CN111453923A - 一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，包括预处理池、第一pH调节池、紫外催化氧化装置、第二pH调节池、沉淀池、反硝化反应池、硝化反应池、MBR反应池和板框压滤机；该处理设备的工艺将传统垃圾渗滤液膜浓缩液纳滤膜浓缩液处理技术进行优化，解决了高级氧化法的高运行成本和生物处理法受限的处理效果的之间的技术问题，将紫外催化氧化装置的高级氧化工艺与硝化反应池、反硝化反应池和MBR反应池的生物处理工艺组合处理垃圾渗滤液膜浓缩液，保证垃圾渗滤液膜浓缩液的排放稳定达标，有效降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备及工艺。
背景技术
现如今，国内多数填埋厂采用“生物法+膜分离技术”的工艺组合对垃圾渗滤液膜浓缩液进行处理，但仍面对膜浓缩液处理这一大难题。垃圾渗滤液膜浓缩液成份复杂、污染物浓度高、可生化性差、将其回灌到垃圾填埋场易造成二次污染。随着浓缩液回灌到填埋场的次数增加，渗滤液中的难降解持久性有机污染物成分、重金属以及盐份浓度越来越高，导致膜处理工艺的膜通量越来越小，膜材料消耗增大，处理费用越来越高，对现行的渗滤液处理工艺带来较大的压力。
随着浓缩液回灌到填埋场的次数增加，渗滤液中的难降解持久性有机污染物成分、重金属以及盐份浓度越来越高，对现有生化及膜处理系统造成越来越大的冲击，直至系统崩溃。
目前垃圾渗滤液膜浓缩液膜过滤浓缩液的处理处置方式可分为三种类型：一是转移处置，包括外运和回灌；二是进一步减量，包括膜减量、膜蒸馏、蒸发等；三是无害化处理，包括混凝沉淀、电絮凝、高级氧化等技术手段。
近年来越来越多的案例表明，高级氧化法是处理浓缩液的有效工艺。在浓缩液的处理中，高级氧化法有2条路线：(1)将浓缩液中的污染物彻底矿化为CO2和H2O2；(2)将浓缩液中的污染物部分氧化，使浓缩液中的氨氮、HS和芳香烃等难降解的大分子有机物得到降解，提高浓缩液的可生化性。第一条路线由于成本过高，且化学氧化剂很难进一步氧化在氧化过程中生产的高氧化态物质，需要苛刻的氧化条件而难以实施。因此，利用高级氧化法将浓缩液中的难降解大分子有机物转化成易被生物降解的中间产物为现有技术的首选。
但是由于高级氧化法运行成本较高，一般都采用低成本的生物处理法进行处理，但是垃圾浓缩液等高浓度废水都含有难降解的大分子有机物，但目前单一的生物处理法无法满足浓缩液的排放标准。
发明内容
为了解决高级氧化法高运行成本和生物处理法处理效果受限的矛盾，本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备及工艺，能将高级氧化法与生物处理法组合，有效提高浓缩液的可生化性，。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，包括预处理池、第一pH调节池、紫外催化氧化装置、第二pH调节池、沉淀池、反硝化反应池、硝化反应池、MBR(MBR又称膜生物反应器，Membrane Bio-Reactor)反应池和板框压滤机；预处理池的废液出口端与第一pH调节池的废液进口端连接；第一pH调节池的废液出口端与紫外催化氧化装置的废液进口端连接，紫外催化氧化装置上设有紫外线发生器，紫外催化氧化反应装置内添加有氧化剂和催化剂；第一pH调节池内添加有第一pH调节剂，第一pH调节剂用于将废水pH值调节至3～5；紫外催化氧化装置的废液出口端与第二pH调节池的废液进口端连接；第二pH调节池的废液出口端与沉淀池的废液进口端连接；第二pH调节池内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至7～8；沉淀池的出水口与反硝化反应池的进水口连接，沉淀池的出泥口与板框压滤机的进泥口连接；沉淀池内添加有助凝剂；反硝化反应池的出水口与硝化反应池的进水口连接；硝化反应池的出水口与MBR反应池的进水口连接；MBR反应池的出泥口分别与反硝化反应池的进泥口和板框压滤机的进泥口连接。
