CN110818177A - 一种垃圾渗滤液处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾渗滤液处理系统，包括:预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质；生化处理单元，配置为去除所述垃圾渗滤液中的有机物和氨氮；深度处理单元，配置为分离所述垃圾渗滤液中的盐分，以生成浓水；浓水处理单元，配置为完全去除所述浓水。根据本发明提供的垃圾渗滤液处理系统，首先通过生化处理单元去除垃圾渗滤液中的有机物和氨氮，然后通过深度处理单元处理垃圾渗滤液中以生成浓水，再通过浓水处理单元以蒸发和/或焚烧的方式完全去除所述浓水，实现了垃圾渗滤液的全量处理和浓水的零排放。

Description

一种垃圾渗滤液处理系统
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系统。
背景技术
垃圾焚烧发电是近年来一种新的城市垃圾处理方式。垃圾焚烧厂在对垃圾进行焚烧前必须将新鲜垃圾在垃圾储坑中储存3-7天进行发酵熟化，以达到沥产水份、提高热值的目的，才能保证后续焚烧炉的正常运行，储存过程中的沥出液即为焚烧厂垃圾渗滤液。由于我国生活垃圾分类制度不完善，生活垃圾中混入厨余垃圾、工业垃圾、建筑垃圾等行业垃圾，导致垃圾渗滤液产生量大、水质成分复杂、污染物浓度高、环境危害大。
目前垃圾渗滤液主流处理工艺采用“上流式厌氧污泥床反应器 (Up-flowAnaerobic Sludge Bed/Blanket，UASB)+厌氧好氧工艺 (Anaerobic Oxic，A/O)+超滤(UF)+纳滤(NF)+反渗透(RO)”或者“UASB+A/O+UF+管式超滤(TUF)+RO”处理工艺，回收率约为50％-70％，其浓水多采用碟管式反渗透(Disc tube reverse osmosis，DTRO)处理，总体回收率约60％-85％，但上述处理工艺的系统运行和膜更换费用较高，剩余的浓水量较大，且剩余的15％-40％的浓水盐和COD更高，直接用于蒸发会导致蒸发严重结垢、污堵。 DTRO可将污染物一起浓缩，但不能将有机物与盐分分离。高有机物会影响蒸发过程中结晶的形成，高硬度会导致浓水蒸发中换热器换热列管结垢。
因此，有必要提出一种新的垃圾渗滤液处理系统，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系统，包括依次设置的：
预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质；
生化处理单元，配置为去除所述垃圾渗滤液中的有机物和氨氮；
深度处理单元，配置为分离所述垃圾渗滤液中的盐分，以生成浓水；
浓水处理单元，配置为完全去除所述浓水。
进一步，所述生化处理单元包括依次设置的：
内外循环厌氧反应器，配置为降解所述垃圾渗滤液中的有机物；
A/O单元，配置为进行反硝化反应和硝化反应。
进一步，所述深度处理单元包括：
调节池，配置为调节所述垃圾渗滤液的pH；
电渗析装置，配置为进行电渗析以生成盐分较高的第一浓水和盐分较低的电渗析产水。
进一步，所述垃圾渗滤液处理系统还包括：
膜分离单元，配置为利用膜分离技术将所述垃圾渗滤液分离为浓度不同的两部分。
进一步，所述膜分离单元包括：超滤装置，配置对所述生化处理单元的产水进行固液分离，生成的上清液进入所述深度处理单元进一步处理。
进一步，所述膜分离单元包括：纳滤装置，配置为对所述深度处理单元的产水进行分离，以生成纳滤产水和纳滤浓水。
进一步，所述膜分离单元包括：物料膜，配置为对所述纳滤浓水进一步浓缩以生成第二浓水。
进一步，所述浓水处理单元包括：蒸发器，配置为完全蒸发所述第一浓水中的水分，生成固态盐分，以完全去除所述第一浓水。
进一步，所述浓水处理单元包括：焚烧炉，配置为焚烧所述第二浓水，以完全去除所述第二浓水。
