CN114314956B - 一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统和处理方法。该装置包括预处理装置、压滤装置、多介质过滤装置和电催化氧化还原装置，其中，预处理装置分别与压滤装置、多介质过滤装置相连，多介质过滤装置和电催化氧化还原装置相连；预处理装置包括调酸区、混凝区、晶种软化区、除钙区和曝气区；电催化氧化还原装置的阳极为钛基钌铱钽铂锡电极。本发明可以全量化处理减量化工程中产生的DTRO膜浓缩液，解决了膜浓缩液不断回灌导致的垃圾渗滤液水质不断恶化的问题。

Description

一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统和处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别地涉及一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统和处理方法。

背景技术

随着我国城市化进程加快，城市人口及规模快速增加，生活垃圾产生量随之增长，进入垃圾填埋场填是目前最常规的处置方式。在处置生活垃圾的过程中，会产生垃圾渗滤液，它是一种污染程度高、成分及其复杂的有机废水，目前在垃圾渗滤液的处理上基本都在使用减量化工艺，在减量化工程中一般采用DTRO工艺进行处理，但该工艺在处理过程中，将会产生更难以处理的膜浓缩液。

垃圾渗滤液的膜浓缩液回灌填埋场是目前国内外应用最为普遍的浓缩液处理工艺，其原理是把是把垃圾填埋场当作是一个用垃圾作为填料的生物反应器，在浓缩液从填埋场顶部流下经过垃圾填埋层时，浓缩液里面的部分污染物被垃圾中微生物的分解，达到回灌液中的部分有机污染物被堆体中的微生物降解的目的。膜浓缩液回灌工艺存在的天然缺陷是难降解有机物、氨氮、无机盐(尤其是DTRO工艺中所加入的大量硫酸根)等污染因子会随着时间的推移而逐步升高，造成恶性循环。

垃圾渗滤液的膜浓缩液具有难降解有机物浓度高、氨氮高、硬度高、硫酸根浓度高、可生化性差等特点。

发明内容

针对现有技术的不足之一，本发明提供了一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统，其包括预处理装置、压滤装置、多介质过滤装置和电催化氧化还原装置，

其中，所述预处理装置分别与所述压滤装置、所述多介质过滤装置相连，所述多介质过滤装置和所述电催化氧化还原装置相连；

所述预处理装置包括调酸区、混凝区、晶种软化区、除钙区和曝气区；

所述电催化氧化还原装置的阳极为钛基钌铱钽铂锡电极。

在本发明的一些实施例中，所述钛基钌铱钽铂锡电极的涂层为钌、铱、钽、铂、锡的金属氧化物涂层，所述金属氧化物涂层中钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、锡氧化物的质量百分含量依次为：42％～50％、42％～50％、1％～5％、1％～2％、0.5％～1％。

在本发明的一些实施例中，所述钛基钌铱钽铂锡电极的极板厚度为0.5～1.5mm，涂层量为10～20g/m²。

在本发明的一些实施例中，所述电催化氧化还原装置的阴极为钛基钯铜电极。

在本发明的一些实施例中，所述钛基钯铜电极中钯、铜的质量比为(3～5)：1，所述钛基钯铜电极的极板厚度为0.5～1.5mm，涂层为钯、铜的金属单质涂层，涂层量为5～15g/m²。

在本发明的一些实施例中，所述混凝区、所述晶种软化区和所述除钙区均包括沉淀槽，所述沉淀槽所用的斜管填料为40°～50°。

本发明还提供了一种采用上述处理系统处理垃圾渗滤液的膜浓缩液的方法，包括：

将垃圾渗滤液的膜浓缩液依次送入所述调酸区、所述混凝区、所述晶种软化区、所述除钙区和所述曝气区，获得第一产水和第一淤泥；

将所述第一淤泥送入所述压滤装置中，获得压滤液；

将所述压滤液回流至所述调酸区；

将所述第一产水送入所述多介质过滤装置，获得第二产水；

将所述第二产水送入所述电催化氧化还原装置获得第三产水；

将所述第三产水进行排放；

其中，所述膜浓缩液在所述调酸区中被调节至pH值为5～6，所述混凝区中添加的药剂为三氯化铁，所述晶种软化区中添加的药剂为氢氧化钙和硫酸钙，所述除钙区中添加的药剂为碳酸钙，所述曝气区采用穿孔曝气。

