CN112390426A

CN112390426A - 垃圾渗滤液氨氮脱除方法

Info

Publication number: CN112390426A
Application number: CN202011070591.1A
Authority: CN
Inventors: 郭晓静; 瞿艳军; 黄志亮; 李北涛; 蔡小平; 刘靖; 周欣
Original assignee: Wuhan Jingwei Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Jingwei Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液氨氮脱除方法，包括步骤：pH调节步骤、絮凝步骤、溶气步骤、沉淀分离步骤、过滤步骤、软化步骤、脱氨步骤以及pH调整步骤。通过本发明垃圾渗滤液氨氮脱除方法能够有效除去垃圾渗滤液中高浓度氨氮、难生物降解的有机污染物、重金属等有毒有害物质，还能够极大地改善了脱氨膜装置中的中空纤维膜的容易堵塞的现象，提高了垃圾渗滤液的处理效率。

Description

垃圾渗滤液氨氮脱除方法

技术领域

本发明涉及脱氨氮处理技术领域，尤其涉及一种新型的垃圾渗滤液氨氮脱除方法。

背景技术

垃圾渗滤液是一种成分复杂污染严重的高浓度有机废水，COD、氨氮、TDS、硬度等含量较高，处理难度大。随着填埋时间推移，垃圾渗滤液中COD含量下降，氨氮含量增加，碳氮比失调，生化性变差，盐分富集，形成老龄化垃圾渗滤液。其中氨氮含量过高，渗滤液中的C/N比过低，对于后续的生物处理由于缺乏有机碳源而将影响反硝化过程的顺利进行，从而会影响处理垃圾渗滤液效果，导致系统运行不稳定，处理量达不到设计要求，甚至影响出水水质指标。因此，对于老龄化垃圾渗滤液，必须要进行脱氮处理。

现有脱除氨氮的工艺主要包括吹脱法、生化法、鸟粪石沉淀法、离子交换法、折点加氯法等等，这些方法局限于运行费用高、二次污染、脱除效率低等问题，而不能有效解决垃圾渗滤液废水的氨氮、总氮达标排放问题。目前能够达标排放的技术主要是采用反渗透技术，但是由于老龄化垃圾渗滤液中氨氮浓度高，杂质多，该技术处理老龄化垃圾渗滤液还存在很多问题，首先应用过程中产生的浓缩液无法处理，导致污染物质得不到根本去除而限制了其广泛的应用；其次，反渗透膜容易堵塞，膜通量降低很快，需要即时更换，所以有必要进一步开发研究老龄化垃圾渗滤液脱氨氮处理技术。

发明内容

为了解决至少部分解决老龄化垃圾渗滤液需要脱出氨氮的技术问题，本发明提供一种垃圾渗滤液氨氮脱除方法，包括步骤：

pH调节步骤：调节待处理的渗滤液的pH值至10至11之间，其中，pH调节剂为氢氧化钠；

絮凝步骤：向渗滤液中加入絮凝剂，在渗滤液中形成絮体，以吸附污染物，絮凝剂包括聚合氯化铝和聚丙稀酰胺；

溶气步骤：向渗滤液中曝气，通过气浮作用使絮体上浮，再除去絮体，得到第一中间处理液；

沉淀分离步骤：将第一中间处理液经过斜板沉淀单元的沉淀处理实现固液分离，收集上层的清液，得到第二中间处理液；

过滤步骤：将第二中间处理液进行过滤处理，以除去其中的颗粒杂质，得到第三中间处理液，其中，过滤处理包括石英砂为介质的第一过滤处理和无烟煤为介质的第二过滤处理；

软化步骤：将第三中间处理液进行通过离子交换处理，除去其中的钙离子和镁离子，得到第四中间处理液，其中，离子交换处理中选用磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂；