根据本发明提供的垃圾渗滤液处理系统，首先通过生化处理单元去除垃圾渗滤液中的有机物和氨氮，然后通过深度处理单元处理垃圾渗滤液中以生成浓水，再通过浓水处理单元以蒸发和/或焚烧的方式完全去除所述浓水，实现了垃圾渗滤液的全量处理和浓水的零排放。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为本发明的一种垃圾渗滤液处理系统的示意图。
附图标记
1、预处理单元 2、内外循环厌氧反应器
3、缺氧反应器 4、好氧反应器
5、超滤装置 6、调节池
7、电渗析装置 8、蒸发器
9、纳滤装置 10、物料膜
11、焚烧炉
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。
针对现有技术中垃圾渗滤液浓水量大，无法通过简易蒸发达到零排放的问题，本发明提供了一种垃圾渗滤液处理系统，如图1所示，包括依次设置的：
预处理单元1，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质；
生化处理单元，配置为去除所述垃圾渗滤液中的有机物和氨氮；
深度处理单元，配置为分离所述垃圾渗滤液中的盐分，生成浓水；
浓水处理单元，配置为完全去除所述浓水。
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，所述生化处理单元包括内外循环厌氧反应器2，配置为降解所述垃圾渗滤液中的有机物。
示例性地，内外循环(Inter&Outer Circulation，IOC)厌氧反应器2主要由底部配水系统、第一反应室、第一层三相分离器、第二反应室、第二层三相分离器、气水分离器、内循环系统、外循环系统、排泥系统、沼气系统组成。IOC厌氧反应器的工作原理为：污水进入IOC厌氧反应器的底部进行均匀布水，与反应器底部污泥充分接触进行生物化学反应，降解有机污染物；反应后生成的沼气随进水、污泥一起沿反应器上升，经过第一层三相分离器时，大量沼气被收集，部分有机污泥也被拦下，重新返回到第一反应室；污水则继续上升进入第二反应室进行精处理，精处理后经第二层三相分离器分离后，同理，气、固、液被第二层三相分离器分离，产水进入下一个处理系统。被第一层三相分离器分离和第二层三相分离器的沼气夹带着水汽沿着上升管进入气水分离器，经过气水分离器后，沼气被引出反应器进行综合利用，被沼气带上的水汽则回流到反应器底部形成内循环以提高第一反应室的上升流速。反应过程中收集的沼气可以实现资源化利用，产生的剩余污泥则通过排泥系统排出。
作为一个实例，所述预处理产水进入所述内外循环厌氧反应器2 中反应，生成IOC厌氧产水。
示例性地，所述生化处理单元还包括A/O单元，配置为进行反硝化反应和硝化反应。进一步，所述A/O单元包括缺氧反应器3和好氧反应器4。
示例性地，A/O单元是指利用缺氧(Anoxic)-好氧(Oxic)工艺进行污水处理的单元。A/O单元将污水处理分成两个阶段，首段为缺氧段 (Anoxic)，后段为好氧段(Oxic)。在缺氧段，控制反应器中的溶解氧浓度低于0.2mg/L，通过厌氧-缺氧反应，将污水中的有机物分解成有机酸，大分子的有机物分解成小分子的有机物，悬浮不溶性的有机物部分转化成可溶性的有机物，这样可以有效的提高污水后段的生化性，同时在缺氧段将进行厌氧反硝化反应和释磷反应。在好氧段，控制反应器中的溶解氧的浓度在2mg/L-4mg/L之间，进一步将缺氧分区内处理后的小分子和可溶性有机物进行氧化分解，氨氮在此反应器内进行硝化，磷在此反应区内吸收。
作为一个实例，所述IOC厌氧产水进入缺氧反应器3中，在缺氧条件下反硝化菌利用IOC厌氧产水中的有机碳将硝态氮还原为氮气，在脱氮的同时降低了有机负荷，并补充了后续硝化反应的碱度，同时部分悬浮污染物被吸附并分解，生成缺氧产水。
接下来，所述缺氧产水进入好氧反应器4中进行硝化反应，具体地，在好氧条件下硝化菌将缺氧产水中的氨氮氧化为硝态氮，同时渗滤液中残余的有机物被进一步降解。
示例性地，本发明的垃圾渗滤液处理系统还包括膜分离单元，配置为利用膜分离技术将所述垃圾渗滤液分离为浓度不同的两部分。
