CN111675446A - 一种垃圾滤液处理系统及其专用处理方法 - Google Patents

一种垃圾滤液处理系统及其专用处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垃圾滤液处理系统及其专用处理方法；属于垃圾滤液处理技术领域；该系统包括依序连接的预处理单元、除氨单元、生化处理单元和深度处理单元；所述预处理单元由依序连接的复合床内电解芬顿反应器和絮凝沉淀池组成，垃圾渗滤液通过进水管进入复合床内电解芬顿反应器内；所述除氨单元由依序连接的脱氨装置和吸氨塔组成；所述脱氨装置分别连接絮凝沉淀池和生化处理单元；本发明旨在提供一种结构合理、使用效果好的垃圾渗滤液处理系统及其专用处理方法；用于垃圾滤液处理。

Description

一种垃圾滤液处理系统及其专用处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统，更具体地说，尤其涉及一种垃圾渗滤液处理系统。本发明同时涉及采用该系统的专用处理方法。
背景技术
目前国内应用较为广泛的渗滤液直排达标处理工艺分为三大类：物化预处理+膜深度处理、全膜处理、蒸发+离子交换工艺。
1、物化预处理+膜深度处理：生化系统运行受较多因素影响，必须根据原水水质状况及气候条件进行正确调节，各单元之间的协调需要较高的技术水平。微生物生长受气候影响较大，生物菌种的运行需要培养、驯化；需连续运行，不能长时间停运。
2、全膜处理对原水水质敏感，出水率受进水中ss，电导率、温度影响较大；前级受预处理影响较大，一级反渗透易被堵塞，更换频率高，不易控制，导致膜更换费用极高，增加了运行成本；一级膜、二级膜的设计跟换周期难以控制；出水率低，回灌难度很大，也增加了填埋场后期渗滤液的浓度及电导率，膜使用周期短，所需高压泵的压力差更大，均增加运行成本。并且会产生浓水造成二次污染。
3、MVR蒸发+离子交换蒸发工艺操作相对复杂，能耗高，主要部分是电耗，难以通过调节运行状况进行节省；外排气体可能根据渗滤液的成分不同产生有毒气体或难以处理气体，是否完全达标，还需验证；对设备的材质要求高，需耐强酸、若太浓需对蒸发罐进行一次强酸清洗，药剂成本高，且频繁清洗。
4、随着现代城市化的进程发展，城市生活垃圾产生量成倍扩大，随之而来的是垃圾渗滤液的不断增加。垃圾渗滤液属于高浓度有机废水。因垃圾渗滤液含有大量氨氮，COD，重金属离子等污染物，不宜直接进入生化处理。常规的方法均是采取“絮凝－沉淀法”或“絮凝-气浮法”来进行预处理，但处理效率低。
5、其不但COD高，而且氨氮也极高，一般在500-2000mg/L之间。针对高氨氮传统物理处理方法有催脱法，其原理是建成单级脱氨塔，把待处理的垃圾渗滤液调至碱性条件下，鼓入空气，在很高的气液比下进行吹脱，逼使废液中的氨氮进入大气中，从而达到处理氨氮的目的，这种工艺脱氮效率较低消耗动力大，而且氨氮由液相至气相排至大气中，实际上是一种污染转移。
6、寒冷地区冬季由于温度低，生化系统微生物的生长缓慢，导致生化系统处理效率低。出水的COD明显升高。
7、故我们研究发明一种技术可靠，抗冲击能力强，运行稳定，处理效率高，并且能实现热能利用及除氨回收，无二次污染的垃圾渗滤液处理系统。
发明内容
本发明的前一目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构合理、使用效果好的垃圾渗滤液处理系统。
本发明的后一目的在于提供一种采用上述处理系统的专用处理方法。
本发明的前一技术方案是这样实现的：一种垃圾渗滤液处理系统，该系统包括依序连接的预处理单元、除氨单元、生化处理单元和深度处理单元；
所述预处理单元由依序连接的复合床内电解芬顿反应器和絮凝沉淀池组成，垃圾渗滤液通过进水管进入复合床内电解芬顿反应器内；
所述除氨单元由依序连接的脱氨装置和吸氨塔组成；所述脱氨装置分别连接絮凝沉淀池和生化处理单元。
上述的一种垃圾渗滤液处理系统中，所述复合床内电解芬顿反应器包括依序设置的第一反应室、第二反应室和第三反应室，在第一反应室、第二反应室和第三反应室内底部均设置有进气管。
在第一反应室下部沿水平方向设置有阳极板，在阳极板上面设置有多孔绝缘板，在多孔绝缘板上侧的第一反应室内沿竖直方向设置有阴极板，所述阳极板和阴极板分别与双脉冲直流电源的正负极连接；在多孔绝缘板上端的第一反应室内填充有填料层。
进水管导通连接在阳极板下侧的第一反应室侧壁上，所述第一反应室和第二反应室上部互相导通，第二反应室和第三反应室下部互相导通，第一反应室内的垃圾渗滤液从上部进入第二反应室内再从第二反应室下部进入第三反应室内；在第三反应室上部设置有导通连接絮凝沉淀池的出水堰。
在第一反应室顶部设置有排气口，所述排气口连接有气体收集处理模组，所述气体收集处理模组的出气口连接有氢气输送管，氢气输送管自由端位于第二反应室内下部；在第三反应室上设置有ORP测定仪和过氧化氢添加装置。
所述气体收集处理模组由沿气体流动方向依序设置的除二氧化碳器和氢气储存器组成。