脱氨步骤：将第四中间处理液通入脱氨膜装置中的脱氨单元脱除其中的氨氮的成分，得到第五中间处理液，脱氨单元中设置有中空纤维膜，第四中间处理液进入中空纤维膜的管程，以使氨氮成分能够透过中空纤维膜被氨氮吸收液所吸收；

pH调整步骤：调整第五中间处理液的pH值至中性。

在一些实施方式中，过滤步骤中还包括活性炭为介质的第三过滤处理。

在一些实施方式中，氨氮吸收液为硫酸溶液。

在一些实施方式中，pH调节步骤之前还包括有一预过滤步骤，使用过滤装置对待处理的渗滤液进行初步过滤以除去其中颗粒杂质。

在一些实施方式中，软化步骤和脱氨步骤之间还包括有pH再调节步骤：加入pH调节剂，使第四中间处理液的pH值介于11至12之间。

在一些实施方式中，脱氨步骤中还包括有：

预过滤步骤，将第四中间处理液通入脱氨膜装置中的过滤单元进行预过滤，以除去其中的杂质；

膜清洗步骤，将清水通入膜清洗单元中，定期反向冲洗中空纤维膜；

吸收液循环步骤，将氨氮吸收液定期补充进入吸收液循环装置中，并使氨氮吸收液在中空纤维膜的外表面流动；

铵盐排放步骤，将吸收氨氮后的氨氮吸收液通入铵盐排放单元以排出其中形成的铵盐。

在一些实施方式中，斜板沉淀单元包括污泥区、主流区、过渡区、斜板区和清水区。

在一些实施方式中，中空纤维膜的材质为聚烯烃，厚度为0.05 mm，内径为0.4 mm。

本发明的有益技术效果在于：

1）本发明依序结合pH调节步骤、絮凝步骤、溶气步骤、沉淀分离步骤、过滤步骤以及软化步骤，能够有效去除处理液中的颗粒物，特别是在软化步骤中，还进一步去除了容易结垢的钙、镁离子，极大地改善了脱氨膜装置中的中空纤维膜的容易堵塞的现象，提高了垃圾渗滤液的处理效率；

2）本发明的方法推广应用的适应性强，可以适用于新建、改造现有垃圾渗滤液处理系统，从而保证老龄化垃圾渗滤液的中高浓度氨氮的有效处理；

3）本发明的方法通过采用氨氮吸收液对氨氮的吸收，达到氨氮的资源回收利用，减少了氨氮的二次污染问题。

附图说明

图1为本发明垃圾渗滤液氨氮脱除方法的步骤示意图；

图2 为本发明一实施例中渗滤液依序进入各装置的流程示意图；

图3为本发明一具体实施例的系统结构示意图；

图4 为本发明斜板沉淀单元的结构示意图。

附图中的符号说明：

S101~S108 步骤；

1 调节池；

2 第一过滤装置；

3 一体化混凝器气浮沉淀池；

31 pH调节单元；

311 第一加药装置；

312 pH检测装置；

32 混凝反应单元；

321 第二加药装置；

33 溶气气浮单元；

34 斜板沉淀单元；

341 污泥区；

342 主流区；

343 过渡区；

344 斜板区；

345 清水区；

4 第二过滤装置；

41 多介质过滤器；

42 活性炭过滤器；

5 软水装置；

6 脱氨膜装置；

61 脱氨单元；

610 中空纤维膜；

62 吸收液循环单元；

63 清洗单元；

64 过滤单元；

65 调节单元；

66 铵盐排放单元；

7 清水池；

100 渗滤液；

200 氨氮吸收液；

210 铵盐排出液；

300 pH调节剂；

310 处理排出液；

400 pH调节剂；

500 清水。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施方式对本发明的技术特点作进一步的说明：

实施例1

本实施例提供一种垃圾渗滤液氨氮脱除方法，如图1所示，其特征在于，包括步骤：

pH调节步骤S101：调节待处理的渗滤液的pH值至10至11之间，其中，pH调节剂为氢氧化钠；

絮凝步骤S102：向渗滤液中加入絮凝剂，在渗滤液中形成絮体，用以吸附污染物，絮凝剂包括聚合氯化铝和聚丙稀酰胺；

溶气步骤S103：向渗滤液中曝气，通过气浮作用使絮体上浮，再除去絮体，得到第一中间处理液；

沉淀分离步骤S104：将第一中间处理液经过斜板沉淀单元的沉淀处理实现固液分离，收集上层的清液，得到第二中间处理液；

过滤步骤S105：将第二中间处理液进行过滤处理，以除去其中的颗粒杂质，得到第三中间处理液，其中，过滤处理包括石英砂为介质的第一过滤处理和无烟煤为介质的第二过滤处理；

