CN110240342B - 一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水治理领域，尤其涉及一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置和方法。处理装置包含PH调节池(1)、絮凝反应池(2)、沉淀池(3)、砂滤池(5)、超滤系统(8)、一级DT‑RO(13)以及二级DT‑RO(17)、蒸发系统(19)、污泥脱水系统(20)；DT‑RO为碟管式反渗透系统。1)本发明不使用生化处理方法，可不受温度及水质波动影响。2)减轻了膜系统的负荷。3)有利于系统稳定运行。节省人力，易于管理的特点。
Description
技术领域
本发明涉及污水治理领域，尤其涉及一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置和方法。
背景技术
干旱寒冷地区的垃圾渗滤液，由于降雨量小于蒸发量，温度低等原因，与其他地区的垃圾渗滤液指标有很大区别，主要体现为COD、氨氮、TDS、金属等含量较高，微生物营养元素比例失调等。腐殖酸以大分子的胡敏酸为主，稳定性很强，胡敏酸分子边缘的官能团具有吸附无机物和无机复合物的能力。胡敏酸在碱性条件下溶于水，但在酸性条件下可吸收二价阳离子(Ca2+，Mg2+)产生沉淀。
行业内应用广泛的垃圾渗滤液处理技术一般有两种，一种是生化+两级DT-RO处理技术，该工艺自控程度较高，技术风险较低，但由于干旱寒冷地区渗滤液可生化性差，因此处理难度较大，实际应用效果差。另一种是蒸发+EDI离子交换处理工艺，实际应用较为复杂，能耗较高，维护成本较大，后期蒸发罐清洗频次较大，药剂成本高。
发明内容
发明的目的：为了提供一种效果更好的干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置和方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
方案一：
一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置，其特征在于，处理装置包含PH调节池1，所述的PH调节池1通过管道连接着絮凝反应池2，絮凝反应池2通过管道连接着沉淀池3，沉淀池3伸出管道连接着PH回调池4，PH回调池4通过管道连接着砂滤池5，所述的砂滤池5通过管道连接着缓冲水罐一6，缓冲水罐一6连接着保安过滤器一7，保安过滤器一7管道连接着超滤系统8，超滤系统8管道连接着缓冲水罐二9；缓冲水罐二9通过管道连接着换热器一10的进口，换热器一10的出口通过管道连接着保安过滤器二11的进口，保安过滤器二11的出口通过柱塞泵一12连接着一级DT-RO13的进水端，一级DT-RO13的产水端通过管道连接着缓冲水罐三14，一级DT-RO13的浓水端连接着浓水罐18；缓冲水罐三14连接着换热器二15，换热器二15连接着柱塞泵二16的进口端，柱塞泵二16的出水端连接着二级DT-RO17的进水端；二级DT-RO17的产水端通过管道连接着产水池21，浓水端连接着缓冲水罐二9；浓水罐通过提升泵连接着蒸发系统19，蒸发系统19冷凝液出口连接着pH调节池1；沉淀池3管道连接着污泥池22，污泥池22管道连接着压滤机20；DT-RO为碟管式反渗透系统。
方案二：
一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，包含如下步骤，
1)垃圾渗滤液汇集至pH调节池，投加硫酸，调节pH至3～4，胡敏酸可吸收二价阳离子Ca2+、Mg2+产生沉淀，同时碳酸根生成二氧化碳逸出；
2)在絮凝反应池投加混凝剂与絮凝剂，促进渗滤液中的悬浮颗粒和胡敏酸沉淀与水的分离；
3)步骤2)中产生的污泥排至污泥浓缩池，经泵加压后提升至污泥脱水装置泥水分离后，泥饼作为农肥利用或外运处置，压滤液返回调节池循环处理；
