CN112573757A - 适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统及工艺，该系统包括通过管道依次连接的调节池及格栅单元(1)、河沙过滤反应器单元(2)、并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)及纳滤处理单元(5)。与现有技术相比，本发明能够高效地去除渗滤液中的有机污染物并达到脱氮的作用，使出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962‑2015)，有效解决水污染控制领域中垃圾中转站渗滤液处理的问题；且成本低，占地面积小，有效解决了水污染控制领域中垃圾中转站渗滤液处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水污染控制领域，尤其涉及一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统及工艺。
背景技术
城市生活垃圾中转站在城市垃圾管理系统中扮演着非常重要的角色，中转站垃圾在压缩过程产生的垃圾渗滤液对受纳的水体或者污水管道有着显著影响，并对周围环境产生影响。垃圾压缩过程中产生出来的污水，属于原生的垃圾渗滤液，多为当天产生，由于堆放时间和发酵时间短；与填埋场的垃圾渗滤液水质有很大的区别。垃圾渗滤液都具有COD和BOD浓度高、水质水量变化大、氨氮含量较高且微生物营养元素比例失调等特点。
目前渗滤液处理工艺流程及设备中还有一些问题有待解决，如采用反渗透工艺有膜污染、投资运行成本高而且会产生大量浓缩液的缺点。对膜浓缩液的处理方式是将浓缩液回灌至前期调节池中，定量与新进场的渗滤液混合后重新进入系统中再次处理。但回灌法浓缩液中盐分及难降解污染物会不断积累，从而会导致反渗透系统中渗透压有所升高，膜结垢比较严重，造成膜回收率有所降低，情况比较严重时还会导致浓缩液处理系统发生瘫痪。设备流程过长，占地面积较大，处理效果不稳定等问题也是设备难以进行大型推广的原因，因此仍需探索更持久且合适的渗滤液处理方式。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统及工艺。高效地去除渗滤液中的有机污染物并达到脱氮的作用，使出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)，有效解决水污染控制领域中垃圾中转站渗滤液处理的问题。且成本低，占地面积小。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，包括通过管道依次连接的调节池及格栅单元、河沙过滤反应器单元、并联难降解生活源填料生物反应器单元及纳滤处理单元；
所述的调节池及格栅单元具有调节池和设置于调节池出口处的格栅，所述的调节池用于调节生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液的水质与水量，所述的格栅用于栅渣的过滤；
所述的河沙过滤反应器单元包括过滤反应器和放置于过滤反应器中的河沙；
所述的并联难降解生活源填料生物反应器单元具有多个并联设置的生物反应器及内置于各生物反应器内的生化过滤填料，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对渗滤液进行处理；
所述的纳滤处理单元具有多个并联设置的纳滤反应器，所述的纳滤反应器内设有用于截留纳米级颗粒物的纳滤膜。
优选地，所述的过滤反应器和生物反应器均采用上部进水、下部出水的方式，并采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水。
优选地，所述的调节池及格栅单元与河沙过滤反应器单元之间设有提升泵A，所述的河沙过滤反应器单元与并联难降解生活源填料生物反应器单元之间设有提升泵B。
优选地，所述的河沙过滤反应器单元内的河沙为市售的河沙，粒径2-4mm。
优选地，所述的生化过滤填料包括矿化垃圾、动物骨料、废旧织物和卵石。
优选地，所述的生化过滤填料还包括泡沫混凝土碎石，所述的泡沫混凝土碎石用于在该系统运行一段时间后生化过滤填料发生沉降现象时，补充在生物反应器上方至原有高度，以保证处理高度不变。
优选地，所述的生物反应器采用废弃集装箱作为容器。
优选地，所述的并联难降解生活源填料生物反应器单元与纳滤处理单元之间设有储水池，并联难降解生活源填料生物反应器单元、储水池和纳滤处理单元之间通过管道重力自流作用进行介质流通。
本发明第二方面提供一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合工艺，采用所述的系统，包括以下步骤：
S1：生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液通过管道进入调节池及格栅单元，在调节池中进行水量的调节，再通过格栅进行过滤；
S2：滤后液进入河沙过滤反应器单元，经过河沙的过滤作用对渗滤液进行处理；
S3：滤后液进入并联难降解生活源填料生物反应器单元，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对其进行处理；
S4：滤后液进入纳滤处理单元，并进行加压，加压的液体平行通过纳滤膜表面，部分液体通过纳滤膜形成渗透液，被截留的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高，形成浓缩液，渗透液水质达到《GB/T 31962-2015污水排入城镇下水道水质标准》，排出。