具体地，本发明的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的运行原理为：垃圾渗滤液膜浓缩液产生后排放至浓缩液集水槽，首先进入预处理池对出水量和水质进行调节，后经过第一pH调节池将垃圾渗滤液膜浓缩液pH调节，将pH调至3-5范围内进入紫外催化氧化装置，利用紫外线发生器发出的紫外光以及加入催化剂和氧化剂组合而成的强氧化体系对垃圾渗滤液膜浓缩液中的有机物进行氧化，绝大部分难生物降解的有机物可被有效去除，同时水质的含油量也大幅度降低(出水COD一般在180-300mg/L)。出水经第二pH调节池将垃圾渗滤液膜浓缩液pH调节为7～8后进入沉淀池后，加入助凝剂，使得垃圾渗滤液膜浓缩液中的絮体聚合成大颗粒絮凝物，絮凝物在沉淀池过滤后，垃圾渗滤液膜浓缩液再依次进入反硝化反应池、硝化反应池和MBR反应池进行深度处理，MBR反应池的出水标准可以按照《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》。其中，MBR反应池大部分污泥送入板框压滤机进行板框压泥，剩余部分的污泥回流至反硝化反应池。
紫外催化氧化反应装置中发生的紫外催化氧化反应就是紫外催化剂在光的作用下发生催化作用的化学反应，紫外催化反应一般是多种相态之间的催化反应。紫外催化氧化技术是一种新型的高级氧化技术，具有工艺简单、能耗低、效率高、易操作、无二次污染等特点，被认为是降解持久性有机污染物最有前途最有效的处理方法之一。
紫外催化氧化是在反应溶液中加入一定量的催化剂，使其在紫外光的照射下产生·OH，通过·OH的强氧化作用降解有机污染物。主要通过2种途径产生·OH，一是紫外和氧化剂联合产生一定量的·OH；二是催化剂和氧化剂联合也可以产生·OH。同时催化剂的加入可以显著提高氧化剂的光解速率。
紫外催化氧化的特点主要有：①反应成本低且反应条件温和。紫外催化反应可使用太阳光或紫外光作为光源，是一种高效节能的废水处理技术；②反应易于控制且有机物彻底降解为CO2和H2O，也无须考虑反应产物的后续处置问题；③反应速度快，在性能良好的催化剂的作用下，废水中污染物质的降解一般仅需要几分钟到几小时，远小于采用其他传统方法的反应时间；④适用范围广，处理效果好。紫外催化过程中产生的·OH是起主要作用的活性氧化物种，氧化能力很强，有效地氧化分子结构复杂的难降解有机污染物，可以有效处理垃圾渗滤液膜浓缩液。
进一步，还包括中间水箱，中间水箱设置在沉淀池与反硝化反应池之间。
再进一步，还包括炭滤罐，炭滤罐与MBR反应池的出水口连接。
进一步，所述第一pH调节剂为硫酸；第二pH调节剂为氢氧化钠。
再进一步，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种；所述催化剂为铜系催化剂和/或铁系催化剂，以提高氧化效率。若选用过氧化氢作为氧化剂，紫外线、催化剂和氧化剂的链式反应为：
H2O2+UV→2·OH (1)；
Cu2++HO2·→Cu++O2+H+ (2)；
Cu++H2O2→Cu2++OH－+·OH (3)；
H2O2+Cu2+→HO2·+Cu++H+ (4)；
H2O2+·OH→HO2·+H2O (5)。
进一步，所述预处理池内添加吸附剂，吸附剂为三氯化铁。
垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，包括以下步骤：
1)废水送至预处理池后，加入三氯化铁作为吸附剂，预处理池的上层废液送至第一pH调节池，预处理池的下层污泥送至板框压滤机；
2)废液送至第一pH调节池后，加入第一pH调节剂至pH值为4，控制气压为0.2MPa，搅拌后将废液送至紫外催化氧化装置；
3)废液进入紫外催化氧化装置后，紫外线发生器对废液辐射紫外线，再投加催化剂和氧化剂，反应条件为：压缩空气至0.2MPa，停留时间为1.5h；待反应至废液COD≤200mg/L后，将废液排至第二pH调节池；
4)废液送至第二pH调节池后，加入第二pH调节剂，将pH调至8后，将废液排放至沉淀池；
