CN110127933A - 一种垃圾渗滤液处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，所述处理装置包括:预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；膜生物反应器，配置为对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；脱氨单元，配置为对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；离子分离单元，配置为利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；高级氧化单元，配置为将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。根据本发明提供的垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，具有应用范围广、系统稳定、处理效率高等优点，并解决了渗滤液处理过程中浓水处理的问题。

Description

一种垃圾渗滤液处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体而言涉及一种垃圾渗滤液处理装置及其处理方法。

背景技术

近年来，我国城市化水平迅速提高，城市垃圾清运量、处理量也不断提高，在这个过程中会产生大量的垃圾渗滤液。目前现有的垃圾渗滤液主要分为两种，第一种为生活垃圾焚烧厂渗滤液，第二种为生活垃圾填埋场渗滤液，二者处理难度均非常大。

根据现有的垃圾渗滤液处理方法，存在处理成本高、A/O生化系统运行不稳定、水质可生化性不一等问题，此外，在渗滤液处理过程中，还存在如何进一步处理膜深度处理过程中产生的浓水的问题。目前暂时没有一种合适的垃圾渗滤液处理方法，具备同时处理上述两种类型的垃圾渗滤液，且较好的进一步处理浓水的问题。

因此，有必要提出一种新的垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供一种垃圾渗滤液处理装置，包括：

预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

膜生物反应器，配置为对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

脱氨单元，配置为对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

离子分离单元，配置为利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

高级氧化单元，配置为将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。

进一步，所述离子分离单元包括反渗透单元和电渗析单元，其中，所述反渗透单元配置为对所述脱氨产水进行浓缩以得到浓缩水，所述电渗析单元配置为脱除所述浓缩水中的无机盐。

进一步，所述反渗透单元包括第一反渗透膜和/或第二反渗透膜，其中所述第一反渗透膜包括碟管式反渗透膜，所述第二反渗透膜单元包括卷式反渗透膜。

进一步，所述电渗析单元包括过滤膜和离子电渗析膜，其中所述过滤膜配置为将所述浓缩水分离为无机盐浓水和有机物浓水，所述离子电渗析膜配置为实现所述无机盐浓水的分离利用。

进一步，所述预处理单元包括格栅、滤袋、初沉池，以除去所述垃圾渗滤液中的杂质。

进一步，所述膜生物反应器包括厌氧罐和膜组件。

进一步，所述脱氨单元包括精馏塔和冷凝器。

进一步，还包括离子交换树脂，配置为吸附和交换所述反渗透单元形成的产水中的氨氮。

进一步，所述高级氧化单元采用芬顿高级氧化技术。

本发明还提供一种垃圾渗滤液处理方法，包括以下步骤：

去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。

根据本发明提供的垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，通过预处理单元、膜生物反应器、脱氨单元、离子分离单元和高级氧化单元对垃圾渗滤液进行处理，具有应用范围广、系统稳定、处理效率高等优点，进一步，离子分离单元对渗滤液进行浓缩并脱除无机盐，解决了渗滤液处理过程中浓水处理的问题。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1是根据本发明示例性实施例的一种垃圾渗滤液处理装置的示意图；

图2是根据本发明示例性实施例的一种垃圾渗滤液处理方法的流程图。

附图标识

1、预处理单元 2、膜生物反应器

3、脱氨单元 4、碟管式反渗透膜

5、卷式反渗透膜 6、离子交换树脂

7、碟管式纳滤膜 8、离子电渗析膜

9、高级氧化单元

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

针对现有的垃圾渗滤液处理方法存在处理成本高、A/O生化系统运行不稳定、水质可生化性不一等问题，以及在渗滤液处理过程中如何进一步处理膜深度处理过程中产生的浓水的问题。本发明提出了一种垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，如图1所示，所述处理装置包括：

预处理单元1，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

膜生物反应器2，配置为对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

脱氨单元3，配置为对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

离子分离单元，配置为利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

高级氧化单元9，配置为将所述浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。

示例性地，所述预处理单元1包括但不限于格栅、滤袋、初沉池等用于除去垃圾渗滤液中的浮渣、颗粒物、塑料等杂质的装置，以防止垃圾渗滤液中的杂质进入泵、膜组件等破坏机械装备、刮伤膜表面等。垃圾渗滤液经预处理单元1处理后形成预处理产水。

