CN109607942A - 一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，包括生化处理装置、两级DTRO装置和污泥和浓缩液回灌处理装置，所述生化处理装置的生化出水进入两级DTRO装置处理，所述两级DTRO装置产生的浓缩液和生化处理装置产生的剩余污泥和化学污泥进入所述污泥和浓缩液回灌处理装置；本发明还公开了一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理工艺。本发明的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统及工艺，降低了飞灰及渗滤液混合污水中重金属成分的浸出毒性，去除渗滤液中的有机污染物，使排水达到排放要求，最终出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889‑2008）表二要求。

Description

一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统及工艺

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体是一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统及工艺。

背景技术

以临安昌化接官岭垃圾填埋场为例，填埋场总占地面积37.83亩。2015年9月临安昌化接官岭垃圾填埋场进行提升改造，改造后主要分为垃圾中转站、老垃圾封场堆体、生活垃圾应急填埋库区、飞灰填埋库区以及污水厂功能区部分。

现库区分为飞灰填埋库区和生活垃圾应急填埋库区，飞灰填埋库区用于处置临安绿能垃圾焚烧发电厂产生的飞灰；生活垃圾应急填埋库区作为临安市生活垃圾应急处置库区。飞灰填埋库区库容8.2万m³，飞灰日均处理量为24t/d，可填埋年限为9.36年，2016年7月1日开始投入运营使用至今。

由于临安昌化填埋场分为飞灰填埋库区和生活垃圾应急填埋库区，其进入调节池的污水主要由飞灰混合生活垃圾渗滤液所产生，其重金属含量较高并含有机污染物。由于生活垃圾焚烧飞灰是从生活垃圾焚烧厂的烟气净化系统中收集而得的残余物,生活垃圾焚烧飞灰中含有烟道灰、化学药剂及化学反应产物，其中浓缩了大量的重金属，并且还包含剧毒物质二噁英，生活垃圾焚烧飞灰被列入《国家危险废物名录》HW18焚烧处置残渣项中，是一种公认的危险废物。而垃圾渗滤液是来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。因此需要一种专门针对飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水工艺，一方面降低污水中重金属成分的浸出毒性，另一方面去除渗滤液中的有机污染物，从而达到出水达标排放的目的。

发明内容

为了解决现有技术的存在的上述技术问题，本发明提供了一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，包括生化处理装置、两级DTRO装置和污泥和浓缩液回灌处理装置，所述生化处理装置的生化出水进入两级DTRO装置处理，所述两级DTRO装置产生的浓缩液和生化处理装置产生的剩余污泥和化学污泥进入所述污泥和浓缩液回灌处理装置。

进一步的，所述生化处理装置包括反硝化池、硝化池、二沉池、混凝沉淀池和中间水池，反硝化池出水经反硝化池提升泵提升进入硝化池内，同时硝化池至反硝化池设有混合液回流管路，硝化池出水进入二沉池，二沉池的出水进入混凝沉淀池，混凝沉淀池的出水进入中间水池。

进一步的，所述硝化池分为4段，硝化池内曝气采用罗茨鼓风和硬管微孔曝气；反硝化池内设置曝气系统。

进一步的，所述两级DTRO装置包括一级DTRO装置、二级DTRO装置及脱气塔，所述一级DTRO装置包括原水罐、预过滤器、砂滤罐、芯式过滤器和一级DTRO膜，生化出水通过提升泵进入原水罐，在原水罐中通过硫酸泵加入浓硫酸后进入预过滤器，经过预过滤器后进入砂滤罐，经过砂滤罐后渗滤液直接进入芯式过滤器，经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级DTRO膜；所述一级DTRO装置的透过液排向二级DTRO装置的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池，二级DTRO装置的透过液进入清水罐。

进一步的，所述一级DTRO膜包括高压柱塞泵，高压柱塞泵后设置减震器。

进一步的，所述一级DTRO装置设两组，为串联连接方式，第一组反渗透的浓液进入串联后置的第二组，各组处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。

