CN110510778B - 一种垃圾渗滤液预处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液预处理方法，包括以下步骤：S1：利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制垃圾渗滤液的ORP电位；S2：利用混凝剂使经步骤S1处理后的垃圾渗滤液发生混凝沉淀反应；以及S3：将经步骤S2处理后的垃圾渗滤液送入膜处理系统进行过滤。通过改进药剂对垃圾渗滤液进行改性处理，去除垃圾渗滤液的硫化氢，并通过混凝沉淀反应将垃圾渗滤液中的高浓度悬浮物和单质硫去除，并降低COD含量，最后通过管式超滤膜进行过滤并保证管式超滤膜具有较高的运行通量。

Description

一种垃圾渗滤液预处理方法及装置

技术领域

本发明属于垃圾渗滤液处理领域，具体涉及一种垃圾渗滤液预处理方法及装置。

背景技术

目前国内垃圾一般采用混合收集和混合填埋的方式，垃圾组份复杂多变，而且受填埋物种类、填埋方法、填埋场规模、填埋周期以及天气变化等各种因素的影响，各地区垃圾渗滤液的性质变化范围较大，尤其是在降水量大的地区，由于降雨时大量雨水的冲刷将填埋场内的污染物被雨水淋洗出来使渗滤液水质恶化。

垃圾渗滤液中的有COD和BOD₅含量高、氨氮浓度高、可生化性变差且较难处理等特点。因此目前国内一些小型的填埋场渗滤液处理设施大多采用全膜法处理即DTRO处理，但由于渗滤液调节池大多已覆膜，导致渗滤液处于厌氧状态，水中悬浮物胶体较多，而且水中含有大量的溶解性H₂S，严重的影响DTRO设备的预处理及最终产水的水质，随着水质不断变差，一些DTRO预处理系统处理瘫痪状态，且产水端COD容易超标，因此，迫切需要开发一种可行有效的预处理工艺，解决渗滤液进水悬浮物胶体含量高，能让后续膜系统正常运行的办法。

目前常规的DTRO工艺预处理方式大多采用“多介质过滤+砂滤+滤芯”，该预处理工艺在预处理悬浮物浓度较低的渗滤液时可以使用，但是碰到悬浮胶体多且水质厌氧情况下，垃圾渗滤液中的高悬浮物及高有机物容易导致DTRO设备的预处理系统砂滤的沙子板结，滤芯更换频繁，砂滤或滤芯容易短时间内堵死，导致后续的DTRO设备没办法正常开机，而且由于现在大多数渗滤液调节池都采用覆膜，导致渗滤液处于极度厌氧，水中硫化氢的含量加高，在采用DTRO处理时，硫化氢容易透过膜，导致产水变白，COD超标，而且部分硫单质在膜表面析出，严重污染了膜系统，导致膜系统产水率直线下降，从而使DTRO设备在渗滤液处理领域失去了其快速稳定产水的优势。因此，需要有合适的预处理方式解决垃圾渗滤液原水中硫化氢及悬浮物胶体含量高等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种垃圾渗滤液预处理方法及装置，以解决垃圾渗滤液悬浮物和硫化氢浓度高，影响DTRO设备正常运行及产水达标等问题。

第一方面，本申请的实施例提出了一种垃圾渗滤液预处理方法，包括以下步骤：

S1：利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制垃圾渗滤液的ORP电位；

S2：利用混凝剂使经步骤S1处理后的垃圾渗滤液发生混凝沉淀反应；以及

S3：将经步骤S2处理后的垃圾渗滤液送入膜处理系统进行过滤。

进一步地，还包括将步骤S3过滤后产生的浓水送入步骤S2中进行混凝沉淀反应，将步骤S3过滤后产生的产水进行深度处理。步骤S3过滤后的浓水循环进一步进行混凝沉淀，有效降低垃圾渗滤液的悬浮物胶体和单质硫的含量。

