CN113772886A - 垃圾渗滤液的全量化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液的全量化处理方法，包括如下步骤：将经过物化预处理、电子束辐照预氧化处理以及一级A/O生化系统处理的垃圾渗滤液，进行铁碳微电解耦合电子束辐照深度处理，之后经混凝沉淀泥水分离后，再经二级A/O生化系统进行脱氮处理，实现出水达标排放。本发明的垃圾渗滤液的全量化处理方法，采用电子束辐照氧化组合工艺实行前端预氧化，提高渗滤液的生化性，铁碳微电解结合电子束辐照协同工艺作为深度处理工艺，不仅可以使各项污染物指标达到排放标准，而且可以做到全量排放。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于电子束辐照组合工艺进行全量化处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
随着经济的快速发展，人民生活质量逐渐提高，城市固体废弃物的产量也随之不断增加。据中国统计年鉴，至2017年底，全国生活垃圾处理量已达到2.15亿吨。对于生活垃圾，目前发达国家已经大规模使用垃圾焚烧技术实现垃圾的资源化、减量化和无害化。但是目前我国生活垃圾的主要处理处置方式依然为集中收集-卫生填埋，预计未来几年，卫生填埋厂的占比仍然将在50％以上，卫生填埋仍将是我国生活垃圾的主要处理方式。
但垃圾卫生填埋过程中会不可避免地产生垃圾渗滤液，垃圾渗滤液有机污染物组成极其复杂、色度高、臭味重、营养元素比例失调，还含有大量的有毒有害物质，仅依靠常规污水处理工艺难以达标排放。垃圾渗滤液排放标准严格，加上垃圾渗滤液处理技术存在的处理时间长、投资运营成本高等问题，使垃圾渗滤液有效去除污染、高效脱氮以及处理成本控制成为了业界和学界的重要课题之一，同时也是环保领域所面临的巨大挑战。
目前垃圾渗滤液处理工艺主要为生物处理组合“双膜(纳滤+反渗透)处理工艺”，结合“预处理+两级A/O+MBR+纳滤+反渗透”工艺可实现达标排放，但“双膜处理工艺”会产生一定比例的浓水，而目前对于浓水的处理往往采用回灌或者蒸发浓缩。但是回灌会造成垃圾渗滤液原水中难降解、有毒有害等污染物、重金属离子的累积，氨氮、电导率不断升高，废水可生化性不断降低，从而抑制后续生化工艺，导致出水水质超标；此外，膜浓水浓缩蒸发能耗，药剂费用较高，且仍会产生一定比例的浓缩液或固体废物。因此，上述工艺均无法实现全量排放。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种改进的垃圾渗滤液的全量化处理方法，基于电子束辐照和铁碳微电解组合工艺，不产生浓水问题，彻底解决盐度与难降解有机物累积问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种垃圾渗滤液的全量化处理方法，包括如下步骤：将经过物化预处理、电子束辐照预氧化处理以及一级A/O生化系统处理的垃圾渗滤液，进行铁碳微电解耦合电子束辐照深度处理，之后经混凝沉淀泥水分离后，再经二级A/O生化系统强化脱氮处理，实现出水达标排放。
本发明中充分利用铁碳微电解与电子束辐照之间的协同作用，组成耦合深度处理工艺。电子束辐照会产生双氧水，铁碳微电解与电子束辐照相结合可形成类芬顿的反应条件，强化氧化反应。同时铁碳产生的二价铁离子能促进电子束激发水分子产生·OH、O2·-、HO2·、eaq -、·H等活性粒子，提高反应效率，而且可进一步加强后端混凝沉淀效果，强化深度处理效果。因此需要铁碳微电解反应出水直接进入电子束辐照氧化系统，无需调节pH，进一步提升了时效和降低了成本。
根据本发明的一些优选实施方面，在所述泥水分离后的垃圾渗滤液再次进入二级A/O生化系统中进行强化生化处理，之后实现出水达标排放。
根据本发明的一些优选实施方面，所述铁碳微电解处理中，需要将经过生化系统处理的出水pH调整至3.0-4.0，之后进入铁碳微电解反应塔进行微电解反应，反应时间为1-2h。
根据本发明的一些优选实施方面，所述电子束辐照预氧化处理中的加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应时间为0.005-0.02s，吸收剂量为1kGy–20kGy。