示例性地，所述膜生物反应器2包括由厌氧罐和外置式或者内置式的膜组件组合形成的厌氧膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)，其中，厌氧罐用于对所述预处理产水进行厌氧反应，膜组件用于去除所述预处理产水中的污泥。预处理产水经膜生物反应器2处理后形成厌氧产水，通常厌氧产水的水质良好，其COD低于5000mg/L、SS低于100mg/L，呈透明状。

示例性地，所述脱氨单元3包括精馏塔和冷凝器等用于脱除厌氧产水中高浓度氨氮的设备，以对所述厌氧产水进行脱氨反应。具体地，向精馏塔中通入蒸汽，使蒸汽与垃圾渗滤液在精馏塔内的塔板上完成汽液传质，使渗滤液中的氨氮以含氨蒸汽的形式进入冷凝器，通过冷凝器可以将含氨蒸汽冷凝为氨水，或通过二氧化碳、硫酸等制作碳酸铵或硫酸铵肥料等，以实现垃圾渗滤液的综合利用。厌氧产水经脱氨单元3处理后形成脱氨产水，其硬度约1000mg/L，氨氮约100-500mg/L。

示例性地，本发明的垃圾渗滤液处理装置还包括pH调整单元，配置为向所述脱氨产水中加入酸性物质，以将所述脱氨产水的pH调整至5.0-7.0左右。具体地，所述酸性物质包括但不限于盐酸或者硫酸。

示例性地，所述离子分离单元包括反渗透单元和电渗析单元。

反渗透(Reverse Osmosis，RO)技术是利用渗透压力差为动力的膜分离过滤技术，在一定的压力下，水分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。所述反渗透单元配置为将所述脱氨产水进行浓缩，以得到高离子浓度的浓缩水和低离子浓度的产水。

进一步，所述反渗透单元包括第一反渗透膜，其中所述第一反渗透膜包括但不限于碟管式反渗透(Disc Tube Reverse Osmosis，DTRO)膜4。pH调整至5.0-7.0的脱氨产水进入DTRO设备中，利用压力差进行反渗透，将脱氨产水中的离子与溶剂进行分离，在DTRO膜的高压侧得到高离子浓度的DTRO浓缩水，在DTRO膜的低压侧得到低离子浓度的DTRO产水。

为了使所述第一产水的COD、氨氮、总氮、电导等参数可以持续稳定地达到排放标准，可选地，所述反渗透单元还可以包括第二反渗透膜，所述第二反渗透膜单元包括但不限于卷式反渗透膜5。卷式RO设备运行压力较低、产水水质好、投资成本低，所述DTRO产水经过卷式RO设备处理后，得到高离子浓度的RO浓缩水和低离子浓度的RO产水，其中，所述RO产水COD低于40mg/L、氨氮低于15mg/L，产水水质较好，所述RO浓缩水回流至所述DTRO设备中。

示例性地，本发明的垃圾渗滤液处理装置还包括离子交换树脂6，配置为吸附和交换所述反渗透单元形成的产水中的氨氮。具体地，所述离子交换树脂设置在所述第二反渗透膜单元的后端，以吸附和交换所述RO产水中残留的氨氮。反渗透单元形成的产水经离子交换树脂6处理后，氨氮低至5mg/L，达到排放标准，可以直接排放或进行循环利用。

进一步，所述电渗析单元包括过滤膜和离子电渗析膜8，配置为将经过所述反渗透单元处理得到的浓缩水中的无机盐进行分离和利用，其中所述反渗透单元处理的过滤膜包括碟管式纳滤(Disc Tube Nanofiltration，DTNF)膜7。

上述反渗透单元产生15-20％的浓缩水，需要利用DTNF设备将浓缩水中的有机物和无机盐进行分离。经过DTNF膜7处理得到高离子浓度的DTNF产水和高有机物浓度的DTNF浓缩水，其中DTNF产水的COD一般低于200mg/L，色泽呈清澈状，含有较多的盐分，电导率高。