5)废液送至沉淀池后，加入助凝剂，取上层液体送至反硝化反应池，沉淀池的下层污泥则运送至板框压滤机压成干泥；
6)上层液体送至反硝化反应池，反硝化反应池设置为缺氧密封状态，然后再送往硝化反应池，液体一共在反硝化反应池和硝化反应池内停留20h；
7)将从硝化反应池排出的废液送至MBR反应池，部分MBR反应池的下层污泥回流至反硝化反应池，剩余部分污泥送至板框压滤机；
8)MBR反应池的上层清液直接排放。
进一步，步骤2)中，紫外线的UV值为185～254nm。
再进一步，步骤3)中，反应温度为45-55℃，停留时间为1.5h。
进一步，步骤7)中，MBR反应池选用固液分离型膜，孔径为0.005-0.01μm。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明将传统垃圾渗滤液膜浓缩液纳滤膜浓缩液处理技术进行优化，解决了高级氧化法的高运行成本和生物处理法受限的处理效果的之间的技术问题，将紫外催化氧化装置的高级氧化工艺与硝化反应池、反硝化反应池和MBR反应池的生物处理工艺组合处理垃圾渗滤液膜浓缩液，保证垃圾渗滤液膜浓缩液的排放稳定达标，有效降低成本。
附图说明
图1为本发明的工艺路线图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，包括预处理池、第一pH调节池、紫外催化氧化装置、第二pH调节池、沉淀池、中间水箱、反硝化反应池、硝化反应池、MBR反应池和板框压滤机；预处理池的废液出口端与第一pH调节池的废液进口端连接；第一pH调节池的废液出口端与紫外催化氧化装置的废液进口端连接，紫外催化氧化装置上设有紫外线发生器，紫外催化氧化反应装置内添加有氧化剂和催化剂；第一pH调节池内添加有第一pH调节剂，第一pH调节剂用于将废水pH值调节至3～5；紫外催化氧化装置的废液出口端与第二pH调节池的废液进口端连接；第二pH调节池的废液出口端与沉淀池的废液进口端连接；第二pH调节池内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至7～8；沉淀池的出水口与反硝化反应池的进水口连接；中间水箱设置在沉淀池与反硝化反应池之间；沉淀池的出泥口与板框压滤机的进泥口连接；沉淀池内添加有助凝剂；反硝化反应池的出水口与硝化反应池的进水口连接；硝化反应池的出水口与MBR反应池的进水口连接；MBR反应池的出泥口分别与反硝化反应池的进泥口和板框压滤机的进泥口连接。
具体地，本发明的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的运行原理为：垃圾渗滤液膜浓缩液产生后排放至浓缩液集水槽，首先进入预处理池对出水量进行调节，后经过第一pH调节池将垃圾渗滤液膜浓缩液pH调节，将pH调至3-5范围内进入紫外催化氧化装置，利用紫外线发生器发出的紫外光以及加入催化剂和氧化剂组合而成的强氧化体系对垃圾渗滤液膜浓缩液中的有机物进行氧化，绝大部分难生物降解的有机物可被有效去除，同时水质的含油量也大幅度降低(出水COD一般在180-300mg/L)。出水经第二pH调节池将垃圾渗滤液膜浓缩液pH调节为7～8后进入沉淀池后，加入助凝剂，使得垃圾渗滤液膜浓缩液中的絮体聚合成大颗粒絮凝物，絮凝物在沉淀池过滤后，垃圾渗滤液膜浓缩液再依次进入反硝化反应池、硝化反应池和MBR反应池进行深度处理，MBR反应池的出水标准可以按照《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》。其中，MBR反应池大部分污泥送入板框压滤机进行板框压泥，剩余部分的污泥回流至反硝化反应池。
再进一步，还包括炭滤罐，炭滤罐与MBR反应池的出水口连接，炭滤罐可以提高出水质量。
进一步，所述第一pH调节剂为硫酸；第二pH调节剂为氢氧化钠。
再进一步，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种；所述催化剂可选用铜系催化剂或铁系催化剂，以提高氧化效率。