更进一步地，步骤S1中的ORP电位控制在-50～150mV。在此电位下ORP改性药剂可以有效去除垃圾渗滤液中的H₂S。

更进一步地，改性药剂包括双氧水或者臭氧。改性药剂具有氧化性，可以将H₂S氧化成单质硫。

更进一步地，步骤S2中加入混凝剂后调节pH值范围在9～10。pH在此范围内可以改变水中有机物胶体的荷电性质，去除大量悬浮物胶体和COD。

更进一步地，混凝剂包括生石灰或石灰乳。混凝剂用于吸附改性反应析出的硫单质，同时去除大量悬浮物胶体和COD。

更进一步地，膜处理系统包括管式超滤膜。垃圾渗滤液经过改性处理和混凝沉淀，极大降低了有机物对管式超滤膜的污染，可以保证管式超滤膜能够在较高的通量运行。

第二方面，本发明的实施例还提出一种垃圾渗滤液预处理装置，包括：

第一反应器，用于利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制垃圾渗滤液的ORP电位；

第二反应器，用于利用混凝剂使第一反应器处理后的垃圾渗滤液进行混凝沉淀；

膜处理系统，用于对第二反应器处理后的垃圾渗滤液进行过滤；

垃圾渗滤液被送入第一反应器，第一反应器处理后的垃圾渗滤液被送入第二反应器，第二反应器处理后的垃圾渗滤液被送入膜处理系统，膜处理系统产生的浓水被送入第二反应器，膜处理系统产生的产水被送去进行深度处理。

进一步地，第一反应器中投入的改性药剂包括含双氧水或者臭氧。

更进一步地，第一反应器中的ORP电位范围控制在-50～150mV。

更进一步地，第二反应器中投入的混凝剂包括生石灰或石灰乳。

更进一步地，第二反应器的pH值范围控制在9～10。

更进一步地，膜处理系统包括管式超滤膜。

本申请的实施例通过改性反应和混凝沉淀反应对垃圾渗滤液中的高浓度悬浮物胶体和硫化氢进行处理，将硫化氢氧化成单质硫，有效改善DTRO设备的进水水质，在渗滤液处理领域具备替代生化处理工艺的可能性。再经过混凝沉淀反应后，细小的胶体颗粒和单质硫被包裹吸附形成较大的颗粒，能够有效去除垃圾渗滤液中的高浓度悬浮物胶体和单质硫，并保证产水COD能够达标。最后在管式超滤膜过滤后达到泥水分离，首次将管式超滤膜直接运用在垃圾渗滤液原水的预处理过程中。由于垃圾渗滤液经过改性反应和混凝沉淀反应后极大地降低有机物对管式超滤膜的污染，保持管式超滤膜能够在较高的通量下运行，改变了在高COD条件下管式超滤膜运行通量低的劣势。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是本发明的实施例的垃圾渗滤液预处理方法的流程图；

图2是本发明的实施例的垃圾渗滤液预处理装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图1对本发明作详细的介绍，本发明的一个实施例中提出了一种垃圾渗滤液预处理方法，包括以下步骤：

S1：利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制垃圾渗滤液的ORP电位；

S2：利用混凝剂使经步骤S1处理后的垃圾渗滤液发生混凝沉淀反应；以及

S3：将经步骤S2处理后的垃圾渗滤液送入膜处理系统进行过滤。

在具体的实施例中，还包括将步骤S3过滤后产生的浓水送入步骤S2中进行混凝沉淀反应，将步骤S3过滤后产生的产水进行深度处理。步骤S3过滤后的浓水悬浮物浓度高，因此继续回流至步骤S2中进一步进行混凝沉淀反应，同时步骤S2中具有泥斗可以进行排泥，避免混凝沉淀反应后产生沉淀堆积。步骤S3过滤后产生的产水已经将高浓度悬浮物胶体和H₂S去除，并且降低的垃圾渗滤液原水的COD，因此可以直接进行DTRO处理，可以保证DTRO设备快速稳定的产水。

在具体的实施例中，膜处理系统包括管式超滤膜。垃圾渗滤液经过改性处理和混凝沉淀，极大降低了有机物对管式超滤膜的污染，可以保证管式超滤膜能够在较高的通量运行。常规水质条件下由于管式超滤膜的耐受有机物浓度较低的特点，管式超滤膜系统一般不直接用于垃圾渗滤液原水的处理上。本申请的实施例采用的工艺流程垃圾渗滤液经过改性反应和混凝沉淀反应后水中的硫化物被氧化成硫单质析出，而且经过混凝沉淀反应后，细小的胶体颗粒及硫单质被包裹吸附形成较大的颗粒，由于pH控制在偏碱性条件下，改变了有机物及膜表面的带电性能，增大了有机物与膜表面的排斥力，极大的降低了有机物对管式超滤膜的污染，保持管式超滤膜仍然能够在较高的通量运行，改变了高COD条件下管式超滤运行通量低的劣势，因此可以直接进入管式超滤膜系统进行处理，在管式超滤膜过滤后达到泥水分离。在优选的实施例中，管式超滤膜截留分子量为100000，运行压力不大于7bar，耐受pH为1-13。

