤(3)得到的含有小分子有机物的低浓度废水进入小分子电催化氧化装置(11)进行小分子电催化氧化,得到小分子电催化氧化废水,所述小分子电催化氧化废水进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放。
本发明将垃圾渗滤液进行格栅/格网预处理后进入收集池,得到预处理垃圾渗滤液。本发明对所述生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的垃圾填埋场渗滤液即可。
在本发明中,所述格栅/格网预处理能够除去2mm以上的杂物。
在本发明中,当所述收集池(2)与一级缺氧池(3)之间还优选设置有厌氧反应池(19)时,所述厌氧反应池优选控制参数:pH值6.5~7.5,温度20~25℃,CODcr容积负荷6kg/m3·d,上升流速1m/h。
在本发明中,所述收集池(2)废水进入厌氧反应池(19)的比例优选为80%,所述收集池(2)废水进入一级缺氧池(3)的比例优选为20%。
得到预处理垃圾渗滤液后,本发明将所述预处理垃圾渗滤液依次进行前置反硝化、好氧处理和内源反硝化,得到内源反硝化出水,所述内源反硝化出水部分回流进行前置反硝化,部分经第一MBR处理,得到第一MBR出水和第一MBR污泥,所述第一MBR污泥部分回流进行好氧处理,剩余污泥进行污泥脱水。
在本发明中,所述第一MBR处理参数优选包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度10000~20000mg/L,CODcr容积负荷0.3~0.6kg/m3·d,总氮负荷0.06~0.12kg/m3·d,MBR膜通量8~12L/m2·h,MBR膜池污泥回流比(R2)为200~300%。
在本发明中,所述内源反硝化出水部分回流的回流比(R1)优选为100~300%。本发明中,所述内源反硝化出水部分回流时,利用内源反硝化出水中的硝化液中含有的碳源进行前置反硝化,亚硝态氮、硝态氮被还原成氮气,同时部分有机物得到去除。
在本发明中,所述好氧处理包括碳化和硝化,大部分有机物被去除,同时氨氮被氧化成亚硝态氮和硝态氮。
本发明对所述前置反硝化、好氧处理和内源反硝化的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的方式即可。
得到第一MBR出水后,本发明将所述第一MBR出水进行膜筛分,得到含有大分子有机物的高浓度废水(F2)和含有小分子有机物的低浓度废水(F1)。
在本发明中,所述膜筛分的截留分子量范围优选为500~3500,一价阴阳离子截留率优选低于10~20%。
得到含有大分子有机物的高浓度废水后,本发明将所述含有大分子有机物的高浓度废水进行大分子电催化氧化,得到大分子电催化氧化废水,所述大分子电催化氧化废水部分回流进行前置反硝化,部分经第二MBR处理,得到第二MBR出水和第二MBR污泥,所述第二MBR污泥进行污泥脱水,所述第二MBR出水进行消毒后排放;
得到含有小分子有机物的低浓度废水后,本发明将所述含有小分子有机物的低浓度废水进行小分子电催化氧化,得到小分子电催化氧化废水,所述小分子电催化氧化废水进行消毒后排放。
在本发明中,所述大分子电催化氧化优选依次包括预氧化和彻底氧化,所述预氧化的时间优选为20~60min,电压优选为5~9V,电流密度优选为150~300A/m2;所述彻底氧化的时间优选为20~60min,电压优选为4~6V,电流密度优选为100~200A/m2。
在本发明中,所述大分子电催化氧化废水部分回流进行前置反硝化的回流比(F4)优选为20~100%。在本发明中,所述大分子电催化氧化废水部分经第二MBR处理的比例(F3)优选为0~80%,当含有大分子有机物的高浓度废水的电导率低于4000μs/cm时,进行彻底氧化废水比例(F3)取低值0,当含有大分子有机物的高浓度废水的电导率超过20000μs/cm,进行彻底氧化废水比例(F3)取高值80%。
在本发明中,所述第二MBR处理参数优选包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度6000~15000mg/L,CODcr容积负荷0.2~0.4kg/m3·d,MBR膜通量10~15L/m2·h,MBR膜池污泥回流比200~300%,铝盐或铁盐投加量与进水总磷摩尔比1.3:1。
在本发明中,所述小分子电催化氧化优选依次包括快速氧化段和彻底氧化段,所述快速氧化段的时间优选为10~20min,电压优选为5~8V,电流密度优选为100~150A/m2;所述彻底氧化段的时间优选为20~40min,电压优选为4~6V,电流密度优选为60~100A/m2。