进一步，所述预处理池添加吸附剂，吸附剂为三氯化铁。
垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，包括以下步骤：
1)废水送至预处理池后，加入三氯化铁，预处理池的上层废液送至第一pH调节池，预处理池的下层污泥送至板框压滤机；
2)废液送至第一pH调节池后，加入第一pH调节剂至pH值为4，控制气压为0.2MPa，搅拌后将废液送至紫外催化氧化装置；
3)废液进入紫外催化氧化装置后，紫外线发生器对废液辐射紫外线，再投加催化剂和氧化剂，反应条件为：压缩空气至0.2MPa，停留时间为1.5h；待反应至废液COD≤200mg/L后，将废液排至第二pH调节池；
4)废液送至第二pH调节池后，加入第二pH调节剂，将pH调至8后，将废液排放至沉淀池；
5)废液送至沉淀池后，加入助凝剂，取上层液体送至反硝化反应池，沉淀池的下层污泥则运送至板框压滤机压成干泥；
6)上层液体送至反硝化反应池，反硝化反应池设置为缺氧密封状态，然后再送往硝化反应池，液体一共在反硝化反应池和硝化反应池内停留20h；
7)将从硝化反应池排出的废液送至MBR反应池，部分MBR反应池的下层污泥回流至反硝化反应池，剩余部分污泥送至板框压滤机；
8)MBR反应池的上层清液直接排放。
进一步，步骤2)中，紫外线的UV值为185～254nm。
再进一步，步骤3)中，反应温度为45-55℃，停留时间为1.5h。
进一步，步骤7)中，MBR反应池选用固液分离型膜，孔径为0.005-0.01μm。
实施例1
取深圳某知名垃圾渗滤液膜浓缩液纳滤膜浓缩液作为试验对象，原水水质如下表。
表1垃圾渗滤液膜浓缩液处理前的水质数据
使用如图1所示的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备对垃圾渗滤液膜浓缩液进行处理，垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，包括以下步骤：
1)废水送至预处理池后，加入2mol/L三氯化铁，预处理池的上层废液送至第一pH调节池，预处理池的下层污泥送至板框压滤机；
2)废液送至第一pH调节池后，加入2mol/L硫酸至pH值为4，控制气压为0.2MPa，搅拌后将废液送至紫外催化氧化装置；
3)废液进入紫外催化氧化装置后，控制反应温度为45-55℃；紫外线发生器对废液同步辐射UV185-254nm的紫外线，再投加1mol/LH2O2和七水合硫酸亚铜，反应条件为：压缩空气至0.2MPa，停留时间为1.5h；待反应至废液COD≤200mg/L后，将废液排至第二pH调节池；
4)废液送至第二pH调节池后，加入1mol/L氢氧化钠溶液，将pH调至后，将废液排放至沉淀池；
5)废液送至沉淀池后，加入0.5mol/LPAC，废液中的絮体形成大颗粒的絮凝体，在沉淀池停留0.25h；沉淀后将上层液体通入至中间水箱，中间水箱控制液体量后将液体送至反硝化反应池，沉淀池的下层污泥则运送至板框压滤机压成干泥；
6)上层液体送至反硝化反应池，反硝化反应池设置为缺氧密封状态，在反硝化反应池内停留7h，然后再送往硝化反应池；
7)将从硝化反应池排出的废液送至MBR反应池，MBR反应池选用固液分离型膜，孔径约为0.005-0.01μm；部分MBR反应池的下层污泥回流至反硝化反应池，剩余部分污泥送至板框压滤机；由于污泥内含有微生物，所以部分污泥需要回流至反硝化反应池继续去除污染性的微生物。
8)MBR反应池的上层清液直接排放，水质参数如表2所示。
表2垃圾渗滤液膜浓缩液处理后的水质数据