4)絮凝沉淀出水进入pH回调池，投加氢氧化钠溶液，调节pH至6～6.5，经泵提升进入砂滤池，去除悬浮固体杂质，防止杂质进入后续超滤系统；砂滤池产水进入缓冲水罐一；砂滤系统利用缓冲水罐一中的水进行反冲洗，反冲洗废水排放至污泥浓缩池；
5)缓冲水罐一中水经泵提升进入超滤系统，利用超滤膜的物理截留功能去除预处理后水中残余的细微颗粒、悬浮物杂质，对后续膜元件起保护作用；超滤出水进入缓冲水罐二，浓水回流至调节池；超滤冲洗产生的浓水回流至调节池循环处理；
6)缓冲水罐二中的超滤出水通过高压泵加压，进入一级碟管式反渗透系统，利用膜元件截留去除水中的绝大部分可溶性盐、有机物、硬度，一级碟管式反渗透系统透过液进入缓冲水罐三，浓水进入浓水罐储存。浓水经泵提升进入蒸发系统进行蒸发干燥结晶，蒸发冷凝液返回调节池循环处理，结晶盐外运处置或回收利用；
7)缓冲水罐三中的一级碟管式反渗透系统产水通过高压泵加压，进入二级碟管式反渗透系统进一步处理，二级碟管式反渗透系统产水进入产水池，作为反渗透系统冲洗水回用，其余部分达标排放；浓水进入缓冲水罐二，返回一级碟管式反渗透系统系统循环处理。
本发明进一步技术方案在于，步骤1)中，调节池中设置搅拌装置，搅拌装置为机械搅拌装置或者空气搅拌装置。
本发明进一步技术方案在于，步骤2)中的絮凝反应池分为反应区和沉淀区，反应区设置机械搅拌装置；使用的混凝剂是无机盐类混凝剂或高分子混凝剂；使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
本发明进一步技术方案在于，步骤3)中提到的加压泵是G型螺杆泵，污泥脱水装置是板框压滤机或叠螺式污泥脱水机中的一种。
本发明进一步技术方案在于，步骤4)中的砂滤池采用土建池体或一体化设备。
本发明进一步技术方案在于，步骤5)使用的超滤是管式超滤，每套系统配备一台原水泵和一台循环泵，产水率至少为90％。
本发明进一步技术方案在于，步骤6)步骤7)中的为碟管式反渗透系统系统加压的高压泵为柱塞泵，每台柱塞泵后边都设有减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。
本发明进一步技术方案在于，步骤7)中用到的蒸发系统的蒸发方式选择MVR、MED蒸发方式中的一种。
采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：
1)本发明不使用生化处理方法，可不受温度及水质波动影响。
2)预处理采用投加酸的方式调节进水pH值至酸性，胡敏酸结合钙离子产生沉淀，被大量去除，同时去除了硬度，减轻了膜系统的负荷，延长膜系统的清洗周期。沉淀得到以胡敏酸为主的腐殖酸，经脱水后可作为农肥回用。
3)在酸性条件下，同时可有效去除碳酸根，降低蒸发主反应器中结垢离子，延长换热管结垢时间。由于结垢阴离子降低，外排浓缩液2价阳离子浓度明显升高，有利于系统稳定运行。
4)本发明具有设备体积小、占地小，不产生二次污染，投资费用省，自动化程度高，节省人力，易于管理的特点。
附图说明
为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
图1为发明连接结构示意图；
图2为发明工艺流程示意图；
图3为实施例一的项目进出水主要指标及水量；
其中：1.PH调节池；2.絮凝反应池；3.沉淀池；4.PH回调池；5.砂滤池；6.缓冲水罐一；7.保安过滤器一；8.超滤系统；9.缓冲水罐二；10.换热器一；11.保安过滤器二；12.柱塞泵一；13.一级DT-RO；14.缓冲水罐三；15.换热器二；16.柱塞泵二；17.二级DT-RO；18.浓水罐；19.蒸发系统；20.压滤机；21.产水池；22.污泥池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中的连接多是通过管道连接起来。