本发明对所述消毒和排放的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的方式即可。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
某垃圾填埋场渗滤液(10吨/天)
处理装置如图1所示:
进水水量:10吨/天;
垃圾渗滤液进水水质如表1所示。
表1垃圾渗滤液进水水质
处理步骤如下:
垃圾渗滤经过格栅/格网(1)除去2mm以上的杂物液回流到收集池(2),经过上述步骤处理后的垃圾渗滤液首先进入一级缺氧池(3),同二级缺氧池(5)回流过来的硝化液经(5-2)利用进水中的碳源进行前置反硝化,接着进入好氧池(4)进行进一步碳化和硝化,然后进入二级缺氧池(5)进行内源反硝化,200%混合液(R2)回流到一级缺氧池(3)进行前置脱氮;二级缺氧池(5)反硝化出水经(5-1)再进入第一MBR系统(6)进行好氧处理和固液分离,200%的污泥(R1)回流到好氧池(4),约10%剩余污泥经剩余污泥泵(16)排入污泥脱水系统(18)进行脱水处理,MBR膜分离后的清水进入中间池(9)。中间池(9)的废水进入截留分子量为600、氯化钠截留率40%的纳滤膜(10)对进水中的有机物进行筛分,得到含有约30%(F2)左右的大分子有机物的高浓度废水和70%(F1)含有小分子有机物的低浓度废水。大分子高浓度废水进入大分子电催化氧化装置进行分段进行预氧化和彻底氧化。大分子电催化氧化装置阴极采用不锈钢电极,阳极采用钛基催化氧化涂层电极。通过预氧化40min后,80%(F4)废水返回一级缺氧池(3)继续处理;20%(F3)废水继续进行彻底氧化,反应40min,然后进入第二MBR系统(13)进行生物处理和固液分离,出水直接排入消毒池(14);含有小分子有机物的低浓度废水进入小分子电催化氧化装置(11)进行氧化。小分子电催化氧化装置(11)阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极。彻底氧化分为快速氧化段和彻底氧化段,快速氧化段时间20min,彻底氧化段反应时间20min,出水排入消毒池(14);消毒池(14)中的废水经消毒处理后,进入排放口(15)直接排放。
主要控制参数:
1)第一MBR控制参数:PH6.5,温度20℃,MLSS浓度15000mg/L,CODcr容积负荷0.33kg/m3·d,总氮负荷0.066kg/m3·d,MBR膜通量10L/m2·h,MBR膜池污泥回流比300%,二级缺氧池到一级缺氧池的硝化液回流比200%,
2)一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池和第一MBR系统总容积1500m3,一级缺氧池占33%,好氧池占50%,二级缺氧池占10%,第一MBR系统占7%。
3)MBR膜采用亲水改性聚四氟乙烯微滤膜,孔径0.1微米。
4)筛分系统采用纳滤膜分离,筛分系统截留分子量范围600,一价离子截留率10~20%。
5)大分子电催化氧化装置阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极,极板距离10mm。预氧化反应时间40min,电压6V,电流密度,300A/m2;彻底氧化反应时间40min,电压4.2V,电流密度,150A/m2。
6)大分子电催化氧化装置预氧化比例80%,20%进入彻底氧化。
7)第二MBR系统控制参数:PH6.5,温度22℃,MLSS浓度10000mg/L,CODcr容积负荷0.3kg/m3·d,MBR膜通量15L/m2·h,MBR膜池污泥回流比200%,氯化铝投加量:铝元素与进水总磷(TP)摩尔比1.3:1。
8)小分子电催化氧化装置阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极,极板距离10mm,快速氧化段电压5.0V,电流密度125A/m2,快速氧化反应时间20min;彻底氧化段电压4.2V,电流密度100A/m2,快速氧化反应时间20min。
9)为了便于对比:筛分系统出水直接进入小分子电催化氧化装置进行反应180min,电压4.5V,电流密度150A/m2。
10)大分子和小分子电催化氧化装置所用钛基催化涂层电极的催化剂涂层采用铱钌涂层,涂层厚度10微米。
处理效果:
1)对排放口出水进行测定,结果如表2所示,由表2可以看出,本实施例的出水优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中所规定的限值。