在本发明的一些实施例中，所述调酸区添加药剂为98％的浓硫酸，采用定频搅拌机搅拌进行均质，搅拌速度为90rpm，水力停留时间为15min。

在本发明的一些实施例中，所述三氯化铁的添加量为COD值的80％～120％，所述碳酸钠的添加量为理论计算量的1.2～1.6倍。

在本发明的一些实施例中，所述电催化氧化还原装置中阳极板与阴极板的间距为10～20mm，电流密度为350～500A/m²。

本发明可以全量化处理减量化工程中产生的DTRO膜浓缩液，解决了膜浓缩液不断回灌导致的垃圾渗滤液水质不断恶化的问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统的结构示意图。

图2为本发明一实施例和对比例对废水进行处理的结果对比示意图。

图3为本发明另一实施例和对比例对废水进行处理的结果对比示意图。

图4为本发明又一实施例和对比例对废水进行处理的结果对比示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除特别指出，本发明提供的技术方案中所用试剂、材料、仪器均可由常规渠道或市场购得。

图1示出了本发明一实施例提供的垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统100，包括预处理装置110、压滤装置120、多介质过滤装置130和电催化氧化还原装置140。其中，预处理装置110分别与压滤装置120、多介质过滤装置130相连，多介质过滤装置130和电催化氧化还原装置140相连。

如图1所示，预处理装置110包括调酸区111、混凝区112、晶种软化区113、除钙区114和曝气区115。

膜浓缩液在调酸区111将pH调至5～6，优选5.5，从而保证后段混凝效果，去除大部分碳酸氢根，解决后端混凝产生泡沫导致串流问题。图1所示的实施例中，调酸区111添加药剂为98％的浓硫酸，可采用定频搅拌机搅拌均质，搅拌速度约为90rpm，水力停留时间约为15min。

本发明中，混凝区112、晶种软化区113和除钙区114均包括加药槽和沉淀槽。加药槽可采用定频搅拌机，搅拌速度约为90rpm，水力停留时间约为15min。沉淀槽所用的斜管填料为40°～50°，优选45°，水力停留时间约为90min。

混凝区112添加的药剂为三氯化铁，可去除不低于70％的COD，三氯化铁的添加量和COD的质量比可为0.8～1.2：1。

晶种软化区113添加的药剂为氢氧化钙和硫酸钙晶种。用氢氧化钙将pH调制10.5，若镁离子浓度高可将pH调制11.5，形成氢氧化镁沉淀去除镁离子。添加硫酸钙晶种，作为晶核让水体中硫酸根和钙离子附着，形成硫酸钙沉淀，可去除不低于90％硫酸根，硫酸根是强氧化性酸根，去除后可以保护后端电催化氧化还原系统的极板涂层，延长极板寿命。

除钙区114添加的药剂为碳酸钠，碳酸钠的加药量为理论计算量的1.2～1.6倍。能去除水体中剩余的钙离子。

曝气区115采用穿孔曝气，不易结垢堵塞，起到破胶，沉淀水体内碳酸钙微粒作用和吹脱部分VOC和氨氮的作用。对COD去除率不低于25％，对氨氮去除率不低于40％。

预处理的产水总硬度不高于50mg/L。

混凝区112、晶种软化区113、除钙区114和曝气区115产生的淤泥由压滤装置120统一压滤，产生的压滤液再回流至预处理装置110的晶种软化区113。

本发明所使用的压滤装置120为现有装置，在此不再赘述。

经由预处理装置110处理的垃圾渗滤液膜浓缩液进入多介质过滤装置130，以保证进入后端电催化氧化装置140的水质稳定。

多介质过滤装置是利用两种以上过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂、无烟煤、锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。多介质过滤装置130过滤未能沉降的细小微粒，如碳酸钙微粒和一些钙离子和有机物的络合物，过滤前后水质差异较小，主要为保障措施，防止前端预处理运行状态不佳时，不会影响后端电催化氧化还原装置的正常运行。本发明所使用的多介质过滤装置130为现有装置，在此不再赘述。

多介质过滤装置130的产水由电催化氧化还原装置140对水体进行深度处理至达标排放水平。

本发明的电催化氧化还原装置140的阳极为钛基钌铱钽铂锡电极，其上含有五元涂层，分别为钌、铱、钽、铂、锡的金属氧化物涂层。其中，钛基钌铱钽铂锡电极中钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、锡氧化物的质量百分含量依次为：42％～50％、42％～50％、1％～5％、1％～2％、0.5％～1％。钛基钌铱钽铂锡电极的极板厚度可为0.5～1.5mm，涂层量可为10～20g/m²。