上述的一种垃圾渗滤液处理系统中，所述脱氨装置由一级脱氨塔、二级脱氨塔、中间水箱和水泵组成；所述中间水箱和水泵沿液体流动方向依序设置在一级脱氨塔出液口与二级脱氨塔进液口之间的管路上；二级脱氨塔出液口管路连接生化处理单元。
所述一级脱氨塔和二级脱氨塔上部近端部均通过氨气收集管与吸氨塔连接。
上述的一种垃圾渗滤液处理系统中，所述生化处理单元由沿垃圾渗滤液前进方向依序导通连接的反调池、UBF反应器、二级复合填料好氧接触氧化池和二沉池组成。
上述的一种垃圾渗滤液处理系统中，所述UBF反应器顶部出气口管路连接有沼气回用单元，所述沼气回用单元由沿沼气流动方向依序通过管路导通连接的脱水器、脱硫塔、储气罐、沼气燃烧装置和热交换器组成；所述热交换器设置在絮凝沉淀池出液口与一级脱氨塔进液口之间的管路上；所述沼气燃烧装置通过管路分别连接热交换器和UBF反应器上的恒温控制器。
上述的一种垃圾渗滤液处理系统中，所述深度处理单元由沿液体流动方向依序通过管道导通连接的砂滤池、活性炭过滤柱、离子交换装置和消毒池组成；在砂滤池与活性炭过滤柱之间的管道上设置有水泵。
本发明的后一技术方案是这样实现的：一种采用上述系统的垃圾渗滤液处理方法，该方法包括下述步骤：
(1)垃圾渗滤液从进水管通过泵加压先通过管道混合器加入酸调节pH至3-4，然后进入复合床内电解芬顿反应器，自下而上经过多孔绝缘板，然后进入第一反应室的填料中进行电解及内电解反应，时间为20min-60min，与此同时，空气通过进气管进入，随水流一起往上，此过程中空气不仅起搅拌混匀的作用，而且也参与了电解及内电解反应，加速其反应过程，反应完成后进入第二反应室，第二反应室利用第一反应室产生的新生态H2，进行还原渗滤液部分污染物，反应时间为15min-30min。
经过第二反应室反应后进入第三反应室进行芬顿反应，芬顿反应利用第一反应室反应后剩余的亚铁离子,通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内，反应时间为1-3h，反应后进入出水堰排出至絮凝沉淀池。
(2)进入絮凝沉淀池的垃圾渗滤液，首先调整pH值至10.5-11，然后利用复合床内电解芬顿反应器产生的铁离子作为絮凝剂，并同时加入助凝剂除去包括硫化物在内的大部分有害物质。
(3)从絮凝沉淀池出来的垃圾渗滤液进入脱氨装置中进行脱氨，脱氨后的垃圾渗滤液依序经过生化处理单元和深度处理单元后排放；脱氨装置中产生的含氨废气进入吸氨塔中进行吸收，最终转化为化肥进行回收。
上述的一种垃圾渗滤液处理方法，步骤(3)中，生化处理单元包括UBF反应器，反应分解产生大量甲烷气体，甲烷气体通过沼气回用单元回收并由沼气回用单元中的沼气燃烧装置将沼气作为燃料转化为热能。
同时，在絮凝沉淀池与脱氨装置之间的管道上设置热交换器，沼气燃烧装置产生的热能分别送入热交换器和UBF反应器上的恒温控制器中，通过感温器配合热交换器使进入脱氨装置的垃圾渗滤液温度提高至32℃-38℃，同时通过恒温控制器配合沼气燃烧装置产生的热能使生化处理单元中的垃圾渗滤液温度恒温至27℃-35℃。
上述的一种垃圾渗滤液处理方法，步骤(3)中，脱氨装置进行脱氨具体为：垃圾渗滤液首先进入热交换器，在温控器作用下通过热交换器进行加热，热交换器的能源利用厌氧产生的沼气作为能源加热，通过感温器将垃圾渗滤液的温度提高至32℃-38℃；加热后的垃圾渗滤液依序进入一级脱氨塔、中间水箱和二级脱氨塔，塔内气液比控制在3000-3800之间，喷头压力为2.5Mpa-2.8Mpa，水滴粒径为：3mm-4mm，渗滤液pH值控制在10-11；使氨吹脱率大于90％。
上述的一种垃圾渗滤液处理方法，步骤(3)中，吸氨塔回收氨具体为：吸氨塔内采用硫酸吸收剂吸收氨，吸收剂喷淋泵喷头压力为1.5Mpa-2.5Mpa，水滴粒径为：1.8mm-3mm，塔内气体流速2-3m/S。
本发明采用上述结构及专用处理方法后，与现有技术相比，具有下述的优点：
(1)本发明针对高浓度垃圾渗滤液进行处理，出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》排放标准，并且实现了能源利用及化肥回收。有效的降低能源的消耗，并实现资源回收的效果。本发明采用氧化还原技术、除氨回收利用对高浓度难处理的垃圾渗滤液处理。
(2)氧化还原采用复合床内电解芬顿反应器，自下而上经过多孔绝缘板，然后进入第一反应室的填料中进行电解及内电解，与此同时，空气从进气口进入，随水流一起往上，此过程中空气不仅起搅拌混匀的作用，而且也参与了电解及内电解反应，加速其反应过程，完成后进入第二反应室进行芬顿反应芬顿反应利用第一反应室剩余的亚铁离子额外加入H2O2进行芬顿反应，反应后进入汇水槽的出水口排出，在此过程废水在电解、内电解、电絮凝、电氧化、还原反应、芬顿反应的多重作用下，发生电极氧化还原反应和自由基氧化反应，多重复合作用相互补充，破坏和降解了有毒有害物质，有效去除COD，色度等污染物。本反应器的电源采用双向脉冲直流电源，其脉冲直流可防止阳极表面生成完整的氧化膜，而换向电流实现阴阳极的周期自动换向，使氧化反应和还原反应交替进行，有效消除氧化反应产生的钝化膜，重新恢复了反应活性。并且利用第一反应室内电解反应剩余的铁离子作为第三反应室催化剂，两室的反应酸碱度条件相同，在控制ORP值下额外加入H2O2进行芬顿反应节省了药剂使用，第一反应室产生的氢气进入氢气回收装置回用利用。相比破络多级絮凝沉淀，破络多级气浮节省了大量的药剂使用量。