软化步骤S106：将第三中间处理液进行通过离子交换处理，除去其中的钙离子和镁离子，得到第四中间处理液，其中，离子交换处理中选用磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂；

脱氨步骤S107：将第四中间处理液通入脱氨膜装置中脱除其中的氨氮的成分，得到第五中间处理液，脱氨单元中设置有中空纤维膜，第四中间处理液进入中空纤维膜的管程，以使氨氮成分能够透过中空纤维膜被氨氮吸收液所吸收；

pH调整步骤S108：调整第五中间处理液的pH值至中性，处理完成。

在一些实施方式中，氨氮吸收液为硫酸溶液，硫酸溶液与氨氮成分反应形成铵盐排出液。

在一些实施方式中，pH调节步骤S101之前还包括有一预过滤步骤，使用过滤装置对待处理的渗滤液进行初步过滤以除去其中颗粒杂质。

在一些实施方式中，脱氨步骤中还包括有：预过滤步骤，将第四中间处理液通入脱氨膜装置中的过滤单元进行预过滤，以除去其中的杂质；

实施例2

为更好的说明本发明的方法能够实施的方式，本实施例给出利用本发明的方法具体实施的垃圾渗滤液氨氮脱除系统，如图2所示，该套系统包括：调节池1、第一过滤装置2、一体化混凝器气浮沉淀池3、第二过滤装置4、软水装置5、脱氨膜装置6以及清水池7，其中，调节池1用以对渗滤液进行均质、均量调节，第一过滤装置2，用于过滤渗滤液中的杂质，调节池1与第一过滤装置2用以进行预过滤步骤；一体化混凝器气浮沉淀池3中加入pH调节剂和絮凝剂，用于对渗滤液进行pH调节、投加药剂、溶气气浮以及分离污染物，用以进行pH调节步骤S101、絮凝步骤S102、溶气步骤S103以及沉淀分离步骤S104；第二过滤装置4用于对于过滤渗滤液中的颗粒杂质，用以进行过滤步骤S105；软水装置5用于通过离子交换软化水质；脱氨膜装置6用以脱除渗滤液中的氨氮，用以进行软化步骤S106；清水池7用以渗滤液进行pH调整至中性，用以进行pH调整步骤S108。

如图3所示给出了本实施例的系统结构示意图，从图3中可以看出，渗滤液100进入调节池1后进入第一过滤装置2，在本实施例中，该第一过滤装置2为自清洗过滤器，通过过滤网将颗粒杂质从水中滤去。

处理后的渗滤液然后再进入一体化混凝器气浮沉淀池3中，其中，该一体化混凝器气浮沉淀池3包括：pH调节单元31、混凝反应单元32、溶气气浮单元33和斜板沉淀单元34，在本实施例中，pH调节单元31中还包括有第一加药装置311和pH检测装置312，第一加药装置311用于加入pH调节剂以调节其中聚集的渗滤液的pH值介于10~11之间，在一些实施方式中，该pH调节剂为NaOH溶液；在一些实施方式中，pH检测装置312能够在线检测溶液中的pH值，以控制pH调节剂的添加量，实现自动化调节的功能；混凝反应单元32包括有第二加药装置321，用于向其中聚集的渗滤液中加入絮凝剂，可选地，加入的絮凝剂为聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），同时，通过机械搅拌充分混合，使得渗滤液中的悬浮物凝结形成矾花，形成颗粒较大、沉降性能较好的絮体；溶气气浮单元33设置有溶气罐、溶气泵、释放器、空压机等，将大量空气溶于水中形成溶气水，再通过释放器骤然减压快速释放，在渗滤液中产生大量的微细气泡，并粘附于产生的“矾花”上，使絮体上浮，从而迅速地除去水中的污染物质，达到净水的目的；处理后的渗滤液再进入斜板沉淀单元34，在本实施例中，如图4所示，该斜板沉淀单元34包括有污泥区341、主流区342、过渡区343、斜板区344和清水区345，其中，主流区341为位于斜板沉淀池底部的流动区，它的主要作用是传输待分离的混合液进入斜板区344，沉淀后的污泥又从此处进入斗状的污泥区341，过渡区342的作用是消能和调整流态，防止污泥上翻，保证固液分离效果；同时，它还具有均匀进水和作为污泥回流通道等功能，起着双向传输的作用。斜板区344是泥水分离的实际区域，即工作区，在这里，污泥絮凝体形成并在重力作用下沉降到斜板上，澄清后的污水进入清水区345。清水区345能够分隔沉淀工作区与出水堰，使斜板区345的沉降过程不受出水水流影响，在本实施例中，出水堰为锯齿形溢流堰，与普通水平堰相比更易加工也更易保证出水均匀。