上述DTNF产水利用离子电渗析膜8进行离子分离，将其中一部分的盐分充分利用以实现资源化，另一部分形成有机物浓水。具体地，离子电渗析膜8通过离子膜与电极板结合，构成2个或多个极室，电极板为与之接触的液体提供得失电子的表面，通过电解水的作用，离子膜可以通过阴阳离子，但是可以阻挡水分子的通过，由于电极板间的阴阳电场作用，使待处理液体中的离子实现定向迁移，最终在阳极室产生盐酸、硫酸等，在阴极室产生氢氧化钠，氢氧化钙等，其中盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙均可以利用，最终实现“变废为宝”，彻底解决垃圾渗滤液膜处理过程中产生的浓水的处理问题。

示例性地，高级氧化单元9配置为将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀，其中，所述高级氧化单元采用芬顿(Fenton)高级氧化技术。

作为一个实例，经离子电渗析膜8处理后形成的有机物浓水中含有大量的有机物，利用芬顿高级氧化技术，向上述有机物浓水中添加药剂，将其中的有机物氧化，形成沉淀，同时形成氧化产水。其中沉淀的污泥经过后续处理，包括但不限于板框处理后排放；氧化产水再次进行循环处理，例如再次进入反渗透单元，或者再次进入预处理单元。

本发明还提供了一种垃圾渗滤液处理方法，如图2所示，包括以下步骤：

S201：去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

S202：对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

S203：对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

S204：利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

S205：将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。

在一个实施例中，具体处理过程如下：

首先，执行步骤S201，垃圾渗滤液进入预处理单元1，通过格栅、滤袋、初沉池等去除垃圾渗滤液中的浮渣、颗粒物、塑料等杂质，形成预处理产水，以防止垃圾渗滤液中的杂质进入泵、膜组件等破坏机械装备、刮伤膜表面。

接下来，执行步骤S202，预处理产水进入膜生物反应器2，通过厌氧罐和外置式或者内置式的膜组件组合形成的厌氧膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)对所述预处理产水进行厌氧反应，并通过膜组件去除所述预处理产水中的污泥以形成厌氧产水，通常厌氧产水的水质良好，其COD低于5000mg/L、SS低于100mg/L，呈透明状。

接下来，执行步骤S203，厌氧产水进入脱氨单元3，利用精馏塔和冷凝器等设备脱除厌氧产水中高浓度氨氮，以对所述厌氧产水进行脱氨反应。具体地，向精馏塔中通入蒸汽，使蒸汽与垃圾渗滤液在精馏塔内的塔板上完成汽液传质，使渗滤液中的氨氮以含氨蒸汽的形式进入冷凝器，通过冷凝器可以将含氨蒸汽冷凝为氨水，或通过二氧化碳、硫酸等制作碳酸铵或硫酸铵肥料等，以实现垃圾渗滤液的综合利用。厌氧产水经脱氨单元3处理后形成脱氨产水，其硬度约1000mg/L，氨氮约100-500mg/L。

接下来，向所述脱氨产水中加入酸性物质，以将所述脱氨产水的pH调整至5.0-7.0左右。

接下来，执行步骤S204，利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；所述脱氨产水依次经过反渗透单元和电渗析单元。

pH调整至5.0-7.0的脱氨产水进入反渗透单元的第一反渗透膜，在DTRO设备中利用压力差进行反渗透，将脱氨产水中的离子与溶剂进行分离，在DTRO膜的高压侧得到高离子浓度的DTRO浓缩水，在DTRO膜的低压侧得到低离子浓度的DTRO产水。

为了使所述第一产水的COD、氨氮、总氮、电导等参数可以持续稳定地达到排放标准，可选地，DTRO产水进入反渗透单元的第二反渗透膜，利用卷式反渗透膜5处理得到高离子浓度的RO浓缩水和低离子浓度的RO产水，其中，所述RO产水COD低于40mg/L、氨氮低于15mg/L，产水水质较好，所述RO浓缩水回流至所述DTRO设备中。

接下来，所述RO产水进入设置在所述第二反渗透膜单元的后端的离子交换树脂，以吸附和交换所述RO产水中残留的氨氮。反渗透单元形成的产水经离子交换树脂6处理后，氨氮低至5mg/L，达到排放标准，可以直接排放或进行循环利用。