本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。
实施例一：
新疆某生活垃圾填埋场渗滤液处理项目，COD值平均7000mg/L以上，TDS值30000mg/L以上，硬度主要以Mg2+为主，Ca2+较低，总硬度大于1500mg/L，日处理量100m3/d，对其处理包括以下步骤：
1)垃圾渗滤液汇集至pH调节池，调节池内设pH在线监测系统，与加酸泵连锁，投加硫酸，控制调节池内pH为3～4，利用空气搅拌装置对渗滤液进行充分搅拌；
2)絮凝反应池分为反应区和沉淀区，在反应区投加混凝剂和絮凝剂，充分搅拌并沉淀，产生的沉淀污泥进入污泥浓缩池；絮凝反应时间为15～30分钟，沉淀区表面负荷宜为1.5m3/(m2·h)；沉淀物主要成分为吸收了二价阳离子(Ca2+，Mg2+)的胡敏酸沉淀；
3)沉淀出水进入pH回调池，调节pH至6.5左右，经提升进入砂滤罐，除掉100μm以上悬浮物，砂滤罐采用气水反冲洗，反洗水源采用砂滤系统系统产水，反洗废水进入调节池循环处理。
4)砂滤罐产水进入缓冲水罐1，经提升进入管式超滤系统，利用UF膜的物理截留功能去除预处理后水中残余的细微颗粒、悬浮物等杂质，对后续膜元件起保护作用。系统配备2支8寸管式超滤膜，1台原水泵，1台循环泵。过滤出水的流速有明显的下降并低于预先设定的数值(大约低于正常通量的20％－30％)，对膜进行化学清洗，化学清洗周期一般为2～8周。
超滤出水进入缓冲水罐2，浓水回流至调节池。超滤冲洗产生的废水回流至调节池循环处理；
5)缓冲罐2中的渗滤液经过增压泵加压，通过保安过滤器后，由柱塞泵泵入一级DT-RO系统，由计量泵向系统内投加阻垢剂，投加量约为3～5ppm。一级DT-RO浓水进入蒸发系统进行蒸发结晶，蒸发冷凝液返回调节池循环处理，结晶盐外运处置或回收利用。一级DT-RO产水进入缓冲水罐3；
6)缓冲罐3中的渗滤液经过增压泵进入柱塞泵，由柱塞泵泵入二级DT-RO系统，浓水返回缓冲罐2，产水进入产水池，作为膜系统清洗水源，多余水量排放。
表1本项目进出水主要指标及水量
| 类别 | 水量(m3/d) | 全盐(mg/L) | COD(mg/L) | 总氮(mg/L) |
| 原水 | 100 | 30000 | 7000 | 2500 |
| 浓水 | 40 | 75000 | 17500 | 6400 |
| 产水 | 60 | 130 | 30 | 10 |
总的来说，本方案的实现如下：
1)垃圾渗滤液汇集至pH调节池，投加硫酸，调节pH至3～4，胡敏酸可吸收二价阳离子(Ca2+，Mg2+)产生沉淀，同时碳酸根生成二氧化碳逸出。
2)在絮凝反应池投加混凝剂与絮凝剂，促进渗滤液中的悬浮颗粒和胡敏酸沉淀与水的分离；
3)步骤2)中产生的污泥排至污泥浓缩池，经泵加压后提升至污泥脱水装置泥水分离后，泥饼作为农肥利用或外运处置，压滤液返回调节池循环处理；
4)絮凝沉淀出水进入pH回调池，投加氢氧化钠溶液，调节pH至6～6.5，经泵提升进入砂滤池，去除悬浮固体杂质，防止杂质进入后续超滤系统。砂滤池产水进入缓冲水罐1；砂滤系统利用缓冲水罐1中的水进行反冲洗，反冲洗废水排放至污泥浓缩池；
5)缓冲水罐1中水经泵提升进入超滤系统，利用超滤膜的物理截留功能去除预处理后水中残余的细微颗粒、悬浮物等杂质，对后续膜元件起保护作用。超滤出水进入缓冲水罐2，浓水回流至调节池。超滤冲洗产生的浓水回流至调节池循环处理；
6)缓冲水罐2中的超滤出水通过高压泵加压，进入一级碟管式反渗透(DT-RO)系统，利用膜元件截留去除水中的绝大部分可溶性盐、有机物、硬度等，一级DT-RO系统透过液进入缓冲水罐3，浓水进入浓水罐储存，经泵提升进入蒸发系统进行蒸发干燥结晶，蒸发冷凝液返回调节池循环处理，结晶盐外运处置或回收利用。
