CN111018234A - 一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法 - Google Patents

一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，涉及垃圾渗滤液处理技术领域，一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，具体包括格栅分离‑厌氧处理‑A/O系统处理‑MBR处理‑后续处理的步骤。本发明的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，针对传统工艺中前端预处理+生物处理技术方法进行改进，无需加药，将预处理+厌氧+好氧结合起来，利用反硝化厌氧甲烷氧化、短程反硝化和厌氧氨氧化原理，实现渗滤液前端处理的稳定化，较大程度上降低有机负荷，提高氨氮去除效率，平衡碳、氮、磷的营养比例，减轻后续处理负担，降低处理难度。

Description

一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，尤其涉及一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法。
背景技术
垃圾渗滤液，又称渗沥水或浸出液，是指生活垃圾在堆放和填埋的过程中由于发酵和雨水的淋溶、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡而产生的污水。垃圾渗滤液处理是国内外公认的难题，特别是《GB16889-2008》《生活垃圾填埋场污染控制标准》新标准的实施，对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求。
在垃圾处理领域内将垃圾渗滤液的处理分为生活垃圾焚烧厂的渗滤液处理和垃圾填埋场的渗滤液处理。无论焚烧厂还是填埋场，其垃圾渗滤液成分均十分复杂，是一种典型的高浓度有机废水，但是相较而言，填埋场的渗滤液水质变化较大，随着填埋场的“场龄”而不断变化，渗滤液的碳氮比、PH等会发生明显的变化。由于渗滤液存在高氨氮、碳氮比例失调等原因使得目前行业中对渗滤液的处理均存在运行不稳定，出水较难达标、成本较高等现象。
现有垃圾渗滤液的处理主要包括前端预处理+厌氧处理+好氧处理+膜处理工艺，对于不同的出水要求，渗滤液的后续处理逐渐出现了电渗析、高级氧化等工艺技术。但是对于这种高浓度成分复杂的有机物来说，如果前端的生物处理没有达到一定效果的话，后续增加更多的工艺，一方面延长了工艺，增加了操作难度，另一方面使得运营成本成倍提高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于设计提供一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，针对传统工艺中前端预处理+生物处理技术方法进行改进，无需加药，实现渗滤液前端处理的稳定化，较大程度上降低有机负荷，提高氨氮去除效率，平衡碳、氮、磷的营养比例，减轻后续处理负担，降低处理难度。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，具体包括以下步骤：
格栅分离：将垃圾渗滤液经过格栅去除悬浮物后打入调节池，在调节池内进行水质和水量的调节；
厌氧处理：将调节池的出水用泵打至生物选择器，经生物选择器选择之后用泵转移至UASB反应器进行厌氧反应，降解有机物，反应完成后UASB出水溢流回生物选择器中，再由生物选择器溢流至A/O系统；
A/O系统处理：进入A/O系统的待处理废水，在缺氧池经过厌氧处理，再进入好氧池进行硝化反应，处理完成后，所述好氧池出水的10％回流至生物选择器，再按200％的回流比回流至缺氧池，余下部分进入MBR池；通过好氧池的出水回流至生物选择器，一方面好氧池的出水中含有大量的活性污泥，返回生物选择器之后能够起到水解酸化的作用，另一方面能够起到调节UASB反应器中厌氧甲烷化最适pH和提供甲烷化硝态氮的反应环境的作用。
MBR处理：经过A/O系统处理的出水经过浸没式超滤系统进行过滤，然后进入MBR池，在MBR池内通过生化处理和膜过滤，降低水中的悬浮物、氨氮和COD；