实施例一

在上述步骤的基础上，在步骤S1中加入双氧水作为改性药剂，并通过改变双氧水的投加量(体积比)来控制垃圾渗滤液中的ORP电位以氧化垃圾渗滤液中的硫化物，硫化物主要是H₂S。在此过程中，加入石灰乳控制步骤S2的pH值在9，结果如表1所示。

表1 ORP电位和改性药剂投加量对硫化物含量的影响

在步骤S1中通过加入改性药剂控制步骤S1中的ORP电位以将垃圾渗滤液中的H₂S氧化成单质硫，并且有利于后续混凝沉淀反应的进行。由表1可知，在优选的实施例中，步骤S1中的ORP电位控制在-50～150mV，在此ORP电位下改性药剂可以有效去除垃圾渗滤液中的H₂S，将垃圾渗滤液中的硫化物去除得最彻底，同时可以析出大量的单质硫。ORP电位为氧化还原电位，用于表征介质氧化性或还原性的相对程度，可以直接通过ORP复合电极和mv计测量得到。当ORP电位为200mV，虽然同样可以将垃圾渗滤液中的硫化物全部去除，但是双氧水投加量太多，会造成成本增加，因此步骤S1中的ORP电位优选控制在-50～150mV。

在本实施例中，改性药剂包括含双氧水或者臭氧。改性药剂具有氧化性，可以将H₂S氧化成单质硫，提前将H₂S在预处理端氧化去除掉，有利于保证后续DTRO处理的效率。在优选的实施例中，改性药剂选择双氧水，发生的反应方程式为：H₂S+H₂O₂＝2H₂O+S，可以有效去除垃圾渗滤液中的硫化物。当然改性药剂还可以选择具有一定氧化性的氧化剂，如臭氧。只要可以将垃圾渗滤液中的硫化物氧化成单质硫的均可以作为改性药剂对垃圾渗滤液进行改性预处理，并且通过改变改性药剂的添加量可以有效控制垃圾渗滤液的ORP电位，通过ORP电位进行表征控制改性反应的进行程度。氧化性特别强的氧化剂容易将垃圾渗滤液中的硫化物氧化成更高价态的二氧化硫，但是氧化性特别强的氧化剂成本会很高，而且不利于后续的膜系统处理。如果加入含氯氧化剂，含氯氧化剂会和氨氮反应，不仅加药量会特别大，对后续膜处理稳定性会有影响。在此过程中，氧化剂的选择非常重要，只需要将垃圾渗滤液中的硫化氢氧化成单质硫，通过将单质硫与其他大量悬浮物胶体进行混凝沉淀，双氧水和臭氧能够有效去除垃圾渗滤液中的高悬浮物和大量COD，并且保证后续膜处理的过滤稳定性，另外一方面，加入双氧水还能起到杀菌消毒作用，可以避免细菌对膜组件的污染。

实施例二

在上述步骤的基础上，步骤S1中的改性药剂选择双氧水，并控制ORP电位在0mV。

表2 pH值对膜处理稳定通量的影响

ORP电位	pH值	超滤膜稳定通量(LMH)
			0	8.5	60
0	9	78
			0	9.5	80
0	10	80
			0	10.5	82

在优选的实施例中，步骤S2中加入混凝剂后调节pH值范围在9～10。当pH在此范围内时可以有效改变水中有机物胶体的荷电性质，去除大量悬浮物胶体和COD。同时保证后续超滤膜系统具有较高的稳定通量，保持在78～80LMH。当pH值小于9时悬浮物胶体的混凝沉淀反应不彻底，垃圾渗滤液的COD含量较高，导致后续超滤膜系统的稳定通量处于较低的水平。当pH值高于10时会导致混凝剂的投加量增大，因此成本会升高，因此，步骤S2中加入混凝剂后调节pH值范围优选在9～10。混凝剂用于吸附改性反应析出的硫单质，同时去除大量悬浮物胶体和COD。在优选的实施例中，混凝剂包括生石灰或石灰乳。混凝沉淀反应包括氢氧化钙与碳酸根或碳酸氢根的反应，以及氢氧根离子与一些重金属离子的反应，因此混凝沉淀反应生成细小的胶体颗粒，并吸附改性反应生成的单质硫，同时去除大量的悬浮物胶体及部分COD，使得步骤S2反应之后的产水能够保证管式超滤膜系统的高通量运行，以及后续DTRO处理的进水要求，解决其产水COD超标等问题。