(3)除氨回收利用：采用细分散双极逆向脱氨塔吸氨塔，把氨氮由液相转至气相中，将废液进行适当的分散，减少动力消耗。同时提高了处理效率，通过循环吸氨塔，吸收氨氮，这样处理，已不会污染空气，又可作为氮肥使用，一举两得。根据生化系统的碳源与氮源的比值可知，对于生活垃圾的渗滤液生化性而言是碳源不足而脱氨处理工艺在碳源不足情况下的一个主要的脱氮途径。采用本发明工艺，1kg氨氮能回收6.12-7.65kg化肥。
(4)沼气回收利用，由于UBF反应器刚产生的沼气是含饱和水蒸气的混合气体，除含有可燃性气甲烷和惰性气体CO2外，还含有硫化氢，硫化氢不仅含有毒，而且有很强的腐蚀性。本工艺利用了复合床内电解处理，使得大部分硫化物得到去除。沼气脱硫采用生物脱硫，其优点是不需要催化剂，不需处理化学污泥，产生很少生物污泥，耗能低，去除效率高。设置了储气柜实现调节沼气产生速率之间的不平衡。利用沼气作为能源进入燃气锅炉转化为热能，利用热交换器将渗滤液加热，提高渗滤液的温度提高除氨效率，并使UBF及后续的生化系统得到保温，实现冬季维持适当温度，减少动力消耗，提高生化效率，降低运行费用。1kgCODcr能产生0.5立方沼气。
(5)高效厌氧反应、好氧接触氧化生化处理工艺。除氨工艺渗滤液经过加温处理提高脱氨效果以外还实现了冬季维持适宜温度保证了生化系统的正常运行。高效厌氧系统和好氧生化系统里采用新型活性复合填料，该填料创造性的将活性炭表面层粘结到多孔高粘层上，具有其他填料无法比拟的表面积，独特吸附性和活性功能，使挂膜效率提高很多，缩短生物培养时间。同时该填料使用浮动支架，不仅便于安装，还可实现不停产跟换检修，加强了填料预水体接触效果。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明复合床内电解芬顿反应器的结构示意图；
图3是本发明脱氨塔去除氨氮性质示意图；
图4是吸氨塔化肥回收率与喷淋水滴孔径关系图；
图5是生化系统氨氮去除率与温度关系图；
图6是生化系统CODcr、BOD去除率与温度关系图；
图7是本发明预处理反应出水的性质图。
图中：1、预处理单元；2、除氨单元；3、生化处理单元；3a、反调池；3b、UBF反应器；3c、二级复合填料好氧接触氧化池；3d、二沉池；4、深度处理单元；4a、砂滤池；4b、活性炭过滤柱；4c、离子交换装置；4d、消毒池；5、复合床内电解芬顿反应器；5a、第一反应室；5b、第二反应室；5c、第三反应室；5d、进气管；5e、阳极板；5f、多孔绝缘板；5g、阴极板；5h、双脉冲直流电源；5i、填料层；5j、出水堰；5k、排气口；5l、气体收集处理模组；5m、氢气输送管；5n、ORP测定仪；5o、过氧化氢添加装置；5p、除二氧化碳器；5q、氢气储存器；6、絮凝沉淀池；7、进水管；8、脱氨装置；8a、一级脱氨塔；8b、二级脱氨塔；8c、中间水箱；8d、水泵；8e、氨气收集管；9、吸氨塔；10、沼气回用单元；10a、脱水器；10b、脱硫塔；10c、储气罐；10d、沼气燃烧装置；10e、热交换器。
具体实施方式
参阅图1和图2所示，本发明的一种垃圾渗滤液处理系统，该系统包括依序连接的预处理单元1、除氨单元2、生化处理单元3和深度处理单元4。
所述预处理单元1由依序连接的复合床内电解芬顿反应器5和絮凝沉淀池6组成，垃圾渗滤液通过进水管7进入复合床内电解芬顿反应器5内。
所述除氨单元2由依序连接的脱氨装置8和吸氨塔9组成；所述脱氨装置8分别连接絮凝沉淀池6和生化处理单元3。
具体地，所述复合床内电解芬顿反应器5包括依序设置的第一反应室5a、第二反应室5b和第三反应室5c，在第一反应室5a、第二反应室5b和第三反应室5c内底部均设置有进气管5d。优选地，本反应器在进气管进气端旁安装一个加热装置，冬季寒冷时开启，使得鼓入反应器的空气是热空气加速反应速率。
在第一反应室5a下部沿水平方向设置有阳极板5e，在阳极板5e上面设置有多孔绝缘板5f，在多孔绝缘板5f上侧的第一反应室5a内沿竖直方向设置有阴极板5g，所述阳极板5e和阴极板5g分别与双脉冲直流电源5h的正负极连接；在多孔绝缘板5f上端的第一反应室5a内填充有填料层5i。
进水管7导通连接在阳极板5e下侧的第一反应室5a侧壁上，所述第一反应室5a和第二反应室5b上部互相导通，第二反应室5b和第三反应室5c下部互相导通，第一反应室5a内的垃圾渗滤液从上部进入第二反应室5b内再从第二反应室5b下部进入第三反应室5c内；在第三反应室5c上部设置有导通连接絮凝沉淀池6的出水堰5j。
在第一反应室5a顶部设置有排气口5k，所述排气口5k连接有气体收集处理模组5l，所述气体收集处理模组5l的出气口连接有氢气输送管5m，氢气输送管5m自由端位于第二反应室5b内下部；在第三反应室5c上设置有ORP测定仪5n和过氧化氢添加装置5o。