进一步的，所述清水罐的清水排放管中安装有pH值传感器。

进一步的，所述污泥和浓缩液回灌处理装置包括污泥干化池和回灌泵。

本发明还公开了一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理工艺，包括生化处理步骤、两级DTRO处理步骤和污泥和浓缩液回灌处理步骤，

所述生化处理步骤包括

采用反硝化+硝化的工艺，渗滤液进入反硝化池，在兼氧条件下，反硝化菌利用废水中的碳源把硝化液中的硝态氮反硝化成氮气；反硝化池出水经反硝化池提升泵提升进入硝化池内，实现氨氮的硝化反应；

硝化池出水进入二沉池进行固液分离，去除污水中的SS和胶体等污染物，同时进行污泥回流维持生化系统的污泥浓度，二沉池的污泥一部分回流至反硝化池，另一部分则排放至污泥干化场；

二沉池的出水则进入混凝沉淀池，在混凝沉淀池中投加混凝剂，进行絮凝和沉淀反应，以进一步去除污水中重金属、SS和胶体等污染物；

混凝沉淀池的出水进入中间水池，经DTRO进水泵提升至两级DTRO装置进一步处理；

所述两级DTRO处理步骤包括：

生化出水通过提升泵进入DTRO一体化设备的原水罐，在原水罐中通过硫酸泵加入浓硫酸，调节pH至6.3～6.5，原水经过原水循环泵少部分原水循环进入原水罐体与浓硫酸进行充分搅拌混合，大部分原水进入预过滤器；

原水储罐的出水，由泵给反渗透设备供水，砂滤器增压泵给渗滤液提供压力；经过预过滤器后进入砂滤罐，砂滤罐进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar时执行反洗处理；经过砂滤罐后渗滤液直接进入芯式过滤器，芯式过滤器进、出水端都有压力表，当压差超过2.0bar时更换滤芯；经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵；每台柱塞泵后设置减震器，经高压柱塞泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱；

第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池；第二级反渗透的透过液进入清水罐，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步处理；

脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，系统将自动加少量碱回调pH值，达到排放要求；

所述污泥和浓缩液回灌处理步骤包括：

所述两级DTRO处理步骤产生的浓缩液进入浓缩液池，所述生化处理步骤产生的剩余污泥和化学污泥进入污泥干化池，干化后的污泥经人工收集后回填至填埋场，浓缩液由泵回灌至封场生活垃圾填埋场。

本发明的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统及工艺，降低了飞灰及渗滤液混合污水中重金属成分的浸出毒性，去除渗滤液中的有机污染物，使排水达到排放要求，最终出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)表二要求。

附图说明

图1是本发明的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的污水处理系统包含调节池、生化预处理(反硝化池1座、硝化池4座、二沉池1座、深度沉淀池1座、中间水池1座)、一体机设备(采用两级DTRO工艺)。

该污水处理系统分为两个部分：渗滤液处理系统和污泥浓缩液处理系统。

(1)渗滤液处理系统：采用“反硝化+硝化+二沉池+混凝沉淀池+一体化设备(两级DTRO)”为核心的处理工艺。其中二沉池为竖流沉淀，混凝沉淀池采用平流沉淀池；

(2)污泥浓缩液处理系统：生化系统产生的剩余污泥经过干化场后滤液继续回生化系统处理，剩余污泥外运填埋；膜深度系统产生的浓缩液，由回灌泵回灌封场生活垃圾填埋场处理。

渗滤液处理系统包括以下几个部分：

一、生化处理装置

调节池中的飞灰及生活垃圾渗滤液经提升泵提升经过篮式过滤器过滤掉颗粒直径大于1mm颗粒的SS后进入生化处理装置。

生化处理装置采用反硝化+硝化的工艺路线。反硝化池(即兼氧曝气池)设置1座，硝化池分为4段。硝化池内曝气采用罗茨鼓风和硬管微孔曝气，通过高活性的好氧微生物作用，污水中的大部分有机物污染物在硝化池内得到降解，同时氨氮在硝化微生物作用下氧化为硝酸盐。硝化池至前置反硝化池设有混合液回流管路(硝氮回流)。硝化液回流至反硝化池(兼氧曝气池)内,在兼氧环境中还原成氮气排出，达到生物脱氮的目的。