根据表1和表2的数据可知，垃圾渗滤液膜浓缩液处理处理后，有机物污染情况、氨氮含量、总氮含量和总磷含量均下降了，根据表2的数据符合《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》标准。即经过处理后的垃圾渗滤液膜浓缩液符合排放标准，本发明提供的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备及工艺，能有效处理剂垃圾渗滤液膜浓缩液，保证尾水排放稳定达标。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，包括预处理池、第一pH调节池、紫外催化氧化装置、第二pH调节池、沉淀池、反硝化反应池、硝化反应池、MBR反应池和板框压滤机；预处理池的废液出口端与第一pH调节池的废液进口端连接；第一pH调节池的废液出口端与紫外催化氧化装置的废液进口端连接，紫外催化氧化装置上设有紫外线发生器，紫外催化氧化反应装置内添加有氧化剂和催化剂；第一pH调节池内添加有第一pH调节剂，第一pH调节剂用于将废水pH值调节至3～5；紫外催化氧化装置的废液出口端与第二pH调节池的废液进口端连接；第二pH调节池的废液出口端与沉淀池的废液进口端连接；第二pH调节池内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至7～8；沉淀池的出水口与反硝化反应池的进水口连接，沉淀池的出泥口与板框压滤机的进泥口连接；沉淀池内添加有助凝剂；反硝化反应池的出水口与硝化反应池的进水口连接；硝化反应池的出水口与MBR反应池的进水口连接；MBR反应池的出泥口分别与反硝化反应池的进泥口和板框压滤机的进泥口连接。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，还包括中间水箱，中间水箱设置在沉淀池与反硝化反应池之间。
3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，还包括炭滤罐，炭滤罐与MBR反应池的出水口连接。
4.如权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，所述第一pH调节剂为硫酸；第二pH调节剂为氢氧化钠。
5.如权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备，其特征在于，所述预处理池添加有吸附剂，吸附剂为三氯化铁。
7.如权利要求1-6任一所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)废水送至预处理池后，预处理池的上层废液送至第一pH调节池，预处理池的下层污泥送至板框压滤机；
2)废液送至第一pH调节池后，加入第一pH调节剂至pH值为3～5，搅拌后将废液送至紫外催化氧化装置；
3)废液进入紫外催化氧化装置后，紫外线发生器对废液辐射紫外线，再投加催化剂和氧化剂，待反应至废液COD≤200mg/L后，将废液排至第二pH调节池；
4)废液送至第二pH调节池后，加入第二pH调节剂，将pH调至7～8后，将废液排放至沉淀池；
5)废液送至沉淀池后，加入助凝剂，取上层液体送至反硝化反应池，沉淀池的下层污泥则运送至板框压滤机；
6)上层液体送至反硝化反应池，反硝化反应池设置为缺氧密封状态，然后再送往硝化反应池；
7)将从硝化反应池排出的废液送至MBR反应池，部分MBR反应池的下层污泥回流至反硝化反应池，剩余部分污泥送至板框压滤机；
8)MBR反应池的上层清液直接排放。
8.如权利要求7所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，其特征在于，步骤2)中，紫外线的UV值为185～254nm。
9.如权利要求7所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，其特征在于，步骤3)中，反应温度为45-55℃，停留时间为1.5h。
10.如权利要求7所述的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理设备的工艺，其特征在于，步骤7)中，MBR反应池选用固液分离型膜，孔径为0.005-0.01μm。
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