处理后的渗滤液然后再进入第二过滤装置4，在本实施例中，该第二过滤装置4为多介质过滤器41，该多介质过滤器41采用一定厚度、不同粒状的石英砂和无烟煤双层滤料，通过压力过滤，过滤时水中杂质颗粒便被滤料所粘附，本实施例中，该第二过滤装置4还包括有活性炭过滤器42，渗滤液通过活性炭吸附层，在此过程中，水中的吸附物质从液相转移到固相活性炭的表面上，进一步吸附水中的细小杂质。

处理后的渗滤液然后再进入软水装置5，通过其中的离子交换树脂层，水中的钙、镁等易于结垢的离子与树脂中的钠离子发生置换，这样从软水装置5流出的水就是去掉了硬度离子的软化水，在本实施例中，离子交换处理中选用001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，是一种磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂。

通过上述处理后，渗滤液通过提升泵进入脱氨膜装置6，脱氨膜装置6包括过滤单元64、脱氨单元61、膜清洗单元63、吸收液循环单元62、铵盐排放单元66。在本实施例中，脱氨膜装置6中还前置有调节单元65，在调节单元65中加入适量的pH调节剂400，在本实施例中，pH调节剂400为NaOH溶液，调节待脱氨步骤处理的渗滤液的pH值介于11至12之间，再通过过滤单元64去除绝大部分悬浮物质和大分子胶体物质，再进入脱氨单元61，防止其中的中空纤维膜610堵塞，可选的，该过滤单元64为微滤、保安过滤器等。过滤后渗滤液以一定流速进入中空纤维膜610的管程，一侧氨氮吸收液（一般为酸溶液，在本实施例中为硫酸溶液）通过离心泵进入气态膜组件壳程（其中设置有中空纤维膜610，在本实施例中，中空纤维膜610的厚度为0.05mm，内径为0.4mm，材质为聚烯烃材料），当渗滤液在中空纤维膜610的管程中流动时，在膜两侧NH₃浓度差推动下，渗滤液中NH₃在废水-微孔膜界面汽化成气态NH₃，沿膜微孔向膜的另一侧扩散，在微孔膜-吸收液界面被稀H₂SO₄吸收，反应生成铵盐，再流至吸收液槽，如此反复循环，形成的铵盐排出液210通过铵盐排放单元66排出系统；在连续操作条件下氨氮吸收液经过一定循环周期后，浓度会大幅下降，氨氮脱除效率降低，此时通过吸收液循环单元62能够及时补充氨氮吸收液200；在一些实施方式中，脱氨膜装置6还包括有膜清洗单元63，在运行一段时间后，通过膜清洗单元63中通入的清水500反向冲洗中空纤维膜610，以清洗中空纤维膜610表面沉积的杂质，提高中空纤维膜610的使用寿命。