后续处理：经过MBR处理的出水转移至膜处理池，利用NF/RO膜系统进行进一步处理，进一步降低水中的氨氮和COD，之后达标排放；
MBR池内产生的污泥转移至污泥浓缩池，经浓缩处理后，上清液转移至好氧池中，余下的固体污泥进行外运。
本发明的厌氧处理步骤中将调节池中的出水打至生物选择器再转移至UASB反应器，最后再由UASB返回至生物选择器，由生物选择器连接后续处理步骤的方法和现有的直接将调节池的出水转移至生物选择器，再由生物选择器转移至UASB反应器，由UASB反应器直接连接后续处理步骤的方法相比，一方面本发明中的生物选择器和UASB反应器可以构成一个外循环系统，通过生物选择器可以实现UASB反应器的外循环，能够提高UASB反应器的处理效率，同时，当UASB反应器发生故障时，调节池出水还能够通过生物选择器直接跃迁至A/O处理系统，应变能力更好，适用性更强。
进一步，所述生物选择器的水力停留时间为12h，水力上升流速为0.4m/h，污泥停留时间30d，所述UASB反应器的水力停留时间为7d，水力上升速度为0.24m/h，污泥停留时间60d。
进一步，所述A/O系统中厌氧池和好氧池的个数比值为1:3。
进一步，所述好氧池气水比为10:1。
进一步，所述调节池的内壁上设置有至少一对强磁体，所述强磁体之间设置有多层相互平行的活化纤维网，所述活化纤维网以远红外纤维网为基层，且基层上负载了铱复合颗粒。
垃圾渗滤液属于一种成分复杂的高浓度有机废水，由于水体中的各种化合物之间会形成弱氢键，因此垃圾渗滤液中的各种有机物和水分子之间会以弱氢键自组织形成复杂的超分子结构聚集体，且由于弱氢键数量较多，该聚集体的内部的结合力相对强大，使得后续的生物处理时，不易被分解，极大的影响了后续的生物处理效果。而本发明在调节池内设置了活化纤维网，本发明中的活化纤维网上负载的铱复合颗粒，由于金属铱具有顺磁性，由强磁体产生外加磁场，使得铱复合颗粒产生磁性，当调节池中的水流经过活化纤维网，水体中的聚集体被磁场分割变小，使得其更容易被分解，且产生的磁场会对水分子进行了活化，提高其表面能，有助于增加水体中微生物的生物活性，从而有助于提高后续生物处理效果，另外，红外纤维在使用的过程中会释放出远红外线能量，有助于提高铱复合颗粒的活性，增加活化效果。
进一步，所述铱复合颗粒是以多孔铱为载体，所述多孔铱内填充有纳米四氧化三铁颗粒。
该结构的设置，减少了金属铱的使用量，而填充的纳米四氧化三铁粒子具有超顺磁性，将四氧化三铁纳米粒子填充在多孔铱中，一方面金属铱具有较高的硬度，在后续的过程中不容易被损坏，对四氧化三铁能起到一定的保护作用；另一方面，填充的纳米四氧化三铁粒子增加了铱复合颗粒的磁性，从而增加了活化纤维网的活化性能，使得对水体的活化效果更好。
进一步，所述活化纤维网的制备方法如下：将铱复合颗粒分散于去离子水中，经搅拌分散得到混合浆料，再取远红外纤维网置于混合浆料中，微波振荡12h后，取出，垂直晾干，剪切得到活化纤维网。
进一步，所述远红外纤维网是由远红外丙纶纤维聚集成远红外丙纶纤维束后编织形成，所述远红外丙纶纤维束的直径为1-2mm，所述远红外纤维网的网孔直径为20-30mm。
进一步，所述铱复合颗粒的制备方法为：
多孔铱颗粒的制备：取粒径为10～30μm金属铱粉末，用冷等静压机压制为预制多孔金属板，在氮气气氛下，于1500℃～1600℃温度下煅烧3～4h，冷却至室温后碾磨得到多孔铱颗粒；
铱复合颗粒的制备：取FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶于去离子水中，再加入多孔铱颗粒，超声分散后，于60～80℃温度下，油浴反应10～30min，在高压反应釜中反应3～5h，反应结束后，冷却至室温，搅拌30min后，超声10～15min,用无水乙醇、去离子水洗涤，真空干燥后得到铱复合颗粒。
进一步，所述铱复合颗粒的制备步骤中，所述高压反应釜中的工艺参数为温度140～150℃，搅拌速度200～300r/min。
本发明的有益效果：
1.本发明的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，针对传统工艺中前端预处理+生物处理技术方法进行改进，无需加药，将预处理+厌氧+好氧结合起来，利用反硝化厌氧甲烷氧化、短程反硝化和厌氧氨氧化原理，实现渗滤液前端处理的稳定化，较大程度上降低有机负荷，提高氨氮去除效率，平衡碳、氮、磷的营养比例，减轻后续处理负担，降低处理难度。