接下来，高离子浓度的DTRO浓缩水进入电渗析单元，利用过滤膜和离子电渗析膜8将经过所述反渗透单元处理得到的浓缩水中的无机盐进行分离和利用。

上述反渗透单元产生15-20％的浓缩水利用DTNF设备将浓缩水中的有机物和无机盐进行分离。经过DTNF膜7处理得到高离子浓度的DTNF产水和高有机物浓度的DTNF浓缩水，其中DTNF产水的COD一般低于200mg/L，色泽呈清澈状，含有较多的盐分，电导率高。

上述DTNF产水利用离子电渗析膜8进行离子分离，将其中一部分的盐分充分利用以实现资源化，另一部分形成有机物浓水。具体地，离子电渗析膜8通过离子膜与电极板结合，构成2个或多个极室，电极板为与之接触的液体提供得失电子的表面，通过电解水的作用，离子膜可以通过阴阳离子，但是可以阻挡水分子的通过，由于电极板间的阴阳电场作用，使待处理液体中的离子实现定向迁移，最终在阳极室产生盐酸、硫酸等，在阴极室产生氢氧化钠，氢氧化钙等，其中盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙均可以利用，最终实现“变废为宝”，彻底解决垃圾渗滤液膜处理过程中产生的浓水的处理问题。

接下来，执行步骤S205，有机物浓水进入高级氧化单元9，将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀，其中，所述高级氧化单元采用芬顿(Fenton)高级氧化技术。

作为一个实例，经离子电渗析膜8处理后形成的有机物浓水中含有大量的有机物，利用芬顿高级氧化技术，向上述有机物浓水中添加药剂，将其中的有机物氧化，形成沉淀，同时形成氧化产水。其中沉淀的污泥经过后续处理，包括但不限于板框处理后排放；氧化产水再次进行循环处理，例如再次进入反渗透单元，或者再次进入预处理单元。

根据本发明提供的垃圾渗滤液处理装置及其处理方法，通过预处理单元、膜生物反应器、脱氨单元、离子分离单元和高级氧化单元对垃圾渗滤液进行处理，具有应用范围广、系统稳定、处理效率高等优点，进一步，离子分离单元对渗滤液进行浓缩并脱除无机盐，解决了渗滤液处理过程中浓水处理的问题。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，包括：

预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

膜生物反应器，配置为对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

脱氨单元，配置为对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

离子分离单元，配置为利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

高级氧化单元，配置为将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。

2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述离子分离单元包括反渗透单元和电渗析单元，其中，所述反渗透单元配置为对所述脱氨产水进行浓缩以得到浓缩水，所述电渗析单元配置为脱除所述浓缩水中的无机盐。

3.如权利要求2所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述反渗透单元包括第一反渗透膜和/或第二反渗透膜，其中所述第一反渗透膜包括碟管式反渗透膜，所述第二反渗透膜单元包括卷式反渗透膜。

4.如权利要求2所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述电渗析单元包括过滤膜和离子电渗析膜，其中所述过滤膜配置为将所述浓缩水分离为无机盐浓水和有机物浓水，所述离子电渗析膜配置为实现所述无机盐浓水的分离利用。

5.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述预处理单元包括格栅、滤袋和初沉池，以除去所述垃圾渗滤液中的杂质。

6.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述膜生物反应器包括厌氧罐和膜组件。

7.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述脱氨单元包括精馏塔和冷凝器。

8.如权利要求2所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，还包括离子交换树脂，配置为吸附和交换所述反渗透单元形成的产水中的氨氮。

9.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，所述高级氧化单元采用芬顿高级氧化技术。

10.一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

去除垃圾渗滤液中的杂质，以形成预处理产水；

对所述预处理产水进行厌氧反应并去除所述预处理产水中的污泥，以形成厌氧产水；

对所述厌氧产水进行脱氨反应，以形成脱氨产水；

利用离子分离膜对所述脱氨产水进行浓缩并脱除无机盐，以得到有机物浓水；

将所述有机物浓水中的污染物氧化，以产生沉淀。