表2排放口出水水质测定结果
2)不需外加碳源,总氮即可符合排放标准。
3)去除总氮10.7kg,节省碳源法脱氮费用:以58~60%工业级乙酸钠181.9kg,费用363.8元。
4)系统没有高盐浓液产生。
5)选择对离子截留率低的筛分系统,筛分出的高浓度废水分段电催氧化,80%高浓度废水预氧化循环处理,20%深度氧化直接达标排放,系统含盐量不超过4000mg/L。
6)不需投加高级氧化剂(危险品),避免二次污染产生,同时易于管理。
7)第一MBR系统出水直接电催化氧化,150A/m2,电压4.5V,反应3小时,出水CODcr350mg/L,达不到排放标准,吨水电耗达到60kwh。
8)根据污染物氧化特性的不同分级分段电催氧化,处理效率提高,反应时间缩短。小分子低浓度废水经过40min即可达标排放,吨水电耗9.5kwh,大分子高浓度废水预氧化电耗按最终排水量计吨水电耗7.6kwh,大分子彻底氧化电耗按最终排水量计吨水电耗0.8kwh,电催化氧化总能耗17.9kwh。
实施例2
某垃圾填埋场渗滤液(10吨/天)
处理装置如图2所示:
进水水量:10吨/天;
垃圾渗滤液进水水质如表3所示。
表3垃圾渗滤液进水水质
处理步骤如下:
垃圾渗滤液经过格栅/格网(1)除去2mm以上的杂物后进入收集池(2),大部分废水(F6,80%)在厌氧反应池(19)进行厌氧反应以去除大部分有机物,少部分废水(F5,20%)直接进入一级缺氧池(3),二级缺氧池(5)中混合液回流泵(8)回流过来的硝化液利用进水中的碳源进行前置反硝化,接着进入好氧池(4)进行进一步碳化和硝化,然后进入二级缺氧池(5)进行内源反硝化,200%混合液(R2)经污泥回流泵(7)回流到一级缺氧池(3)进行前置反硝化脱氮;二级缺氧池(5)反硝化出水再进入第一MBR系统(6)进行好氧处理和固液分离,300%的污泥(R1)回流到好氧池(4),约15%剩余污泥经污泥泵(16)排入污泥脱水系统(18)进行脱水处理,MBR膜分离后的清水进入中间池(9);中间池(9)的清水进入截留分子量为2500、氯化钠截留率40%的纳滤膜筛分系统(10)对进水中的有机物进行筛分,得到含有约30%左右的大分子有机物的高浓度废水(F2)和70%左右含有小分子有机物的低浓度废水(F1);大分子高浓度废水进入大分子电催化氧化装置(12)进行分段进行预氧化和彻底氧化,大分子电催化氧化装置(12)阴极采用钛电极,阳极采用钛基催化氧化涂层电极。通过预氧化60min后,50%废水(F4)返回一级缺氧池继续处理;50%废水(F3)继续进行彻底氧化,反应60min,然后进入第二MBR系统(13)进行好氧处理和固液分离,剩余污泥经污泥泵(17)排入污泥脱水系统(18)进行处理,出水直接排入消毒池(14);含有小分子有机物的低浓度废水进入小分子电催化氧化装置(11)进行彻底氧化。小分子电催化氧化装置(11)阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极。彻底氧化分为快速氧化段和彻底氧化段,快速氧化段时间15min,彻底氧化段反应时间35min,出水排入消毒池(14);消毒池(14)废水经消毒处理后进入排放口(15)直接排放。
主要控制参数:
1)厌氧反应池控制参数:pH7.5,温度25℃,CODcr容积负荷6kg/m3·d,上升流速1m/h。
2)第一MBR系统参数:pH7.5,温度25℃,MLSS浓度15000mg/L,CODcr容积负荷0.4kg/m3·d,总氮负荷0.08kg/m3·d,MBR膜通量10L/m2·h,MBR膜池污泥回流比(R1)为300%,二级缺氧池(5)到一级缺氧池(3)的硝化液回流比(R2)为200%。
3)一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池和第一MBR系统总容积300m3,一级缺氧池(3)占33%,好氧池(4)占50%,二级缺氧池(5)占10%,第一MBR系统(6)占7%。
4)MBR膜采用亲水改性聚四氟乙烯微滤膜,孔径0.1微米。
7)筛分系统(10)采用超滤膜分离,筛分系统截留分子量范围3500,一价离子截留率10~20%。筛分得到含有约25%左右的大分子有机物的高浓度废水(F2)和75%左右包含含有小分子有机物的低浓度废水(F1)。
5)大分子电催化氧化装置(12)阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极,极板距离30mm。预氧化反应时间60min,电压6V,电流密度250A/m2;彻底氧化反应时间60min,电压5V,电流密度150A/m2。