所述气体收集处理模组5l由沿气体流动方向依序设置的除二氧化碳器5p和氢气储存器5q组成。
在本实施例中，所述脱氨装置8由一级脱氨塔8a、二级脱氨塔8b、中间水箱8c和水泵8d组成；所述中间水箱8c和水泵8d沿液体流动方向依序设置在一级脱氨塔8a出液口与二级脱氨塔8b进液口之间的管路上；二级脱氨塔8b出液口管路连接生化处理单元3。所述一级脱氨塔8a和二级脱氨塔8b上部近端部均通过氨气收集管8e与吸氨塔9连接。
优选地，所述生化处理单元3由沿垃圾渗滤液前进方向依序导通连接的反调池3a、UBF反应器3b、二级复合填料好氧接触氧化池3c和二沉池3d组成。
优选地，所述深度处理单元4由沿液体流动方向依序通过管道导通连接的砂滤池4a、活性炭过滤柱4b、离子交换装置4c和消毒池4d组成；在砂滤池4a与活性炭过滤柱4b之间的管道上设置有水泵。
进一步地，为提高资源利用率，实现节能减排的目的。在UBF反应器3b顶部出气口管路连接有沼气回用单元10，所述沼气回用单元10由沿沼气流动方向依序通过管路导通连接的脱水器10a、脱硫塔10b、储气罐10c、沼气燃烧装置10d和热交换器10e组成；所述热交换器10e设置在絮凝沉淀池6出液口与一级脱氨塔8a进液口之间的管路上；所述沼气燃烧装置10d通过管路分别连接热交换器10e和UBF反应器3b上的恒温控制器。
从UBF反应器输出的含饱和水蒸气的沼气经过一体化储气柜中其兼有脱硫、气水分离的净化处理。沼气脱硫采用生物脱硫法，利用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌，氧化亚铁硫杆菌等在微氧条件下将硫化物氧化成单质硫。经过净化过的沼气作为能源通过燃气锅炉燃烧转化为热能一方面输送至脱氨热交换器加热渗滤液以达到脱氨塔除氨适宜温度，另一方面输送至生化系统通过温控器控制将生化系统恒温至27℃-35℃。
本发明一种采用上述系统的垃圾渗滤液处理方法，该方法包括下述步骤：
(1)垃圾渗滤液从进水管通过泵加压先通过管道混合器加入酸调节pH至3-4，然后进入复合床内电解芬顿反应器，自下而上经过多孔绝缘板，然后进入第一反应室的填料中进行电解及内电解反应，时间为20min-60min，与此同时，空气通过进气管进入，随水流一起往上，此过程中空气不仅起搅拌混匀的作用，而且也参与了电解及内电解反应，加速其反应过程，反应完成后进入第二反应室，第二反应室利用第一反应室产生的新生态H2，进行还原渗滤液部分污染物，反应时间为15min-30min；
经过第二反应室反应后进入第三反应室进行芬顿反应，芬顿反应利用第一反应室反应后剩余的亚铁离子,通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内，反应时间为1-3h，反应后进入出水堰排出至絮凝沉淀池。在此过程废水在电解、内电解、电絮凝、电氧化、还原反应，芬顿反应的多重作用下，发生电极氧化还原反应和自由基氧化反应，新生态氢还原反应，多重复合作用相互补充，破坏和降解了有毒有害物质，有效地降解COD和色度。
本反应器的电源采用双向脉冲直流电源，其脉冲直流可防止阳极表面生成完整的氧化膜，而换向电流实现阴阳极的周期自动换向，使氧化反应和还原反应交替进行，有效消除氧化反应产生的钝化膜，重新恢复了反应活性。并且利用复合床内电解反应新生态的H2作为第二反应室还原剂，利用第一反应室剩余的铁离子作为第三反应室催化剂，利用第一反应室与第三反应室反应酸碱度条件相同，通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内。这样反应可节省药剂使用。其基本反应如下：
第一反应室基本反应：
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑(产生的新生态氢气进入第二反应室)
H++2e-→H2↑
Fe→Fe2++2e-
H2O→·OH+H++e-
O2+2H++2e-→H2O2
H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH-
Fe3++e-→Fe2+
Fe3++H2O2→Fe2++HO2 ·+H+
RH+·OH→…→CO2+H2O
第二反应室基本反应：
Figure BDA0002580772090000091
(H2来源于第一反应室产生的新生态H2)
第三反应室基本反应：
Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-(Fe2+来源于第一反应室)
Fe2++·OH→Fe3++OH-
Fe3++H2O2→Fe2++HO2 ·+H+
HO2 ·+H2O2→O2+H2O+·OH
RH+·OH→…→CO2+H2O
(2)进入絮凝沉淀池的垃圾渗滤液，首先调整pH值至10.5-11，然后利用复合床内电解芬顿反应器产生的铁离子作为絮凝剂，并同时加入助凝剂除去包括硫化物在内的大部分有害物质，废水的色度也得到改善同时节省了药剂使用。助凝剂优选浓度0.5％的PAM(聚丙烯酰胺)溶液，其添加量为每吨垃圾渗滤液加入4-6升。