2.本发明的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，在调节池内设置了活化纤维网，通过活化纤维网先对水体中的有机物的聚集体进行打散，使得其更容易在后续的生物处理过程中被分解，同时能够对水体中的水分子进行一定程度上的活化，增加其能量，从而能够刺激水体中微生物的生长和繁殖，进一步保证了后续的生物处理的效果。
附图说明
图1是本发明一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法的流程示意图；
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例一
活化纤维网的制备
多孔铱颗粒的制备：取粒径为10μm的金属铱粉末，用冷等静压机压制为预制多孔金属板，金属板的厚度为0.2mm，将金属板置于烧结炉中，通入氮气，将空气排出后，在氮气气氛下，于1500℃温度下煅烧4h，冷却至室温后碾磨得到多孔铱颗粒。
铱复合颗粒的制备：称取10g FeCl2·4H2O和20g FeCl3·6H2O溶于1000ml去离子水中，再加入40g多孔铱颗粒，于频率25kHz、功率145W条件下超声分散10min，油浴加热至60℃，反应15min，将混合液置于高压反应釜中，于140℃的温度下，在高压反应釜中反应5h，反应结束后，冷却至室温，以200r/min的速度搅拌30min后，于频率30kHz、功率120W条件下超声填充15min，用无水乙醇、去离子水洗涤后，在压力30KPa，温度80℃条件下真空干燥后，得到铱复合颗粒。
活化纤维网的制备：称取40g铱复合颗粒分散于去离子水中，于350r/min的速度下搅拌分散得到混合浆料，再取远红外纤维网置于混合浆料中，微波振荡12h后，取出，自然垂直晾干，剪切到合适大小，得到活化纤维网。其中，远红外纤维网是由远红外丙纶纤维聚集成远红外丙纶纤维束后编织形成，该远红外涤纶纤维购置于北京百泉化纤厂，远红外丙纶纤维束的直径为1-2mm，远红外纤维网的网孔直径为20-30mm。
在调节池的内壁上相对安装一对强磁体，该强磁体可选择钕铁硼强磁，然后将制备得到的活化纤维网安装在调节池内，且位于两个强磁体之间，然后对某垃圾填埋场的垃圾渗滤液进行处理，经检测该垃圾渗滤液主要水质指标为，pH＝7.5，CODcr的质量浓度为2650～2800mg/L，NH4+-N的质量浓度为1038～1450mg/L，TN的质量浓度为1298～16500mg/L，具体包括以下步骤：
格栅分离：将垃圾渗滤液经过格栅去除悬浮物后打入调节池，在调节池内进行水质和水量的调节，其中调节池内部设置有若干隔水板，若干隔水板在调节池内形成S形水流通道，使得垃圾渗滤液在进入调节池后，流动路径呈S形，增加了垃圾渗滤液在调节池内部的停留时间，另外，在调节池的出水口并联安装有出水泵和循环泵，循环泵的出口通过管道与调节池的入水口相连通，在使用的时候循环泵24h运行，通过隔水板和循环泵的设置，改变了传统调节池的结构，使得调节池的出水水质水量更稳定。
厌氧处理：将调节池的出水用泵打至生物选择器，经生物选择器对微生物进行选择性培养后，用泵转移至UASB反应器进行厌氧反应，降解有机物，其中，生物选择器的水力停留时间为12h，水力上升流速为0.4m/h,污泥停留时间30d，UASB反应器的水力停留时间为7d，水力上升速度为0.24m/h，污泥停留时间60d，容积负荷为2-3Kg/(m3·d)，在反应完成后UASB出水溢流回生物选择器中，再由生物选择器溢流至A/O系统。
A/O系统处理：进入A/O系统的待处理废水，首先在缺氧池经过厌氧处理，再进入好氧池，在好氧池内发生硝化反应，进一步降低有机物、氨氮浓度，处理完成后，好氧池的出水的10％回流至生物选择器，再按200％的回流比回流至缺氧池，余下部分的进入MBR池。本实施例的A/O系统总共包括4个池子，顺着水流的方向，第一个池子为缺氧池，第二～四个池子均为好氧池，即厌氧池和好氧池的个数比值为1:3，且每个好氧池内气水比为10:1，溶解氧为1.5-2.5mg/L。