示例性地，膜分离技术是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的技术。所述膜分离技术包括但不限于纳滤 (Nanofiltration，NF)、超滤(UltraFiltration，UF)、反渗透(Reverse Osmosis，RO)或其组合。
进一步，所述膜分离单元包括设置于所述生化处理单元和所述深度处理单元之间的第一膜分离单元。优选地，第一膜分离单元包括超滤装置5，配置对所述生化处理单元的产水进行固液分离。
示例性地，超滤(UltraFiltration，UF)的推动力是压力差，超滤膜能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般1-7bar。
作为一个实例，所述A/O产水经过外置式超滤装置5处理，以实现固液分离，分离后的污泥回流至缺氧反应器3中，分离后的上清液作为超滤产水进入后续深度处理单元进行处理。
示例性地，所述深度处理单元包括：
调节池6，配置为调节所述垃圾渗滤液的pH；
电渗析装置7，配置为进行电渗析以生成盐分较高的第一浓水和盐分较低的电渗析产水。
作为一个实例，通过加酸调节pH以达到电渗析装置7的运行条件。具体地，添加HCl调节所述超滤产水的pH至3-5.5，并且在加酸的同时通入空气，使产生的CO2被空气带出水溶液。此外，调节池 6还可以用于调节水量，以使出水均匀，减少流量波动。
示例性地，电渗析(ElectroDialysis，ED)是在电位差推动力的作用下，溶液中的带电离子选择性地透过离子交换膜(也称为选择透过膜或荷电膜)的过程，是从水溶液中分离离子的一种分离技术。离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。按活性基团分类，阳离子交换膜(简称阳膜)、阴离子交换膜(简称阴膜)。其中阴阳膜还可分为普通离子交换膜和一价选择性透过膜。
示例性地，电渗析装置7的工作原理为：电渗析过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合；在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。离子迁移过程中，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。
作为一个实例，调酸后的垃圾渗滤液进入电渗析装置7中进行脱盐，电渗析阳膜为常规膜，阴膜采用一价选择性透过膜。电渗析恒压运行，其运行操作电流应≤300A/m2，垃圾渗滤液通过电渗析装置7 后生成的电渗析产水的盐分降低至1000mg/L以下，生成的第一浓水的盐分浓缩至15％以上。通过在电渗析装置7中采用选择性阴膜，避免在分离浓缩过程中导致离子膜表面结垢。
示例性地，所述膜分离单元还包括设置于所述深度处理单元和所述浓水处理单元之间的第二膜分离单元。优选地，第二膜分离单元包括纳滤装置9，配置为对所述深度处理单元的产水进行分离，以生成纳滤产水和纳滤浓水。
示例性地，纳滤(Nanofiltration，NF)是以压力差为推动力，介于反渗透(RO)和超滤(UF)之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。纳滤膜能截留纳米级(0.001微米)的物质，其截留有机物的分子量约为200-350左右，截留溶解盐类的能力为20％-98％之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
作为一个实例，电渗析产水的含盐量较低、COD相对较高，通过纳滤装置9除去电渗析产水中的COD，生成纳滤产水和纳滤浓水，其中，所述纳滤产水的水质达到排放标准，可以排出或回用。
示例性地，所述膜分离单元还包括设置于所述第二膜分离单元之后的第三膜分离单元。优选地，第三膜分离单元包括物料膜。
示例性地，物料膜是一种能够分离特定分子量污染物物质的纳滤膜系列，截留有机物的分子量约为400-800。
作为一个实例，所述纳滤浓水经所述物料膜进一步浓缩，生成物料膜产水和物料膜浓水，其中纳滤浓水的大部分COD浓缩至物料膜浓水中，物料膜的回收率约95％，生成的产水回流至A/O单元，剩余5％高COD物料膜浓水即为第二浓水。