根据本发明的一些优选实施方面，所述混凝沉淀为将电子束辐照深度处理出水调节pH至中性，加入助凝剂，反应后进入沉淀池进行泥水分离。在电子束辐照深度处理前有铁碳微电解工艺，水中已有铁离子，后端不需要添加加混凝剂，直接添加助凝剂。
根据本发明的一些优选实施方面，所述物化预处理为混凝沉淀或气浮法，将出水pH调整至6.0～7.0，再添加助凝剂以实现泥水分离。
根据本发明的一些优选实施方面，所述物化预处理中的混凝剂包括聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝，投加量为200ppm-1000ppm；所述混凝沉淀以及物化预处理中的助凝剂为有机高分子助凝剂如聚丙烯酰胺，添加量为0.5-1.0ppm。
根据本发明的一些优选实施方面，所述电子束辐照深度处理中的加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应时间为0.005-0.02s，吸收剂量为1kGy-20kGy。
根据本发明的一些优选实施方面，所述前段生化系统包括单级或多级A/O反应-膜生物反应(MBR或TMBR)系统。即所述一级A/O生化系统为一级A/O反应-膜生物(MBR或TMBR)反应系统。
根据本发明的一些优选实施方面，后段生化强化系统(二级A/O生化系统)可采用包括但不限于曝气生物滤池(BAF)，序批式活性污泥法(SBR)，厌氧/好氧活性污泥法(A/O)，氧化沟法，周期循环活性污泥法(CASS)等工艺。
与现有传统技术(如“双膜处理工艺”)相比，本发明的有益之处在于：本发明的垃圾渗滤液的全量化处理方法，采用电子束辐照预氧化工艺实行前端废水预氧化处理，提高渗滤液的生化性，铁碳微电解结合电子束辐照协同工艺作为深度处理工艺，不仅可以使各项污染物指标达到排放标准，而且可以做到全量排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的全量化处理方法的改造示意图；
图2为本发明实施例的全量化处理方法的工艺路线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的目的是实现垃圾渗滤液的全量化达标排放处理，出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)，且不产生浓水，不产生盐度与难降解有机物的累积。
为了实现上述目的，本发明采用铁碳微电解与电子束辐照技术联用处理渗滤液，协同促进产生更多的活性粒子，增强反应活性，提高氧化降解有机污染物的能力，使得渗滤液处理效果明显。
具体的，本发明采用铁碳微电解结合之后的电子束辐照工艺，在酸性条件下，铁碳微电解形成无数的原电池，阳极反应会产生大量的Fe2+进入废水，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂，阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，这些活性成分会与废水中的污染物质发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而去除污染物；且系统内的Fe2+对电子束激发水分子产生·OH、O2·-、HO2·、eaq -、·H、H2O2等活性粒子具有催化作用，同时电子束具有胶体脱稳和改善污水有机质沉降性能等作用，通过沉淀池可有效进一步去除污水中的污染物，同时可提高生物活性，强化生化系统的处理能力，实现全量化达标处理。
本发明的技术原理如下：当水分子受到电子束辐照时，激发或电离水分子产生羟基自由基(·OH)、水合电子(eaq -)、氢原子(H·)、H2O2等反应活性粒子，通过一系列的物理、化学及生物反应，降解水中的有机污染物质，同时实现消毒灭菌的效果。与传统的氧化技术相比，具有有机物降解彻底、反应速率快、不易产生二次污染、水质适用范围广等优点，还能够有效的提高垃圾渗滤液的可生化性。
注：[]括号内是相应粒子的产额(G值)，表示每吸收100eV能量所生成(或破坏)的该种粒子数目。
基于上述的发明目的、方案和原理，本发明具体采用的技术工艺路线如下：
垃圾渗滤液-物化预处理-电子束辐照预处理-一级A/O生化系统处理-铁碳微电解-电子束辐照深度处理-混凝沉淀-二级A/O生化系统处理。