最后，处理后出水进入清水池7，向清水池7中加入pH调节剂300（一般地为酸液），进行pH回调至中性，确保清水池出水达标排放后，向外排出处理排出液310。

采用本实施例2所述的系统对填埋龄5年以上的老龄化垃圾渗滤液（氨氮含量大于3000 mg/L）进行处理，处理后的处理排出液310氨氮含量小于50mg/L，说明通过本发明垃圾渗滤液氨氮脱除方法能够有效除去垃圾渗滤液中高浓度氨氮，同时还能够过滤难生物降解的有机污染物、重金属等有毒有害物质，实现氨氮的资源回收利用。

本发明的方法中处理垃圾渗滤液依序经过pH调节步骤S101、絮凝步骤S102、溶气步骤S103、沉淀分离步骤S104、过滤步骤S105、软化步骤S106、脱氨步骤S107和pH调整步骤S108，能够有效去除处理液中的颗粒物，特别是在pH调节步骤S101中选用了NaOH作为pH调节剂，避免使用氢氧化钙等含有硬性离子的pH调节剂，在软化步骤S106中，还进一步去除了容易结垢的钙、镁离子，极大地改善了脱氨膜装置6中的中空纤维膜610的容易堵塞的现象，提高了垃圾渗滤液的处理效率；本发明推广应用的适应性强，可以适用于新建、改造现有垃圾渗滤液处理系统，从而保证老龄化垃圾渗滤液的稳定达标排放。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，包括步骤：

絮凝步骤：向所述渗滤液中加入絮凝剂，在所述渗滤液中形成絮体，以吸附污染物，所述絮凝剂包括聚合氯化铝和聚丙稀酰胺；

溶气步骤：向所述渗滤液中曝气，通过气浮作用使所述絮体上浮，再除去所述絮体，得到第一中间处理液；

沉淀分离步骤：将所述第一中间处理液经过斜板沉淀单元的沉淀处理实现固液分离，收集上层的清液，得到第二中间处理液；

过滤步骤：将所述第二中间处理液进行过滤处理，以除去其中的颗粒杂质，得到第三中间处理液，其中，所述过滤处理包括石英砂为介质的第一过滤处理和无烟煤为介质的第二过滤处理；

软化步骤：将所述第三中间处理液进行通过离子交换处理，除去其中的钙离子和镁离子，得到第四中间处理液，其中，所述离子交换处理中选用磺酸化苯乙烯系凝胶型强酸性阳离子交换树脂；

脱氨步骤：将所述第四中间处理液通入脱氨膜装置中的脱氨单元脱除其中的氨氮的成分，得到第五中间处理液，所述脱氨单元中设置有中空纤维膜，所述第四中间处理液进入所述中空纤维膜的管程，以使氨氮成分能够透过所述中空纤维膜被氨氮吸收液所吸收；

pH调整步骤：调整第五中间处理液的pH值至中性。

2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述过滤步骤中还包括活性炭为介质的第三过滤处理。

3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述氨氮吸收液为硫酸溶液。

4.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述pH调节步骤之前还包括有一预过滤步骤，使用过滤装置对所述待处理的渗滤液进行初步过滤以除去其中颗粒杂质。

5.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述软化步骤和所述脱氨步骤之间还包括有pH再调节步骤：加入pH调节剂，使所述第四中间处理液的pH值介于11至12之间。

6.如权利要求1或5所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述脱氨步骤中还包括有：

预过滤步骤，将所述第四中间处理液通入脱氨膜装置中的过滤单元进行预过滤，以除去其中的杂质；

膜清洗步骤，将清水通入膜清洗单元中，定期反向冲洗所述中空纤维膜；

吸收液循环步骤，将所述氨氮吸收液定期补充进入吸收液循环装置中，并使所述氨氮吸收液在所述中空纤维膜的外表面流动；

铵盐排放步骤，将吸收氨氮后的所述氨氮吸收液通入铵盐排放单元以排出其中形成的铵盐。

7.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述斜板沉淀单元包括污泥区、主流区、过渡区、斜板区和清水区。

8.如权利要求1所述的垃圾渗滤液氨氮脱除方法，其特征在于，所述中空纤维膜的材质为聚烯烃，厚度为0.05 mm，内径为0.4 mm。