7)缓冲水罐3中的一级DT-RO产水通过高压泵加压，进入二级DT-RO进一步处理，二级DT-RO产水进入产水池，作为反渗透系统冲洗水回用，其余部分达标排放；浓水进入缓冲水罐2，返回一级DT-RO系统循环处理。
具体地，步骤1)中，调节池中设置搅拌装置，搅拌装置可以是机械搅拌或者空气搅拌；
步骤2)中的絮凝反应池分为反应区和沉淀区，反应区设置机械搅拌装置。使用的混凝剂可以是无机盐类混凝剂或高分子混凝剂；使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺；
步骤3)中提到的加压泵是G型螺杆泵，污泥脱水装置可以是板框压滤机或叠螺式污泥脱水机中的一种；
步骤4)中的砂滤池可以采用土建池体或一体化设备。
步骤5)使用的超滤是管式超滤，每套系统配备一台原水泵和一台循环泵，产水率至少为90％；
步骤6)步骤7)中为DT-RO系统加压的高压泵为柱塞泵，每台柱塞泵后边都设有减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力；
步骤7)中的DT-RO系统，可根据实际出水要求选择一级或二级处理；
步骤7)中用到的蒸发系统，根据实际需要可以选择MVR、MED等蒸发方式。
开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。
1)本发明不使用生化处理方法，可不受温度及水质波动影响。
| 适宜温度(℃) | BOD5/COD | C:N:P | |
| 生化法 | 15～35 | ＞0.3 | 100:5:1 |
| 本发明 | ≤45 | 不受限制 | 不受限制 |
2)预处理采用投加酸的方式调节进水pH值至酸性，胡敏酸结合钙离子产生沉淀，被大量去除，同时去除了硬度，减轻了膜系统的负荷，延长膜系统的清洗周期。沉淀得到以胡敏酸为主的腐殖酸，经脱水后可作为农肥回用。
反应方程式如下：
R+Ca2+→RCa↓
R+Mg2+→RMg↓
3)在酸性条件下，同时可有效去除碳酸根，降低蒸发主反应器中结垢离子，延长换热管结垢时间。由于结垢阴离子降低，外排浓缩液2价阳离子浓度明显升高，有利于系统稳定运行。
反应方程式如下：
2H++CO3 2-→H2O+CO2↑
4)本发明具有设备体积小、占地小，不产生二次污染，投资费用省，自动化程度高，节省人力，易于管理的特点。
以100吨/日垃圾渗滤液计：
以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还可以是一种新型环保结构和净化方法。图中未示出部分细节。
需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，
采用一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理装置，处理装置包含pH调节池（1），所述的pH调节池（1）通过管道连接着絮凝反应池（2），絮凝反应池（2）通过管道连接着沉淀池（3），沉淀池（3）伸出管道连接着pH回调池（4），pH回调池（4）通过管道连接着砂滤池（5），所述的砂滤池（5）通过管道连接着缓冲水罐一（6），缓冲水罐一（6）连接着保安过滤器一（7），保安过滤器一（7）管道连接着超滤系统（8），超滤系统（8）管道连接着缓冲水罐二（9）；缓冲水罐二（9）通过管道连接着换热器一（10）的进口，换热器一（10）的出口通过管道连接着保安过滤器二（11）的进口，保安过滤器二（11）的出口通过柱塞泵一（12）连接着一级DT-RO（13）的进水端，一级DT-RO（13）的产水端通过管道连接着缓冲水罐三（14），一级DT-RO（13）的浓水端连接着浓水罐（18）；缓冲水罐三（14）连接着换热器二（15），换热器二（15）连接着柱塞泵二（16）的进口端，柱塞泵二（16）的出水端连接着二级DT-RO（17）的进水端；二级DT-RO（17）的产水端通过管道连接着产水池（21），浓水端连接着缓冲水罐二（9）；浓水罐通过提升泵连接着蒸发系统（19），蒸发系统（19）冷凝液出口连接着pH调节池（1）；沉淀池（3）管道连接着污泥池（22），污泥池（22）管道连接着压滤机（20）；DT-RO为碟管式反渗透系统；