(3)从絮凝沉淀池出来的垃圾渗滤液进入脱氨装置中进行脱氨，脱氨后的垃圾渗滤液依序经过生化处理单元和深度处理单元后排放；脱氨装置中产生的含氨废气进入吸氨塔中进行吸收，最终转化为化肥进行回收。垃圾渗滤液在流经生化处理单元时，首先进入反调池，加入酸将pH值调至中性，再进入后续生化处理工艺。整个生化处理工艺采用UBF高效厌氧反应结合好氧接触氧化反应的方式。经生化处理的渗滤液先进入过滤柱，去除部分悬浮颗粒物，然后进入离子交换脱氨进一步除氨，离子交换再生液循环至吸氨塔回收制作氮肥。
具体地，脱氨装置进行脱氨具体为：垃圾渗滤液首先进入热交换器，在温控器作用下通过热交换器进行加热，热交换器的能源利用厌氧产生的沼气作为能源加热，通过感温器将垃圾渗滤液的温度提高至32℃-38℃；加热后的垃圾渗滤液依序进入一级脱氨塔、中间水箱和二级脱氨塔，塔内气液比控制在3000-3800之间，喷头压力为2.5Mpa-2.8Mpa，水滴粒径为：3mm-4mm，渗滤液pH值控制在10-11；使氨吹脱率大于90％。渗滤液经氨吹脱后，不仅脱掉了大量的游离氨，还去除了部分COD，有利于后续生化处理。本工序中，为选择合适的喷头压力与水滴粒径及温度的参数配合，研发人员通过创造性劳动，在确定了喷头压力情况下，反复实验最后获得上述参数。在测试时，选择已经测试最优的喷头压力，然后不断变化水滴粒径及温度，其结构如图3。从图3可知，随着温度的不断升高，氨氮去除率不断升高，在温度到达35℃左右时，去除率变化趋于平缓，变化越来越小。同时，不同的水滴粒径，去除率也有非常明显的区别。作为本领域技术人员，一般是认为水滴粒径越细小，氨氮去除效果越好，但通过实验发现，并非如此，水滴粒径在3-4mm时，效果最好，达到90％以上。
吸氨塔回收氨具体为：吸氨塔内采用硫酸吸收剂吸收氨，吸收剂喷淋泵喷头压力为1.5Mpa-2.5Mpa，水滴粒径为：1.8mm-3mm，塔内气体流速2-3m/S。采用上述工艺，经测试，1kg氨氮能回收约7.65kg化肥。在本领域，一般认为水滴粒径越小，雾化效果越好，则化肥回收效果越好。但是经过实验发现，其水滴粒径在1.8-3mm范围内时，化肥回收率才最好。具体实验结果如图4所示。从图中可知，化肥回收率，随着水滴粒径的不断变大，呈抛物线形状，并非是逐渐递增或是递减。
同时，生化处理单元包括UBF反应器，反应分解产生大量甲烷气体，甲烷气体通过沼气回用单元回收并由沼气回用单元中的沼气燃烧装置将沼气作为燃料转化为热能。
在絮凝沉淀池与脱氨装置之间的管道上设置热交换器，沼气燃烧装置产生的热能分别送入热交换器和UBF反应器上的恒温控制器中，通过感温器配合热交换器使进入脱氨装置的垃圾渗滤液温度提高至32℃-38℃，同时通过恒温控制器配合沼气燃烧装置产生的热能使生化处理单元中的垃圾渗滤液温度恒温至27℃-35℃。在生化处理工序中，本领域常规的温度值在15℃-25℃之间，但是经过实验发现，其氨氮去除率波动非常大，为确定生化处理单元中垃圾渗滤液的最优温度以达到最优的去除率，技术人员进行了长期大量的实验测试。经过统计大量数据发现，温度从3℃上升至17℃时，氨氮去除率呈逐渐递增的趋势。但是在17℃至约19℃时，去除率有所下降后上升，原因不详。然后在19℃上升至27℃左右时，去除率也是呈波浪线且整体递增的趋势，当温度在32℃以后，去除率到达峰值且趋于平稳。由此可知，温度与去除率的关系，并不是呈规律的线性变化的，其具有一定的不规律性。具体结果如图5所示。
同时，在实验过程中，同时检测了CODcr、BOD去除率与温度的关系，具体结构如图6。从图中分析可知，温度从3℃上升至9℃左右时，CODcr和BOD去除率变化不大且两者去除率相近，温度从9℃上升至14℃左右时，CODcr和BOD去除率急剧上升且两者数值几乎相同。但是从14℃至16℃左右时，CODcr去除率继续上升但是BOD去除率则有所下降。然后两个指标的去除率从16℃左右开始至27℃逐渐上升，在27℃以后，两者的去除率数值到达峰值且趋于平稳。
通过上述两个实验，最终选择使生化处理单元中的垃圾渗滤液温度恒温至27℃-35℃。UBF反应器它以活性炭粒和设备内的组合填料为流化载体。污水作为流水介质，厌氧微生物以生物膜形式结在活性炭和组合填料表面，活性炭在生化处理中期吸附作用，加速生化过程，在循环泵/污水处理过程中产生的甲烷气体自行混合，使污水成流动状态。污水以升流式通过床体时与床体附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应，达到厌氧反应分解，吸附污水中有机物的目的。
生化系统采用的填料，可以是本领域常规的组合填料、软性填料，也可以采用其他已经公开的性能更好的填料，例如采用专利号2012100405988(授权公告号CN102583719B；授权公告日2014.04.09)所公开的活性复合悬浮填料，该填料创造性的将活性炭表面层粘结到多孔高粘层上，具有其他填料无法比拟的表面积，独特吸附性和活性功能，使挂膜效率提高很多，缩短生物培养时间。同时该填料使用浮动支架，不仅便于安装，还可实现不停产更换检修，加强了填料预水体接触效果。