渗滤液进入反硝化池(即兼氧曝气池)，在兼氧条件下，反硝化菌利用废水中的碳源把硝化液中的硝态氮反硝化成氮气(反应式：NO₃ ^-+5H⁺(电子供体有机物)→1/2N₂+2H₂O+OH^-或NO₂ ^-+3H⁺(电子供体有机物)→1/2N₂+H₂O+OH^-)，从而实现脱氮及有机污染物去除的目的。

反硝化池(即兼氧曝气池)内设置曝气系统，通过向池内通入低量空气而实现搅拌功能，从而保证进水与硝化池回流的硝化液的充分混合。曝气系统设置止回阀和流量控制阀，通过调整上述阀门开启时间成开启程度来控制通入池内的空气量(曝气量)，从而将池内溶解氧保持在一定的低浓度范围内。

硝化池分为4段，反硝化池出水经反硝化池提升泵提升进入硝化池内，依次进入硝化池1(曝气池1)、硝化池2(曝气池2)、硝化池3(曝气池3)、硝化池4(曝气池4)。硝化池的主要功能是实现氨氮的硝化反应(反应式：2NH₄ ⁺+3O₂→2NO₂ ^-+2H₂O+4H⁺及2NO₂ ^-+O₂→2NO₃ ^-)。设计反硝化率为90-95％，实际运行过程中的反硝化率可通过回流比进行调节。

硝化池出水进入二沉池。二沉池采用竖流式沉淀池，将原有的斜板更换为中心筒体。二沉池起固液分离的作用，目的是去除污水中的SS和胶体等污染物，同时进行污泥回流维持生化系统的污泥浓度。二沉池的污泥一部分回流至反硝化池(兼氧曝气池)，另一部分则排放至污泥干化场。二沉池的出水则进入混凝沉淀池。

在混凝沉淀池中投加混凝剂，进行絮凝和沉淀反应，以进一步去除污水中重金属、SS和胶体等污染物，以保证出水能够满足后续DTRO膜深度处理系统的进水要求，同时减小膜结垢风险和膜系统的清洗频率。

混凝沉淀池的出水进入中间水池，经DTRO进水泵提升至两级DTRO装置有待进一步处理。

二、两级DTRO装置

两级DTRO装置日处理量为50t/d。渗滤液通过DTRO膜对氨氮和总氮等有机污染物的高截留率，保证了装置的出水稳定达标。DTRO膜系统产生的透过液可直接排放。DTRO膜系统产生的浓缩液进入浓缩液池，生化处理装置产生的污泥进入污泥池，浓缩液经回灌泵进行回灌封场生活垃圾填埋场处理。

两级DTRO系统为两级反渗透，第一级反渗透需要经过预过滤装置、砂滤罐及芯式过滤器后进水，第二级反渗透处理第一级透过水。

生化出水(pH在7.5～9之间)通过提升泵进入DTRO一体化设备的原水罐，在原水罐中通过硫酸泵加入浓硫酸，调节pH至6.3～6.5(膜系统最佳运行pH)，原水经过原水循环泵，少部分原水循环进入原水罐体与浓硫酸进行充分搅拌混合，大部分原水进入预过滤器。

原水储罐的出水，由泵给反渗透设备供水，砂滤器增压泵给渗滤液提供压力。经过预过滤(细格栅网)系统后进入砂滤罐，砂滤罐共有1个。砂滤罐进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar的时候须执行反洗程序。砂滤罐反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量。反冲洗时先用气泵进行气洗，再用泵进行渗滤液冲洗，砂滤罐的过滤精度为50μm。经过砂滤罐后渗滤液直接进入芯式过滤器，设备配有芯式过滤器3台，其进、出水端都有压力表，当压差超过2.0bar的时候进行更换滤芯。芯式过滤器过滤的精度为20μm为膜柱提供最后一道保护屏障。为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象，有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。添加量按原水中难溶盐的浓度确定。