优选地，在并联难降解生活源填料生物反应器单元与纳滤处理单元之间设置储水池，并联难降解生活源填料生物反应器单元的滤后液先通入储水池中，再进入纳滤处理单元。
(1)调节池及格栅单元：从中转站排出的新鲜渗滤液通过管道输送至调节池中进行水质与水量的调节，在调节池出口处设置格栅以对栅渣起到过滤作用，经过格栅后进入到下一步处理过程。
(2)河沙过滤反应器单元：在过滤反应器中放置河沙，利用河沙颗粒小、比表面积大，且表面带有一定的自由电子的特点，与水中的带电杂质颗粒，两者相凝结、沉淀，再通过砂砾间的缝隙来对渗滤液进行进一步的过滤处理，优选渗滤液由反应器上部进水到下部出水，再进入下一步处理过程。
(3)并联难降解生活源填料生物反应器单元：经过内置的生化过滤填料的过滤及生化作用来对渗滤液进行处理。生化过滤填料为矿化垃圾、动物骨料、废旧织物、卵石等材料。难降解生活源废物填料集装箱生物反应器运行一段时间后，由于填料中微生物的代谢作用，原含有可降解的有机物会被降解为小分子物质。生物处理方式具有处理量大、成本低、处理效果好等优点，且具有生物量大、抗冲击力较强且产泥量少等优点。需要处理的废水通过滤池，运行一段时间后，滤料表面逐渐包裹了一层生物膜，生长在生物膜上的微生物利用污废水中的各种物质进行生命活动，由此污废水得到了净化。
(4)纳滤处理单元：纳滤用于将相对分子质量较小的物质从溶剂中分离出来，其分离性能介于反渗透和超滤之间，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离的效果，可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，可部分去除单价离子和分子量低于200的物质，分离性能明显优于超滤和微滤，而与反渗透膜相比具有部分去除单价离子、过程渗透压低、操作压力低、省能等优点，以实现渗滤液的安全高效处理。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.有机污染物降解效率高，污泥产量少。相比于其他生物处理方式，本发明的并联难降解生活源填料生物反应器单元的生物反应床具有生物量大、抗冲击较强且产泥量少等优点。
2.废旧物品资源化利用，以废治废，生态效益高。生物反应器以废弃集装箱作为容器，在混杂渗滤液处理工程的基础上，以废旧织物、动物骨料、矿化垃圾和鹅卵石为填料，废弃的集装箱为主体，在现有渗滤液处理构筑物周边建立集装箱生物反应器，用于混杂渗滤液的预处理，进一步提高渗滤液生物处理效率，减轻后续工艺的水力负荷，实现以废治废。
3.流程紧凑，各步骤之间衔接良好，总占地面积小。第一步调节池及格栅单元是通过调节池的储水作用和格栅的过滤作用以实现对中转站新鲜渗滤液水量的调节及渗滤液表面大的悬浮物的去除，第二步河沙过滤反应器单元是通过在反应器中放置河沙作为填料以达到初步过滤的作用。第三步通过多个(例如三个)相并联的难降解生活源填料生物反应器以难降解生物源作为填料用以去除渗滤液中的有机污染物。最后一步通过纳滤处理，达到脱氮和强化去除大分子有机物质的效果。整体组合工艺总占地面积小于70m2，占地面积小，适用于对垃圾中转站新鲜渗滤液进行处理。
4.总投资及运行成本较低。主体反应设备主要利用废旧物品进行资源化利用，采用以废治废的方法，投资及运行成本相较于其他生物反应床工艺较低。
附图说明
图1为本发明实施例1的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统的示意图。
图中，1为调节池及格栅单元，101为调节池，102为格栅，2为河沙过滤反应器单元，3为并联难降解生活源填料生物反应器单元，301为生物反应器，4为储水池，5为纳滤处理单元，501为纳滤反应器，6为提升泵A，7为提升泵B，8为遮雨棚。
具体实施方式
一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，包括通过管道依次连接的调节池及格栅单元1、河沙过滤反应器单元2、并联难降解生活源填料生物反应器单元3及纳滤处理单元5；调节池及格栅单元1具有调节池101和设置于调节池101出口处的格栅102，调节池101用于调节生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液的水质与水量，格栅102用于栅渣的过滤；河沙过滤反应器单元2包括过滤反应器和放置于过滤反应器中的河沙；并联难降解生活源填料生物反应器单元3具有多个并联设置的生物反应器301及内置于各生物反应器301内的生化过滤填料，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对渗滤液进行处理；纳滤处理单元5具有多个并联设置的纳滤反应器501，纳滤反应器501内设有用于截留纳米级颗粒物的纳滤膜。
更具体地：
本发明优选过滤反应器和生物反应器301均采用上部进水、下部出水的方式，并采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水。进一步优选调节池及格栅单元1与河沙过滤反应器单元2之间设有提升泵A6，河沙过滤反应器单元2与并联难降解生活源填料生物反应器单元3之间设有提升泵B7。更进一步优选并联难降解生活源填料生物反应器单元3与纳滤处理单元5之间设有储水池4，并联难降解生活源填料生物反应器单元3、储水池4和纳滤处理单元5之间通过管道重力自流作用进行介质流通。
本发明优选河沙过滤反应器单元2内的河沙接购置于普通市场，粒径2-4mm，使用前不经任何预处理。