6)大分子电催化氧化装置(12)预氧化返回一级缺氧池的废水比例(F4)为50%,进入彻底氧化的废水比例(F3)为50%。
7)第二MBR系统(13)控制参数:pH7.5,温度25℃,MLSS浓度15000mg/L,CODcr容积负荷0.3kg/m3·d,MBR膜通量15L/m2·h,MBR膜池污泥回流比200%,三氯化铁投加量:铁元素与进水总磷摩尔比1.1:1。
8)小分子电催化氧化装置(11)阴极采用不锈钢,阳极采用钛基催化涂层电极,极板距离30mm,快速氧化段电压5.6V,电流密度125A/m2,快速氧化段反应时间15min;彻底氧化段电压4.5V,电流密度80A/m2,彻底氧化段反应时间35min。
9)大分子和小分子电催化氧化装置(11、12)所用钛基催化涂层电极的催化剂涂层采用钌锡锑涂层,涂层厚度10微米。
处理效果:
1)对排放口出水进行测定,结果如表4所示,由表4可以看出,本实施例的出水优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中所规定的限值。
表4排放口出水水质测定结果
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2)不需外加碳源,总氮即可符合排放标准。
3)电催化氧化去除总氮18.74kg,节省碳源投加费用:以58~60%工业级乙酸钠及318kg,费用636.8元。
4)系统没有高盐浓液产生。
5)选择对离子截留率低的筛分系统,筛分出的高浓度废水分段电催氧化,50%高浓度废水预氧化循环处理,50%深度氧化后再经第二MBR系统处理后直接达标排放,系统含盐量不超过6000mg/L。
6)不需投加高级氧化剂(危险品),避免二次污染产生,同时易于管理。
7)第一MBR系统出水直接电催化氧化,150A/m2,电压4.5V,反应3小时,出水CODcr336.8mg/L,达不到排放标准,吨水电耗达到60kwh。
8)根据污染物氧化特性的不同分级分段电催氧化,处理效率提高,反应时间缩短。小分子低浓度废水经过50min即可达标排放,吨水电耗11.9kwh,大分子高浓度废水预氧化电耗按最终排水量计吨水电耗8.3kwh,大分子彻底氧化电耗按最终排水量计吨水电耗2.8kwh,电催化氧化总能耗23.0kwh。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理装置,包括
具有渗滤液进口的格栅/格网(1);
与所述格栅/格网(1)的出水口连通的收集池(2);
与所述收集池(2)的出水口连通的一级缺氧池(3);
与所述一级缺氧池(3)的出水口连通的好氧池(4);
与所述好氧池(4)的出水口连通的二级缺氧池(5);
分别与所述二级缺氧池(5)的出水口(5-1)和回流出口(5-2)连通的第一MBR系统(6)和混合液回流泵(8),所述混合液回流泵(8)的出口与所述一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第一MBR系统(6)的出水口、污泥出口和污泥回流口连通的中间池(9)、第一剩余污泥泵(16)和污泥回流泵(7),所述第一剩余污泥泵(16)的出口与污泥脱水系统(18)的进料口连通,所述污泥回流泵(7)的出口与好氧池(4)的进水口连通;
与所述中间池(9)的出水口连通的筛分系统(10);
分别与所述筛分系统(10)的小分子出水口和大分子出水口连通的小分子电催化氧化装置(11)和大分子电催化氧化装置(12),所述大分子电催化氧化装置(12)中设置的预氧化出口和彻底氧化出口分别与第二MBR系统(13)和一级缺氧池(3)的进水口连通;
分别与所述第二MBR系统(13)的污泥出口和出水口连通的第二剩余污泥泵(17)和消毒池(14),所述第二剩余污泥泵(17)的出口与污泥脱水系统(18)连通;
所述小分子电催化氧化装置(11)的出水口与所述消毒池(14)的进水口连通;
与所述消毒池(14)的出水口连通的排放口(15)。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述收集池(2)与一级缺氧池(3)之间还设置有厌氧反应池(19),所述厌氧反应池(19)和所述收集池(2)的出水口还与一级缺氧池(3)的进水口连通。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述第一MBR系统(6)和第二MBR系统(13)中的MBR膜为亲水改性聚四氟乙烯微滤膜,所述亲水改性聚四氟乙烯微滤膜的孔径独立为0.08~0.4μm。