电子束辐照可放在前端做预处理，提高垃圾渗滤液的可生化性，增强生化段的去除效果，同时有利于后端深度处理，减少污染负荷。同时在铁碳微电解后增加电子束辐照，进行后端深度处理，进一步去除水中的难降解污染物质，然后结合二级生化硝化反硝化工艺，实现出水的达标排放。
各步骤具体描述如下：
1、物化预处理
物化预处理使用混凝沉淀或气浮法，混凝剂选自PAFC(聚合氯化铝铁)、PFS(聚合硫酸铁)、PAC(聚合氯化铝)，投加量为200ppm-2000ppm，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体。
出水调整pH至6.0～7.0，再添加0.5-1.0ppm有机高分子助凝剂予以实现泥水分离，降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，同时去除部分污染物质。
2、电子束辐照处理
经过物化预处理后的垃圾渗滤液进入电子束辐照池进行辐照预处理，加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应停留时间约0.01s，吸收剂量为1kGy-20kGy，经电子束氧化处理后，出水进入生化系统。
3、一级A/O生化系统处理
生化系统选用一级A/O生化系统反应-膜生物反应系统，其中膜生物反应系统为MBR。
辐照预处理后出水进入生化系统，在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物。部分氨氮在硝化池中通过生物合成去除，大部分则在硝化产生的高效的硝化菌的作用下转变成为硝酸盐和亚硝酸盐，并回流到缺氧池，在缺氧环境中被微生物还原成氮气后排出，达到生物脱氮的目的。A/O和膜生物反应的应用参数和条件与常规一致。
4、铁碳微电解
将MBR生化出水调整pH至3.5左右，进入铁碳微电解反应塔进行微电解反应，停留时间为1-2h，铁碳微电解出水再次直接进入电子束辐照反应器，进行电子束辐照深度处理。
5、电子束辐照深度处理
加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应停留时间约0.01s，吸收剂量为1kGy-10kGy，辐照出水进入混凝反应池，调节pH至中性，加入0.5-1.0ppm有机高分子助凝剂，反应后进入沉淀池进行泥水分离，上清液实现达标排放。在辐照深度处理前有铁碳微电解，后端不需要添加混凝剂，直接添加助凝剂。
6、二级生化系统处理
二级生化系统可选用BAF、A/O、CASS、SBR等具有硝化反硝化功能的生化处理工艺，对深度处理后的废水中残留的有机物、氨氮、总氮等污染进行进一步强化去除，实现出水全量化达标排放。
相对于现有技术，本发明1)采用上述电子束辐照氧化组合工艺作为老龄垃圾渗滤液前端预氧化的工艺路线，提高渗滤液的生化性，铁碳微电解结合电子束辐照协同工艺作为生化系统出水深度处理工艺，不仅可以使各项污染物指标达到排放标准，而且可以做到全量排放；
2)不使用纳滤或反渗透膜系统，不产生浓液，不产生盐度累积及难降解有机物累积；
实施例
以下以四川某垃圾渗滤液项目为例，进一步说明本发明的技术方案：
一：项目背景
该垃圾填埋场的垃圾渗滤液为350m3/d，现有工艺为生化A/A/O结合膜处理工艺，每天出水230m3/d，同时产生120m3/d的膜浓液回灌至填埋场。现要求改进，实现全量化排放，不产水浓水。
二：出水要求
处理出水要求满足《生化垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2208)中的表2标准。其中COD＜100mg/L，氨氮≤25mg/L，总氮≤40mg/L，色度≤40倍。
三：项目工艺流程以及改造后工艺流程
(1)垃圾渗滤液调节池进水通过物化预处理后进入电子束辐照预处理系统，提高渗滤液的可生化性，出水进入生化系统。前段生化处理系统控制及运行与常规垃圾渗滤液处理系统一致。
(2)生化系统出水进入高级氧化深度处理段，即铁碳微电解耦合电子束辐照深度处理(EB组合工艺)。
(3)上清液进入二级生化系统进行硝化反硝化，最终达标排放。
图1所示为本实施例项目改造前后的工艺路线示意图，图1中的虚线框为现有的工艺路线。图2为本实施例中垃圾渗滤液的全量化处理方法的工艺路线图，图2中的实线为污水走向，虚线为污泥走向。