包含如下步骤，
1）垃圾渗滤液汇集至pH调节池，投加硫酸，调节pH至3~4，胡敏酸可吸收二价阳离子Ca2 +、Mg2+产生沉淀，同时碳酸根生成二氧化碳逸出；
2）在絮凝反应池投加混凝剂与絮凝剂，促进渗滤液中的悬浮颗粒和胡敏酸沉淀与水的分离；
3）步骤2）中产生的污泥排至污泥浓缩池，经泵加压后提升至污泥脱水装置泥水分离后，泥饼作为农肥利用或外运处置，压滤液返回调节池循环处理；
4）絮凝沉淀出水进入pH回调池，投加氢氧化钠溶液，调节pH至6~6.5，经泵提升进入砂滤池，去除悬浮固体杂质，防止杂质进入后续超滤系统；砂滤池产水进入缓冲水罐一；砂滤系统利用缓冲水罐一中的水进行反冲洗，反冲洗废水排放至污泥浓缩池；
5）缓冲水罐一中水经泵提升进入超滤系统，利用超滤膜的物理截留功能去除预处理后水中残余的细微颗粒、悬浮物杂质，对后续膜元件起保护作用；超滤出水进入缓冲水罐二，浓水回流至调节池；超滤冲洗产生的浓水回流至调节池循环处理；
6）缓冲水罐二中的超滤出水通过高压泵加压，进入一级碟管式反渗透系统，利用膜元件截留去除水中的绝大部分可溶性盐、有机物、硬度，一级碟管式反渗透系统透过液进入缓冲水罐三，浓水进入浓水罐储存，经泵提升进入蒸发系统进行蒸发干燥结晶，蒸发冷凝液返回调节池循环处理，结晶盐外运处置或回收利用；
7）缓冲水罐三中的一级碟管式反渗透系统产水通过高压泵加压，进入二级碟管式反渗透系统进一步处理，二级碟管式反渗透系统产水进入产水池，作为反渗透系统冲洗水回用，其余部分达标排放；浓水进入缓冲水罐二，返回一级碟管式反渗透系统循环处理。
2.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤1）中，调节池中设置搅拌装置，搅拌装置为机械搅拌装置或者空气搅拌装置。
3.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤2）中的絮凝反应池分为反应区和沉淀区，反应区设置机械搅拌装置；使用的混凝剂是无机盐类混凝剂或高分子混凝剂；使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
4.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤3）中提到的加压泵是G型螺杆泵，污泥脱水装置是板框压滤机或叠螺式污泥脱水机中的一种。
5.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤4）中的砂滤池采用土建池体或一体化设备。
6.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤5）使用的超滤是管式超滤，每套系统配备一台原水泵和一台循环泵，产水率至少为90%。
7.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤6）步骤7）中的为碟管式反渗透系统加压的高压泵为柱塞泵，每台柱塞泵后边都设有减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。
8.如权利要求1所述的一种干旱寒冷地区垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤7）中用到的蒸发系统的蒸发方式选择MVR、MED蒸发方式中的一种。
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