在UBF反应器厌氧微生物分解有机物过程中能产生大量的甲烷、二氧化碳等气体，其中甲烷占75％-85％，1kgCODcr能产生0.5立方沼气。本单元产生的沼气进入沼气回收利用装置，通过沼气作为能源燃烧转化为热能加热废水来实现生化系统保温，在适宜的温度范围内，温度提高10℃，可使微生物加速生长1倍，进而提高有机物的去除率，温度升高使料液粘度降低，进一步增加微生物与有机物的接触机会，在温度适当升高的条件下可促使生物处理过程的进行，从而有利于COD、BOD去除，温度由低温加热至中温对COD、BOD去除率增加15％，氨氮的去除率可增加4倍左右并且促使甲烷菌在较高的温度环境下产生更多的甲烷气体。因此，增加沼气回用单元，既实现节能环保的目的，又可以显著地提高垃圾渗滤液的处理效果。
实验例1
为测试复合床内电解芬顿反应器独创结构所带来的显著效果，实验人员采取第一、二、三反应室全开，部分开的方式进行检验。具体结构如图7所示。
从图3分析可知，复合床内电解芬顿反应器一、二、三室全部启动，预处理去除率达到最好的效果CODcr去除率达到85％、色度去除率达到96％、，NH3-N去除率达到58％。
复合床内电解芬顿反应器只启动一、二室，第三室不启动，预处理色度去除率略有下降，色度去除率约92％，CODcr、NH3-N去除率相比三室全部启动下降相对明显。CODcr去除率68％、NH3-N去除率37％。
复合床内电解芬顿反应器一室不启动，二、三室启动，预处理CODcr、NH3-N、色度去除率明显下降。
复合床内电解芬顿反应器启动一、三室，二室不启动，预处理CODcr、NH3-N、色度相比全部启动去除率均有所下降，下降较明显的是色度去除率。
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实例一：某市垃圾填埋场渗滤液进行中试，该垃圾填埋场垃圾渗滤液呈暗褐色，色度2582、COD:6877mg/L,BOD5:2200mg/L，氨氮：1673.2mg/L，SS:580mg/L，采用本发明工艺对其进行中试。
具体步骤如下：垃圾渗滤液从进水管通过泵加压先通过管道混合器调pH值至3-4后进入复合床内电解芬顿反应器，第三反应室通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内，出水先将pH回调至10.5进入絮凝沉淀，出水进入细分散双极逆向吸氨脱氨塔，气液比控制在3000-3800，塔内流速控制在2.5-3m/S。
经过脱氨脱塔脱除的气体进入吸氨塔,塔内流速控制在2-3m/S。经过脱氨的渗滤液加入酸进行调整pH值至中性然后进入后续生化系统，生化系统采用UBF高效厌氧+好氧接触氧化，生化系统的填料均采取新型活性复合填料，生化系统通过恒温装置将温度恒温至27℃-35℃，UBF上升流速控制在：0.9-1.1m/h,容积负荷7kgC0D/m3·d；好氧接触氧化气水比控制在20:1。UBF高效厌氧反应产生的沼气进入沼气回收利用装置，经过净化过的沼气回用于加热器作为能源加热经生化系统反应后的出水进入离子交换系统进一步除氨,然后出水进入消毒池消毒。
本发明工艺全部启动，然后将复合合床内电解芬顿反应器停留时间控制在2.5h，细分散双极逆向吸氨塔温度控制在35℃，喷头压力控制在2.5Mpa-2.8Mpa，水滴粒径为：3mm-4mm。吸氨塔，吸收剂采用硫酸作为吸收剂，吸收剂喷淋泵泵头压力为：1.5MPa-2.5MPa,水滴粒径为：1.5mm-2mm。经过反应后的渗滤液进入后续的处理系统，出水水质优于《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)》一级排放标准。
Figure BDA0002580772090000121
Figure BDA0002580772090000131
实例二：在长阳土家族自治县某个垃圾填埋场日渗滤液处理量为100t，该垃圾填埋场垃圾渗滤液呈暗褐色，色度在2000-4000之间，CODcr:4000-7000mg/L,BOD5:3000-5000mg/L,氨氮：1200-1800mg/L，SS:500-800mg/L。
采用本发明工艺，该系统从运行以来，出水水质保持稳定，处理后水质优于《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)》一级排放标准。
垃圾渗滤液从进水管通过泵加压先通过管道混合器调pH值至3-4后进入复合床内电解芬顿反应器进行氧化还原处理反应时间为2.5h，pH控制在3-4。
第二反应室利用第一反应室产生的新生态H2作为还原剂进行还原反应，经过第二反应室反应的渗滤液进入第三反应室，第三反应室通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内，出水渗滤液先将pH回调至10.5进入絮凝沉淀，利用复合床内电解芬顿反应器剩余的铁离子作为絮凝剂加入助凝剂反应，反应时间为1h将难沉淀的小颗粒物转变成易沉淀的大颗粒物进入斜板沉淀池停留时间2h。