MBR处理：经过A/O系统处理的出水经过浸没式超滤系统进行过滤，然后进入MBR池，在MBR池内通过生化处理和膜过滤，进一步降低水中的悬浮物、氨氮和COD，MBR池内停留时间为1d，采用间歇抽吸式出水方式，抽/停比为5min:1min，MBR膜池底部铺设有微孔曝气管，一方面使膜池与前端的A/O系统形成整体的生化系统，一方面曝气能够极大程度的降低膜污染，增长超滤膜的使用周期，另外，在MBR池内超滤膜束的顶端还可以设置高压水管道，能够预防膜束死角部位被毛丝污泥等堵塞。
后续处理：经过MBR处理的出水，利用NF/RO膜系统进行进一步处理，进一步降低水中的氨氮和COD，之后达标排放，其中NF/RO膜系统处理采用现有的、常规的技术手段进行处理即可实现。
MBR池内产生的污泥转移至污泥浓缩池，经浓缩处理后，上清液转移至好氧池中，余下的固体污泥进行外运。
经检测，处理完成后出水中的pH＝7.1，COD的质量浓度为58mg/L，NH4+-N的质量浓度为6mg/L，TN的质量浓度为14mg/L。
实施例二
活化纤维网的制备
多孔铱颗粒的制备：取粒径为30μm的金属铱粉末，用冷等静压机压制为预制多孔金属板，金属板的厚度为0.2mm，将金属板置于烧结炉中，通入氮气，将空气排出后，在氮气气氛下，于1600℃温度下煅烧3h，冷却至室温后碾磨得到多孔铱颗粒。
铱复合颗粒的制备：称取10g FeCl2·4H2O和20g FeCl3·6H2O溶于1000ml去离子水中，再加入40g多孔铱颗粒，于频率25kHz、功率145W条件下超声分散10min，油浴加热至80℃，反应10min，将混合液置于高压反应釜中，于150℃的温度下，在高压反应釜中反应3h，反应结束后，冷却至室温，以300r/min的速度搅拌30min后，于频率25kHz、功率145W条件下超声填充10min，用无水乙醇、去离子水洗涤后，在压力10KPa，温度60℃条件下真空干燥后得到铱复合颗粒。
活化纤维网的制备：称取40g铱复合颗粒分散于去离子水中，于350r/min的速度下搅拌分散得到混合浆料，再取远红外纤维网置于混合浆料中，微波振荡12h后，取出，自然垂直晾干，剪切到合适大小，得到活化纤维网。其中，远红外纤维网是由远红外丙纶纤维聚集成远红外丙纶纤维束后编织形成，该远红外涤纶纤维购置于北京百泉化纤厂，远红外丙纶纤维束的直径为1-2mm，远红外纤维网的网孔直径为20-30mm
在调节池的内壁上相对安装一对强磁体，该强磁体可选择钕铁硼强磁，然后将制备得到的活化纤维网安装在调节池内，位于强磁体之间，然后进行垃圾渗滤液处理，具体步骤与实施例一相同。
经检测，处理完成后出水中的pH＝7.2，COD的质量浓度为62mg/L，NH4+-N的质量浓度为8mg/L，TN的质量浓度为18mg/L。
实施例三
活化纤维网的制备
多孔铱颗粒的制备：取粒径为20μm的金属铱粉末，用冷等静压机压制为预制多孔金属板，金属板的厚度为0.2mm，将金属板置于烧结炉中，通入氮气，将空气排出后，在氮气气氛下，于1550℃温度下煅烧3.5h，冷却至室温后碾磨得到多孔铱颗粒。
铱复合颗粒的制备：称取10g FeCl2·4H2O和20g FeCl3·6H2O溶于1000ml去离子水中，再加入40g多孔铱颗粒，于频率25kHz、功率145W条件下超声分散10min，油浴加热至70℃，反应30min，将混合液置于高压反应釜中，于145℃的温度下，在高压反应釜中反应4h，反应结束后，冷却至室温，以250r/min的速度搅拌30min后，于频率25kHz、功率145W条件下超声填充12min，用无水乙醇、去离子水洗涤后，在压力20KPa，温度70℃条件下真空干燥后得到铱复合颗粒。
活化纤维网的制备：称取40g铱复合颗粒分散于去离子水中，于350r/min的速度下搅拌分散得到混合浆料，再取远红外纤维网置于混合浆料中，微波振荡12h后，取出，自然垂直晾干，剪切到合适大小，得到活化纤维网。其中，远红外纤维网是由远红外丙纶纤维聚集成远红外丙纶纤维束后编织形成，该远红外涤纶纤维购置于北京百泉化纤厂，远红外丙纶纤维束的直径为1-2mm，远红外纤维网的网孔直径为20-30mm。
在调节池的内壁上相对安装一对强磁体，该强磁体可选择钕铁硼强磁，然后将制备得到的活化纤维网安装在调节池内，位于强磁体之间，然后进行垃圾渗滤液处理，具体步骤与实施例一相同。
经检测，处理完成后出水中的pH＝7.0，COD的质量浓度为59mg/L，NH4+-N的质量浓度为7mg/L，TN的质量浓度为16mg/L。
实施例四