本发明优选并联难降解生活源填料生物反应器单元3的生化过滤填料包括矿化垃圾、动物骨料、废旧织物和卵石等材料。进一步优选生化过滤填料还包括泡沫混凝土碎石，泡沫混凝土碎石用于在该系统运行一段时间后生化过滤填料发生沉降现象时，补充在生物反应器301上方至原有高度，以保证处理高度不变。更进一步优选生物反应器3采用废弃集装箱作为容器。
一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合工艺，采用上述系统，包括以下步骤：
S1：生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液通过管道进入调节池及格栅单元1，在调节池101中进行水量的调节，再通过格栅102进行过滤；
S2：滤后液进入河沙过滤反应器单元2，经过河沙的过滤作用对渗滤液进行处理；
S3：滤后液进入并联难降解生活源填料生物反应器单元3，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对其进行处理；
S4：滤后液进入纳滤处理单元5，并进行加压，加压的液体平行通过纳滤膜表面，部分液体通过纳滤膜形成渗透液，被截留的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高，形成浓缩液，渗透液水质达到《GB/T 31962-2015污水排入城镇下水道水质标准》，排出。
其中，在并联难降解生活源填料生物反应器单元3与纳滤处理单元5之间设置储水池4时，并联难降解生活源填料生物反应器单元3的滤后液先通入储水池4中，再进入纳滤处理单元5。
更具体地：
新鲜渗滤液废水通过管道间歇进入调节池11，在调节池101中进行水量的调节，再通过格栅102进行过滤。
利用提升泵A6将滤后液泵入河沙过滤反应器单元2中，渗滤液从过滤反应器顶端进水，采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水，经过河沙的过滤作用来对渗滤液进行处理，过滤反应器布水装置上方使用遮雨棚8进行遮盖，防止大气降水影响进水水质，对运行结果造成影响，在过滤反应器下部排出滤后液。
利用提升泵B7将河沙过滤后的清液泵入并联难降解生活源填料生物反应器单元3中，滤后液从生物反应器301顶端进水，采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水，经过内置的生化过滤填料的过滤作用来对渗滤液进行处理，在生物反应器301布水装置上方使用遮雨棚进行遮盖，防止大气降水影响进水水质，对运行结果造成影响，同时使用钢板设计与建设简易楼梯用于工作人员操作、检修，处理后渗滤液从反应器下部排出。
通过管道重力自流作用进入储水池4中，在储水池4中进行污水的储存以便于后续设备的良好运行。
通过管道重力自流作用进入纳滤处理单元5中，纳滤膜以压力差为推动力，截留水中粒径为纳米级颗粒物，有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，部分去除单价离子和分子量低于200的物质，最后出水水质可以达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB T 31962-2015)水质标准。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
中转站新鲜渗滤液来自中国东部某垃圾中转站，其所产生的新鲜浓缩液COD为26000-32000mg/L，总磷为95-135mg/L，总氮为230-350mg/L。如图1所示，新鲜渗滤液废水通过管道间歇进入调节池101，在调节池101中进行水量的调节，再通过格栅102进行过滤，利用提升泵A6将滤后液泵入河沙过滤反应器单元2的过滤反应器上端。渗滤液从过滤反应器顶端进水，采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水，经过河沙的过滤作用来对渗滤液进行处理，在过滤反应器底部排出滤后液，利用提升泵B7将河沙过滤后的清液泵入并联难降解生活源填料生物反应器单元3的三个生物反应器301上端。过滤液从生物反应器301顶端进水，采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水，经过内置的生化过滤填料的过滤作用来对渗滤液进行处理，处理后渗滤液从生物反应器301底部排出。通过管道重力自流作用进入储水池4中。在储水池4中进行污水的储存以便于有续设备的良好运行，通过管道重力自流作用进入纳滤处理单元5中，具体地：纳滤膜以压力差为推动力，加压的液体平行通过薄膜表面，部分液体通过薄膜，被排除的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高，被排除的颗粒不会沉积，反而会被浓缩液带走。液体在通过薄膜后便分为通过薄膜的溶液(渗透液)和残留的浓缩液。最后出水水质(即渗透液)可以达到GB/T31962-2015污水排入城镇下水道水质标准。
本发明实施例中，生物反应器301以废弃集装箱作为容器，在混杂渗滤液处理工程的基础上，以废旧织物、动物骨料、矿化垃圾及鹅卵石为填料，废弃的集装箱为主体，用于混杂渗滤液的预处理，进一步提高了渗滤液生物处理效率，减轻后续工艺的水力负荷，实现以废治废。流程紧凑，各步骤之间衔接良好，总占地面积小与70m2，适用于对垃圾中转站新鲜渗滤液进行处理。有机污染物降解效率高，污泥产量少，COD的去除效率可达98.1-98.5％以上，TP的去除效率可达91.6-94.1％以上，TN的去除效率可达69.6-80.0％以上。