另外，如图2所示，本发明的实施例还提出一种垃圾渗滤液预处理装置，包括：第一反应器1，用于利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制垃圾渗滤液的ORP电位；第二反应器2，用于利用混凝剂使第一反应器1处理后的垃圾渗滤液进行混凝沉淀；膜处理系统3，用于对第二反应器2处理后的垃圾渗滤液进行过滤；垃圾渗滤液被送入第一反应器1，第一反应器1处理后的垃圾渗滤液被送入第二反应器2，第二反应器2处理后的垃圾渗滤液被送入膜处理系统3，膜处理系统3产生的浓水被送入第二反应器2，膜处理系统3产生的产水被送去进行深度处理。在优选的实施例中，深度处理选择DTRO处理，在其他可选的实施例中还可以选择其他深度处理方式。

第一反应器1连接有改性药剂投加设备4，用于精确控制改性药剂的投加量，并且第一反应器1内设置有ORP电位监控装置，可以实时监控第一反应器1内的垃圾渗滤液的ORP电位。第二反应器2连接有混凝剂投加设备5，第二反应器2内设置有pH计，因此可以精确控制混凝剂的投加量以及第二反应器2内垃圾渗滤液的pH值。

在优选的实施例中，第一反应器1中投入的改性药剂包括含双氧水或者臭氧。第一反应器1中的ORP电位范围控制在-50～150mV。

在优选的实施例中，第二反应器2中投入的混凝剂包括生石灰或石灰乳。并且通过控制混凝剂的投加量将第二反应器2的pH值范围控制在9～10。

在优选的实施例中，膜处理系统3包括管式超滤膜。通过管式超滤膜对第二反应器2处理后的垃圾渗滤液进行过滤，并且经过第一反应器1和第二反应器2的反应处理后垃圾渗滤液可以使管式超滤膜保持较高的运行通量。

本申请的实施例通过改性反应和混凝沉淀反应对垃圾渗滤液中的高浓度悬浮物胶体和硫化氢进行处理，将硫化氢氧化成单质硫，有效改善DTRO设备的进水水质，在渗滤液处理领域具备替代生化处理工艺的可能性。再经过混凝沉淀反应后，能够有效去除垃圾渗滤液中的高浓度悬浮物胶体和单质硫，并保证产水COD能够达标。最后在管式超滤膜过滤后达到泥水分离，首次将管式超滤膜直接运用在垃圾渗滤液原水的预处理过程中。由于垃圾渗滤液经过改性反应和混凝沉淀反应后极大地降低有机物对管式超滤膜的污染，保持管式超滤膜能够在较高的通量下运行，改变了在高COD条件下管式超滤膜运行通量低的劣势。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种垃圾渗滤液预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制所述垃圾渗滤液的ORP电位，所述ORP电位控制在-50 ~ 150 mV，所述改性药剂包括双氧水或者臭氧；

S2：利用混凝剂使经所述步骤S1处理后的垃圾渗滤液发生混凝沉淀反应，所述步骤S2中加入混凝剂后调节pH值范围在9 ~ 10，所述混凝剂包括生石灰或石灰乳；以及

S3：将经所述步骤S2处理后的所述垃圾渗滤液送入膜处理系统进行过滤，将所述步骤S3过滤后产生的浓水送入所述步骤S2中进行混凝沉淀反应，所述膜处理系统包括管式超滤膜。

2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液预处理方法，其特征在于，将所述步骤S3过滤后产生的产水进行深度处理。

3.一种垃圾渗滤液预处理装置，其特征在于，包括：

第一反应器，用于利用改性药剂对接收的垃圾渗滤液进行处理以控制所述垃圾渗滤液的ORP电位，所述ORP电位控制在-50 ~ 150 mV，所述第一反应器中投入的改性药剂包括双氧水或者臭氧；

第二反应器，用于利用混凝剂使所述第一反应器处理后的所述垃圾渗滤液进行混凝沉淀，所述第二反应器的pH值范围控制在9 ~ 10，所述第二反应器中投入的混凝剂包括生石灰或石灰乳；

膜处理系统，用于对所述第二反应器处理后的所述垃圾渗滤液进行过滤，所述膜处理系统包括管式超滤膜；

所述垃圾渗滤液被送入所述第一反应器，所述第一反应器处理后的所述垃圾渗滤液被送入第二反应器，所述第二反应器处理后的所述垃圾渗滤液被送入膜处理系统，所述膜处理系统产生的浓水被送入所述第二反应器，所述膜处理系统产生的产水被送去进行深度处理。

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