经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵。

DTRO膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱，具有抗污染性强，物料交换效果好的优点，对渗滤液的适应性很强，一级DTRO膜寿可达3年以上，二级DTRO膜寿命长达5年。一级反渗透系统拟设两组，为串联连接方式，第一组反渗透的浓液进入串联后置的第二组，各组处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。二级反渗透设一组。

第一级反渗透的减震器出水进入第一个膜组，第一组膜柱由高压泵直接供水，第二组膜柱配一台在线循环泵以产生足够的流量和流速以克服膜污染；第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导率比较低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。

膜柱组出水分为两部分。第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池。第二级反渗透的透过液进入清水罐，等待回用，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步的处理。两级反渗透的浓缩液端各有一个压力调节阀，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。

由于渗滤液中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求，经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。由于出水经脱气塔脱气处理，只需加微量的碱液即能达到排放要求。

出水pH回调在清水罐中进行，清水排放管中安装有pH值传感器，经可编程逻辑控制器判断出水pH值并自动调节计量泵的频率以调整加碱量，使排水pH值达到排放要求，最终出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)表二要求。

三、污泥和浓缩液回灌处理装置

两级DTRO装置产生的浓缩液进入浓缩液池，生化处理装置产生的剩余污泥和化学污泥进入污泥干化池，干化后的污泥经人工收集后回填至填埋场，浓缩液由泵回灌至封场生活垃圾填埋场。

污泥干化利用渗滤和蒸发的原理，将污泥中所含的大部分水去除。污泥干化池底铺设鹅卵石、碎石层和粗砂组成的滤料，营造人工滤层环境，借助自然力和太阳能、风力等介质，实现脱水的目的。干化后的污泥经人工收集后回填至填埋场。

表1原渗滤液处理工艺各单元出水指标表

表2本发明渗滤液处理工艺各单元出水指标表

表1和表2示出了原渗滤液处理工艺各单元出水指标和采用本发明的渗滤液处理工艺各单元出水指标。在相同实验条件下对比分析了“格栅+调节池+氨吹脱+厌氧反应池+兼氧池+SBR池+沉淀池”工艺与本发明的“反硝化+硝化+二沉池+混凝沉淀池+一体化设备(两级DTRO)”的工艺对飞灰及生活垃圾渗滤液混合型污水中化学需氧量、悬浮物、总氮、氨氮、总磷、总汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅的去除效果。

结果表明：传统工艺的化学需氧量平均去除率为46.54％，本发明工艺的化学需氧量平均去除率为98.48％；传统工艺的悬浮物平均去除率为50.61％，本发明工艺的悬浮物平均去除率为96.8％；传统工艺的总氮平均去除率为36.48％，本发明工艺的总氮平均去除率为95.91％；传统工艺的氨氮平均去除率为45.16％，本发明工艺的氨氮平均去除率为98.91％；传统工艺的总磷平均去除率为30.46％，本发明工艺的总磷平均去除率为98.94％；传统工艺的总汞平均去除率为45.83％，本发明工艺的总汞平均去除率为98.65％；传统工艺的总镉平均去除率为36.67％，本发明工艺的总镉平均去除率为88.89％；传统工艺的总铬平均去除率为30.77％,本发明工艺的总铬平均去除率为91.3％；传统工艺的六价铬平均去除率为33.33％,本发明工艺的六价铬平均去除率为83.33％；传统工艺的总砷平均去除率为26.32％,本发明工艺的总砷平均去除率为76.92％；传统工艺的总铅平均去除率为37.25％,本发明工艺的总铅平均去除率为83.82％。

由此可得出,本发明工艺提高了对飞灰及生活垃圾渗滤液混合型污水中重金属的去除率及化学需氧量、悬浮物、总氮、氨氮、总磷的去除率。

Claims (9)

1.一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，包括生化处理装置、两级DTRO装置和污泥和浓缩液回灌处理装置，其特征在于：所述生化处理装置的生化出水进入两级DTRO装置处理，所述两级DTRO装置产生的浓缩液和生化处理装置产生的剩余污泥和化学污泥进入所述污泥和浓缩液回灌处理装置。