示例性地，所述浓水处理单元包括蒸发器8，配置为完全蒸发所述第一浓水中的水分，生成固态盐分，以完全去除所述第一浓水。
作为一个实例，电渗析装置7生成的第一浓水的盐分15％以上含量，COD硬度含量低，可直接用于蒸发。蒸发可以采用多效蒸发器、 MVR蒸发器等。蒸发过程产生的饱和蒸残液再进入固液分离系统，产生的蒸汽进入蒸汽冷凝系统，冷凝系统的出水可直接达到排放标准，可以排出或回用。
通过上述方法可以减少第一浓水的产量，解决了垃圾渗滤液浓水量大、无法通过简易蒸发达到零排放的问题，实现了垃圾渗滤液的全量处理和浓水的零排放。
示例性地，所述浓水处理单元包括焚烧炉11，配置为焚烧所述第二浓水，以完全去除所述第二浓水。
作为一个实例，将所述第二浓水引流至焚烧炉11中，高COD浓度的第二浓水在焚烧炉11中完全燃烧，以实现浓水的零排放。
通过上述方法产生的第二浓水的COD含量高、热值高，可直接送入焚烧炉11中焚烧，从而实现了垃圾渗滤液的全量处理和浓水的零排放。
根据本发明提供的垃圾渗滤液处理系统，首先通过生化处理单元去除垃圾渗滤液中的有机物和氨氮，然后通过深度处理单元处理垃圾渗滤液中以生成浓水，再通过浓水处理单元以蒸发和/或焚烧的方式完全去除所述浓水，实现了垃圾渗滤液的全量处理和浓水的零排放。
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 (9)

1.一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，包括依次设置的：
预处理单元，配置为去除垃圾渗滤液中的杂质；
生化处理单元，配置为去除所述垃圾渗滤液中的有机物和氨氮；
深度处理单元，配置为分离所述垃圾渗滤液中的盐分，以生成浓水；
浓水处理单元，配置为完全去除所述浓水。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述生化处理单元包括依次设置的：
内外循环厌氧反应器，配置为降解所述垃圾渗滤液中的有机物；
A/O单元，配置为进行反硝化反应和硝化反应。
3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述深度处理单元包括：
调节池，配置为调节所述垃圾渗滤液的pH；
电渗析装置，配置为进行电渗析以生成盐分较高的第一浓水和盐分较低的电渗析产水。
4.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，还包括：
膜分离单元，配置为利用膜分离技术将所述垃圾渗滤液分离为浓度不同的两部分。
5.如权利要求4所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述膜分离单元包括：
超滤装置，配置对所述生化处理单元的产水进行固液分离，生成的上清液进入所述深度处理单元进一步处理。
6.如权利要求4所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述膜分离单元包括：
纳滤装置，配置为对所述深度处理单元的产水进行分离，以生成纳滤产水和纳滤浓水。
7.如权利要求6所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述膜分离单元包括：
物料膜，配置为对所述纳滤浓水进一步浓缩以生成第二浓水。
8.如权利要求1所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述浓水处理单元包括：
蒸发器，配置为完全蒸发所述第一浓水中的水分，生成固态盐分，以完全去除所述第一浓水。
9.如权利要求7所述的垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述浓水处理单元包括：
焚烧炉，配置为焚烧所述第二浓水，以完全去除所述第二浓水。
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