经絮凝沉淀后的渗滤液进入PH调整，加入碱将pH控制在10.5，然后经过热交换器在温控器控制下将渗滤液加热至35℃，进入脱氨塔，脱氨塔采用双极逆向串联运行以提高氨的去除率，氨吹脱的气液比控制在3000-3800之间，塔内流速控制在2.5-3m/S，喷头压力为2.5Mpa-2.8Mpa，水滴粒径为3mm-4mm。
产生的废气进入吸氨塔，吸收剂采用硫酸作为吸收剂，吸收剂喷淋泵压头为1.5Mpa-2.5Mpa，水滴粒径为：1.8mm-3mm；塔内气体流速为2-3m/S.经过硫酸吸收液作为化肥回收,1kg氨氮能回收6.12-7.65kg化肥。
预处理后的渗滤液计入pH调整池将pH回调至中性，进入高效厌氧UBF反应器，通过UBF反应器反应达到厌氧分解，吸附污水中的有机物并且有效降解有毒物质。上升流速按：0.9-1.1m/h,容积负荷7kgC0D/m3·d。
高效厌氧反应产生的沼气进入沼气回收利用装置，经过净化过的沼气回用于加热器作为能源加热。1kgCODcr能产生0.5kg沼气。经高效厌氧反应器反应后的渗滤液进入后续的二级好氧生化处理系统，气水比采用20:1。生化系统的温度通过加热装置加热至27℃-35℃。经生化处理的渗滤液废水进入离子交换系统进一步除氨,然后出水进入消毒池消毒后达标排放。
出水优于《生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)》一级排放标准。
Figure BDA0002580772090000141
本工艺氧化还原采用复合床内电解芬顿反应器，克服了传统的内电解因板结造成处理效果降低的缺点，第二反应室利用第一反应室产生的新生态H2作为还原剂进行还原反应，第三反应室是利用第一反应室反应剩余的铁离子作为催化剂，充分的利用了现有资源降低了处理成本并且提高了处理效果。
本工艺絮凝沉淀利用复合床内电解芬顿反应器产生的铁离子作为絮凝剂，节省了药剂成本。本工艺UBF及好氧生化处理系统填料采用新型活性复合填料，该填料创造性的将活性炭表面层粘结到多孔高粘层上，具有其他填料无法比拟的表面积，独特吸附性和活性功能，使挂膜效率提高很多，缩短生物培养时间。同时该填料使用浮动支架，便于安装，在实际运行中实现不停产跟换检修，加强了填料与水体接触效果，提高氧气利用率和处理率。
氢气回收利用、沼气回收利用，节省了能源，同时保障了因冬季寒冷造成生化系统处理效果低的风险。除氨回收实现了资源利用。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (11)

1.一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，该系统包括依序连接的预处理单元(1)、除氨单元(2)、生化处理单元(3)和深度处理单元(4)；
所述预处理单元(1)由依序连接的复合床内电解芬顿反应器(5)和絮凝沉淀池(6)组成，垃圾渗滤液通过进水管(7)进入复合床内电解芬顿反应器(5)内；
所述除氨单元(2)由依序连接的脱氨装置(8)和吸氨塔(9)组成；所述脱氨装置(8)分别连接絮凝沉淀池(6)和生化处理单元(3)。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述复合床内电解芬顿反应器(5)包括依序设置的第一反应室(5a)、第二反应室(5b)和第三反应室(5c)，在第一反应室(5a)、第二反应室(5b)和第三反应室(5c)内底部均设置有进气管(5d)；
在第一反应室(5a)下部沿水平方向设置有阳极板(5e)，在阳极板(5e)上面设置有多孔绝缘板(5f)，在多孔绝缘板(5f)上侧的第一反应室(5a)内沿竖直方向设置有阴极板(5g)，所述阳极板(5e)和阴极板(5g)分别与双脉冲直流电源(5h)的正负极连接；在多孔绝缘板(5f)上端的第一反应室(5a)内填充有填料层(5i)；
进水管(7)导通连接在阳极板(5e)下侧的第一反应室(5a)侧壁上，所述第一反应室(5a)和第二反应室(5b)上部互相导通，第二反应室(5b)和第三反应室(5c)下部互相导通，第一反应室(5a)内的垃圾渗滤液从上部进入第二反应室(5b)内再从第二反应室(5b)下部进入第三反应室(5c)内；在第三反应室(5c)上部设置有导通连接絮凝沉淀池(6)的出水堰(5j)；
在第一反应室(5a)顶部设置有排气口(5k)，所述排气口(5k)连接有气体收集处理模组(5l)，所述气体收集处理模组(5l)的出气口连接有氢气输送管(5m)，氢气输送管(5m)自由端位于第二反应室(5b)内下部；在第三反应室(5c)上设置有ORP测定仪(5n)和过氧化氢添加装置(5o)。
3.根据权利要求2所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述气体收集处理模组(5l)由沿气体流动方向依序设置的除二氧化碳器(5p)和氢气储存器(5q)组成。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述脱氨装置(8)由一级脱氨塔(8a)、二级脱氨塔(8b)、中间水箱(8c)和水泵(8d)组成；所述中间水箱(8c)和水泵(8d)沿液体流动方向依序设置在一级脱氨塔(8a)出液口与二级脱氨塔(8b)进液口之间的管路上；二级脱氨塔(8b)出液口管路连接生化处理单元(3)；