本实施例和实施例一相比，其不同之处在于，在采用本发明的处理方法进行垃圾渗滤液的处理过程中，在调节池内不设置强磁体和活化纤维网。
经检测，处理完成后出水中的pH＝7.2，COD的质量浓度为95mg/L，NH4+-N的质量浓度为12mg/L，TN的质量浓度为29mg/L。
通过实施四可以看出，本发明的一种垃圾渗滤液高效脱氮方法，在不投加药剂，不额外添加碳源的情况下，实现了垃圾渗滤液中氮的高效去除，处理效果好且更经济可行；另外通过实施例一和实施例四的对比可以看出，通过在调节池中设置活化纤维网，能够有效的提高对氨氮和COD的去除效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
格栅分离：将垃圾渗滤液经过格栅去除悬浮物后打入调节池，在调节池内进行水质和水量的调节；
厌氧处理：将调节池的出水用泵打至生物选择器，经生物选择器选择之后用泵转移至UASB反应器进行厌氧反应，反应完成后UASB出水溢流回生物选择器中，再由生物选择器溢流至A/O系统；
A/O系统处理：进入A/O系统的待处理废水，在缺氧池经过厌氧处理，再进入好氧池进行硝化反应，处理完成后，所述好氧池出水的10％回流至生物选择器，再按200％的回流比回流至缺氧池，余下部分进入MBR池；
MBR处理：经过A/O系统处理的出水经过浸没式超滤系统进行过滤，然后进入MBR池，在MBR池内经过生化处理和膜过滤；
后续处理：经过MBR处理的出水转移至膜处理池，利用NF/RO膜系统进行进一步处理，之后达标排放；
MBR池内产生的污泥转移至污泥浓缩池，经浓缩处理后，上清液转移至好氧池中，余下的固体污泥进行外运。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述生物选择器的水力停留时间为12h，水力上升流速为0.4m/h，污泥停留时间30d，所述UASB反应器的水力停留时间为7d,水力上升速度为0.24m/h，污泥停留时间60d。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述A/O系统中厌氧池和好氧池的个数比值为1:3。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述好氧池气水比为10:1。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述调节池的内壁上设置有至少一对强磁体，所述强磁体之间设置有多层相互平行的活化纤维网，所述活化纤维网以远红外纤维网为基层，且基层上负载了铱复合颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述铱复合颗粒是以多孔铱为载体，在其孔隙内填充有纳米四氧化三铁颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述活化纤维网的制备方法如下：将铱复合颗粒分散于去离子水中，经超声分散得到混合浆料，再取远红外纤维网置于混合浆料中，微波振荡12h后，取出，垂直晾干，剪切得到活化纤维网。
8.根据权利要求7所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述铱复合颗粒的制备方法为：
多孔铱颗粒的制备：取粒径为10～30μm金属铱粉末，用冷等静压机压制为预制多孔金属板，在氮气气氛下，于1500℃～1600℃温度下煅烧3～4h，冷却至室温后碾磨得到多孔铱颗粒；
铱复合颗粒的制备：取FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶于去离子水中，再加入多孔铱颗粒，超声分散后，于60～80℃温度下，油浴反应10～30min，在高压反应釜中反应3～5h，反应结束后，冷却至室温，搅拌30min后，超声10～15min,用无水乙醇、去离子水洗涤，真空干燥后得到铱复合颗粒。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液高效脱氮处理方法，其特征在于，所述铱复合颗粒的制备步骤中，所述高压反应釜中的工艺参数为温度140～150℃，搅拌速度200～300r/min。
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