4.一种使用权利要求1~3任意一项所述的装置对生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理方法,包括以下步骤:
(1)将垃圾渗滤液通过渗滤液进口进入格栅/格网(1)进行预处理后进入收集池(2),得到预处理垃圾渗滤液;
(2)将所述步骤(1)得到的预处理垃圾渗滤液依次在一级缺氧池(3)中进行前置反硝化、在好氧池(4)中进行好氧处理和在二级缺氧池(5)中进行内源反硝化,得到内源反硝化出水,所述内源反硝化出水部分经回流出口(5-2)和混合液回流泵(8)回流进行前置反硝化,部分经出水口(5-1)进入第一MBR系统(6)进行第一MBR处理,得到第一MBR出水和第一MBR污泥,所述第一MBR污泥部分经污泥回流口和污泥回流泵(7)回流进行好氧处理,剩余污泥经污泥出口和第一剩余污泥泵(16)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水;
(3)将所述步骤(2)得到的第一MBR出水进入中间池(9)后进入筛分系统(10)进行膜筛分,得到含有大分子有机物的高浓度废水和含有小分子有机物的低浓度废水;
(4)将所述步骤(3)得到的含有大分子有机物的高浓度废水进入大分子电催化氧化装置(12)进行大分子电催化氧化,得到大分子电催化氧化废水,所述大分子电催化氧化废水的预氧化废水经预氧化出口回流进行前置反硝化,所述大分子电催化氧化废水的彻底氧化废水经彻底氧化出口进入第二MBR系统(13)进行第二MBR处理,得到第二MBR出水和第二MBR污泥,所述第二MBR污泥经第二剩余污泥泵(17)后进入污泥脱水系统(18)进行污泥脱水,所述第二MBR出水经出水口进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放;
将所述步骤(3)得到的含有小分子有机物的低浓度废水进入小分子电催化氧化装置(11)进行小分子电催化氧化,得到小分子电催化氧化废水,所述小分子电催化氧化废水进入消毒池(14)进行消毒后经排放口(15)排放。
5.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(2)中第一MBR处理参数包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度10000~20000mg/L,CODcr容积负荷0.3~0.6kg/m3·d,总氮负荷0.06~0.12kg/m3·d,MBR膜通量8~12L/m2·h,MBR膜池污泥回流比为200~300%。
6.根据权利要求4或5所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(2)中内源反硝化出水部分回流的回流比为100~300%。
7.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中膜筛分的截留分子量范围为500~3500,一价阴阳离子截留率低于10~20%。
8.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中大分子电催化氧化依次包括预氧化和彻底氧化,所述预氧化的时间为20~60min,电压为5~9V,电流密度为150~300A/m2;所述彻底氧化的时间为20~60min,电压为4~6V,电流密度为100~200A/m2。
9.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中第二MBR处理参数包括:pH值6.5~8.5,温度20~35℃,MLSS浓度6000~15000mg/L,CODcr容积负荷0.2~0.4kg/m3·d,MBR膜通量10~15L/m2·h,MBR膜池污泥回流比200~300%,铝盐或铁盐投加量与进水总磷摩尔比1.3:1。
10.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中小分子电催化氧化依次包括快速氧化段和彻底氧化段,所述快速氧化段的时间为10~20min,电压为5~8V,电流密度为100~150A/m2;所述彻底氧化段的时间为20~40min,电压为4~6V,电流密度为60~100A/m2。
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CN109081522A (zh) | 2018-12-25 |
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