所述一级脱氨塔(8a)和二级脱氨塔(8b)上部近端部均通过氨气收集管(8e)与吸氨塔(9)连接。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述生化处理单元(3)由沿垃圾渗滤液前进方向依序导通连接的反调池(3a)、UBF反应器(3b)、二级复合填料好氧接触氧化池(3c)和二沉池(3d)组成。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述UBF反应器(3b)顶部出气口管路连接有沼气回用单元(10)，所述沼气回用单元(10)由沿沼气流动方向依序通过管路导通连接的脱水器(10a)、脱硫塔(10b)、储气罐(10c)、沼气燃烧装置(10d)和热交换器(10e)组成；所述热交换器(10e)设置在絮凝沉淀池(6)出液口与一级脱氨塔(8a)进液口之间的管路上；所述沼气燃烧装置(10d)通过管路分别连接热交换器(10e)和UBF反应器(3b)上的恒温控制器。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述深度处理单元(4)由沿液体流动方向依序通过管道导通连接的砂滤池(4a)、活性炭过滤柱(4b)、离子交换装置(4c)和消毒池(4d)组成；在砂滤池(4a)与活性炭过滤柱(4b)之间的管道上设置有水泵。
8.一种采用上述权利要求2所述系统的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
(1)垃圾渗滤液从进水管通过泵加压先通过管道混合器加入酸调节pH至3-4，然后进入复合床内电解芬顿反应器，自下而上经过多孔绝缘板，然后进入第一反应室的填料中进行电解及内电解反应，时间为20min-60min，与此同时，空气通过进气管进入，随水流一起往上，此过程中空气不仅起搅拌混匀的作用，而且也参与了电解及内电解反应，加速其反应过程，反应完成后进入第二反应室，第二反应室利用第一反应室产生的新生态H2，进行还原渗滤液部分污染物，反应时间为15min-30min；
经过第二反应室反应后进入第三反应室进行芬顿反应，芬顿反应利用第一反应室反应后剩余的亚铁离子,通过ORP测定仪控制H2O2加入量，将垃圾渗滤液的氧化还原电位控制在250-300mv范围内，反应时间为1-3h，反应后进入出水堰排出至絮凝沉淀池；
(2)进入絮凝沉淀池的垃圾渗滤液，首先调整pH值至10.5-11，然后利用复合床内电解芬顿反应器产生的铁离子作为絮凝剂，并同时加入助凝剂除去包括COD等有机污染物在内的大部分有害物质；
(3)从絮凝沉淀池出来的垃圾渗滤液进入脱氨装置中进行脱氨，脱氨后的垃圾渗滤液依序经过生化处理单元和深度处理单元后排放；脱氨装置中产生的含氨废气进入吸氨塔中进行吸收，最终转化为化肥进行回收。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤(3)中，生化处理单元包括UBF反应器，反应分解产生大量甲烷气体，甲烷气体通过沼气回用单元回收并由沼气回用单元中的沼气燃烧装置将沼气作为燃料转化为热能；
同时，在絮凝沉淀池与脱氨装置之间的管道上设置热交换器，沼气燃烧装置产生的热能分别送入热交换器和UBF反应器上的恒温控制器中，通过感温器配合热交换器使进入脱氨装置的垃圾渗滤液温度提高至32℃-38℃，同时通过恒温控制器配合沼气燃烧装置产生的热能使生化处理单元中的垃圾渗滤液温度恒温至27℃-35℃。
10.根据权利要求9所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤(3)中，脱氨装置进行脱氨具体为：垃圾渗滤液首先进入热交换器，在温控器作用下通过热交换器进行加热，热交换器的能源利用厌氧产生的沼气作为能源加热，通过感温器将垃圾渗滤液的温度提高至32℃-38℃；加热后的垃圾渗滤液依序进入一级脱氨塔、中间水箱和二级脱氨塔，塔内气液比控制在3000-3800之间，喷头压力为2.5Mpa-2.8Mpa，水滴粒径为：3mm-4mm，渗滤液pH值控制在10-11；使氨吹脱率大于90％。
11.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，步骤(3)中，吸氨塔回收氨具体为：吸氨塔内采用硫酸吸收剂吸收氨，吸收剂喷淋泵喷头压力为1.5Mpa-2.5Mpa，水滴粒径为：1.8mm-3mm，塔内气体流速2-3m/S。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112441703A (zh) * 2020-11-19 2021-03-05 天津中滨远大环境科技有限公司 一种中小型餐厨垃圾渗滤液处理工艺

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