实施例2
请参阅图1，本实施例相较于实施例1，存在以下不同：并联难降解生活源填料生物反应器单元3内的生化过滤填料为矿化垃圾、动物骨料、废旧织物、泡沫混凝土碎石、卵石等材料。难降解生活源废物填料集装箱生物反应器运行一段时间后，由于填料中微生物的代谢作用，原含有可降解的有机物会被降解为小分子物质，集装箱内填料会发生沉降现象。如果发生现象，可直接在集装箱反应器上方补充泡沫混凝土至原有高度，以保证处理高度不变。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的调节池及格栅单元(1)、河沙过滤反应器单元(2)、并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)及纳滤处理单元(5)；
所述的调节池及格栅单元(1)具有调节池(101)和设置于调节池(101)出口处的格栅(102)，所述的调节池(101)用于调节生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液的水质与水量，所述的格栅(102)用于栅渣的过滤；
所述的河沙过滤反应器单元(2)包括过滤反应器和放置于过滤反应器中的河沙；
所述的并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)具有多个并联设置的生物反应器(301)及内置于各生物反应器(301)内的生化过滤填料，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对渗滤液进行处理；
所述的纳滤处理单元(5)具有多个并联设置的纳滤反应器(501)，所述的纳滤反应器(501)内设有用于截留纳米级颗粒物的纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的过滤反应器和生物反应器(301)均采用上部进水、下部出水的方式，并采用穿孔管的大阻力配水方式进行配水。
3.根据权利要求2所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的调节池及格栅单元(1)与河沙过滤反应器单元(2)之间设有提升泵A(6)，所述的河沙过滤反应器单元(2)与并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)之间设有提升泵B(7)。
4.根据权利要求1所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的河沙过滤反应器单元(2)内的河沙为市售的河沙，粒径2-4mm。
5.根据权利要求1所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的生化过滤填料包括矿化垃圾、动物骨料、废旧织物和卵石。
6.根据权利要求5所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的生化过滤填料还包括泡沫混凝土碎石，所述的泡沫混凝土碎石用于在该系统运行一段时间后生化过滤填料发生沉降现象时，补充在生物反应器(301)上方至原有高度，以保证处理高度不变。
7.根据权利要求1、5或6所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的生物反应器(3)采用废弃集装箱作为容器。
8.根据权利要求1所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合系统，其特征在于，所述的并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)与纳滤处理单元(5)之间设有储水池(4)，并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)、储水池(4)和纳滤处理单元(5)之间通过管道重力自流作用进行介质流通。
9.一种适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合工艺，其特征在于，采用权利要求1～8任一所述的系统，包括以下步骤：
S1：生活垃圾中转站排出的新鲜渗滤液通过管道进入调节池及格栅单元(1)，在调节池(101)中进行水量的调节，再通过格栅(102)进行过滤；
S2：滤后液进入河沙过滤反应器单元(2)，经过河沙的过滤作用对渗滤液进行处理；
S3：滤后液进入并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)，利用生化过滤填料的过滤和生化作用对其进行处理；
S4：滤后液进入纳滤处理单元(5)，并进行加压，加压的液体平行通过纳滤膜表面，部分液体通过纳滤膜形成渗透液，被截留的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高，形成浓缩液，渗透液水质达到《GB/T 31962-2015污水排入城镇下水道水质标准》，排出。
10.根据权利要求9所述的适用于生活垃圾中转站新鲜渗滤液处理组合工艺，其特征在于，在并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)与纳滤处理单元(5)之间设置储水池(4)，并联难降解生活源填料生物反应器单元(3)的滤后液先通入储水池(4)中，再进入纳滤处理单元(5)。
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