2.如权利要求1所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述生化处理装置包括反硝化池、硝化池、二沉池、混凝沉淀池和中间水池，反硝化池出水经反硝化池提升泵提升进入硝化池内，同时硝化池至反硝化池设有混合液回流管路，硝化池出水进入二沉池，二沉池的出水进入混凝沉淀池，混凝沉淀池的出水进入中间水池。

3.如权利要求2所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：

所述硝化池分为4段，硝化池内曝气采用罗茨鼓风和硬管微孔曝气；反硝化池内设置曝气系统。

4.如权利要求1所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述两级DTRO装置包括一级DTRO装置、二级DTRO装置及脱气塔，所述一级DTRO装置包括原水罐、预过滤器、砂滤罐、芯式过滤器和一级DTRO膜，生化出水通过提升泵进入原水罐，在原水罐中通过硫酸泵加入浓硫酸后进入预过滤器，经过预过滤器后进入砂滤罐，经过砂滤罐后渗滤液直接进入芯式过滤器， 经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级DTRO膜；所述一级DTRO装置的透过液排向二级DTRO装置的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池，二级DTRO装置的透过液进入清水罐。

5.如权利要求4所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述一级DTRO膜包括高压柱塞泵，高压柱塞泵后设置减震器。

6.如权利要求4所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述一级DTRO装置设两组，为串联连接方式，第一组反渗透的浓液进入串联后置的第二组，各组处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。

7.如权利要求4所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述清水罐的清水排放管中安装有pH值传感器。

8.如权利要求1所述的飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理系统，其特征在于：所述污泥和浓缩液回灌处理装置包括污泥干化池和回灌泵。

9.一种飞灰及生活垃圾渗滤液混合污水的处理工艺，包括生化处理步骤、两级DTRO处理步骤和污泥和浓缩液回灌处理步骤，其特征在于：

所述生化处理步骤包括

采用反硝化+硝化的工艺，渗滤液进入反硝化池，在兼氧条件下，反硝化菌利用废水中的碳源把硝化液中的硝态氮反硝化成氮气；反硝化池出水经反硝化池提升泵提升进入硝化池内，实现氨氮的硝化反应；

硝化池出水进入二沉池进行固液分离，去除污水中的SS和胶体等污染物，同时进行污泥回流维持生化系统的污泥浓度，二沉池的污泥一部分回流至反硝化池，另一部分则排放至污泥干化场；

二沉池的出水则进入混凝沉淀池，在混凝沉淀池中投加混凝剂，进行絮凝和沉淀反应，以进一步去除污水中重金属、SS和胶体等污染物；

混凝沉淀池的出水进入中间水池，经DTRO进水泵提升至两级DTRO装置进一步处理；

所述两级DTRO处理步骤包括：

生化出水通过提升泵进入DTRO一体化设备的原水罐，在原水罐中通过硫酸泵加入浓硫酸，调节pH至6.3~6.5，原水经过原水循环泵少部分原水循环进入原水罐体与浓硫酸进行充分搅拌混合，大部分原水进入预过滤器；

原水储罐的出水，由泵给反渗透设备供水，砂滤器增压泵给渗滤液提供压力；经过预过滤器后进入砂滤罐，砂滤罐进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar时执行反洗处理；经过砂滤罐后渗滤液直接进入芯式过滤器，芯式过滤器进、出水端都有压力表，当压差超过2.0bar时更换滤芯；经过芯式过滤器的渗滤液直接进入一级反渗透高压柱塞泵；每台柱塞泵后设置减震器，经高压柱塞泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱；

第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池；第二级反渗透的透过液进入清水罐，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步处理；

脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，系统将自动加少量碱回调pH值，达到排放要求；

所述污泥和浓缩液回灌处理步骤包括：

所述两级DTRO处理步骤产生的浓缩液进入浓缩液池，所述生化处理步骤产生的剩余污泥和化学污泥进入污泥干化池，干化后的污泥经人工收集后回填至填埋场，浓缩液由泵回灌至封场生活垃圾填埋场。