四：基于该项目设计的对比实验
4.1)本对比试验与上述三中项目工艺流程中的步骤大体一致，区别点在于本对比试验在高级氧化深度处理段只进行EB(电子束，ElectricBeam)强化处理。
4.2)本对比试验与上述三中项目工艺流程中的步骤大体一致，区别点在于本对比试验在高级氧化深度处理段只进行铁碳强化处理。
五：试验数据
根据三中的项目工艺流程以及四中的对比实验，分别检测生化系统出水、高级氧化生化处理出水以及最终的生化后的出水中的相关指标(COD、T-N、NH3-N、色度)，相关检测结果如下表所示：
表1根据三中的项目工艺流程处理垃圾渗滤液的出水相关指标
表2根据4.1的对比实验中出水的相关指标
表3根据4.2的对比实验中出水的相关指标
上述三个表格中的结果表明：表一显示经过铁碳微电解结合EB工艺处理后，COD大幅降低，可生化性提高，最终出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)，且不产生浓水，不产生盐度与难降解有机物的累积。表二对应的是仅采用电子束深度处理(没有铁碳微电解的处理工艺)的检测结果，原水中部分有机氮无法氨化，而这部分含氮的有色基团且存在于腐殖酸类有机物中，无法通过生化硝化反硝化去除。同时色度无法达标。表三对应的是仅采用铁碳微电解处理(无电子束辐照处理工艺)的检测结果，经过铁碳还原后的小分子物质是无法通过生化去除，必须通过辐照产生的羟基自由基对其进行进一步氧化。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液的全量化处理方法，其特征在于：包括如下步骤：将经过物化预处理、电子束辐照预氧化处理以及一级A/O生化系统处理的垃圾渗滤液，进行铁碳微电解耦合电子束辐照深度处理，之后经混凝沉淀泥水分离后，再经二级A/O生化系统进行脱氮处理，实现出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的全量化处理方法，其特征在于：在所述泥水分离后的垃圾渗滤液再次进入二级A/O生化系统中进行强化生化处理，之后实现出水达标排放。
3.根据权利要求1所述的全量化处理方法，其特征在于：所述铁碳微电解处理中，需要将经过一级A/O生化系统处理的出水pH调整至3.0-4.0，之后进入铁碳微电解反应塔进行微电解反应，反应时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的全量化处理方法，其特征在于：所述电子束辐照预氧化处理中的加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应时间为0.005-0.02s，吸收剂量为1kGy-20kGy。
5.根据权利要求1所述的全量化处理方法，其特征在于：所述混凝沉淀工艺为将电子束辐照深度处理出水调节pH至中性，加入助凝剂，反应后进入沉淀池进行泥水分离。
6.根据权利要求5所述的全量化处理方法，其特征在于：所述物化预处理为混凝沉淀或气浮法，将出水pH调整至6.0～9.0，再添加助凝剂以实现泥水分离。
7.根据权利要求6所述的全量化处理方法，其特征在于：所述物化预处理中的混凝剂包括聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝，投加量为200ppm-2000ppm；所述混凝沉淀以及物化预处理中的助凝剂为有机高分子助凝剂，添加量为0.5-1.0ppm。
8.根据权利要求1所述的全量化处理方法，其特征在于：所述电子束辐照深度处理中的加速器选型为0.5MeV-2.0MeV，反应时间为0.005-0.02s，吸收剂量为1kGy-20kGy。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的全量化处理方法，其特征在于：所述一级A/O生化系统为一级A/O反应-膜生物反应系统。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的全量化处理方法，其特征在于：二级A/O生化系统包括曝气生物滤池、序批式活性污泥法、厌氧/好氧活性污泥法、氧化沟法或周期循环活性污泥法。
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