一般普通钌铱涂层阳极的强化寿命可为约3000min，本发明的钌铱钽铂锡五元涂层阳极可高于6000min。本发明中采用的强化寿命测试条件：测试溶液为1mol/L硫酸溶液，测试电流密度为20000A/m²，测试温度为50℃。本发明所使用的钌铱钽铂锡五元涂层阳极的强化寿命可达到普通钌铱涂层阳极的2倍以上，而且对COD降解效率高。

可选地，电催化氧化还原装置140的阴极为钛基钯铜电极。其中，钛基钯铜电极上含有两层涂层，分别为钯、铜的金属单质涂层。钛基钯铜电极中钯、铜的质量比可为(3～5)：1，钛基钯铜电极的极板厚度可为0.5～1.5mm，涂层量可为5～15g/m²。

本发明所用的钛基钯铜电极上的钯、铜催化涂层能增强阴极的还原作用，对大分子有机物进行还原作用，能脱去官能团，提高系统的氧化效率，并且使用钯铜涂层的阴极对COD的降解效率较普通钛阴极高。此外，钛基钯铜电极可以还原硝态氮，使总氮达标。

本发明进一步提供了一种采用上述处理系统处理垃圾渗滤液的膜浓缩液的方法，包括：

将垃圾渗滤液的膜浓缩液依次送入调酸区、混凝区、晶种软化区、除钙区和曝气区，获得第一产水和第一淤泥；

将第一淤泥送入压滤装置中，获得压滤液；

将压滤液回流至调酸区；

将第一产水送入多介质过滤装置，获得第二产水；

将第二产水送入电催化氧化还原装置获得第三产水；

将第三产水进行排放。

本发明通过预处理、压滤、多介质过滤和电催化氧化还原能将膜浓缩液全量化处理。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。除特别指出，本发明提供的技术方案中所用试剂、仪器均可由常规渠道或市场购得。

实施例1

本实施例采用钌铱钽铂锡五元涂层阳极以及普通钛阴极对初始COD为10000mg/L的废水进行处理，结果请见图2。其中，钌铱钽铂锡五元涂层阳极的y＝-40.979x+10056，R²＝0.9996。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于，所用的阳极为普通钌铱涂层电极，结果请见图2。其中，普通钌铱涂层阳极的y＝-36.619x+9979.8，R²＝0.9984。

实施例2

本实施例采用钛基钯铜涂层阴极以及钌铱钽铂锡五元涂层阳极对初始COD为10000mg/L的废水进行处理，结果请见图3。其中，钛基钯铜涂层阴极的y＝-43.19x+10231，R²＝0.9985。

对比例2

本对比例与实施例2的不同之处在于，所用的阴极为普通钛阴极，结果请见图3。其中，普通钛阴极的y＝-41.028x+10065，R²＝0.9995。

实施例3

本实施例采用钛基钯铜涂层阴极以及钌铱钽铂锡五元涂层阳极对初始硝态氮为1000mg/L的废水进行处理，结果请见图4。其中，钛基钯铜涂层阴极的y＝-4.1489x+1002.3，R²＝0.9991。

对比例3

本对比例与实施例3的不同之处在于，所用的阴极为普通钛阴极，结果请见图4。其中，普通钛阴极的y＝-0.9139x+1006.2，R²＝0.9979。

实施例4

本实施例采用图1所示的系统处理垃圾渗滤液的膜浓缩液。其中，膜浓缩液的COD为10256mg/L、NH₃-N为7568mg/L、TN为7789mg/L、SO₄ ^-为17560mg/L、pH值7.5。

具体处理流程如下：

(1)将膜浓缩液依次送入调酸区、混凝区、晶种软化区、除钙区和曝气区，获得第一产水和第一淤泥。

其中，调酸区添加药剂为98％的浓硫酸，pH调为5.5，采用定频搅拌机搅拌均质，搅拌速度为90rpm，水力停留时间为15min。

混凝区、晶种软化区和除钙区均由加药槽和沉淀槽两部分组成，加药槽采用定频搅拌机，搅拌速度为90rpm，水力停留时间为15min；沉淀槽所用斜管填料为45°，水力停留时间为90min。

混凝区添加药剂为三氯化铁，三氯化铁的添加量和COD的质量比为0.8：1。晶种软化区添加药剂为氢氧化钙和硫酸钙晶种，用氢氧化钙将pH调为10.5，硫酸钙的添加量为9g/L。除钙区添加药剂为碳酸钠，碳酸钠的加药量为理论计算量的1.3倍。

(2)将第一淤泥送入压滤装置中，获得压滤液，将压滤液回流至调酸区。

其中，压滤液的水质为COD：2110、NH₃-N：6530、TN：6685、SO₄ ^-：7685，回流量为预处理进水量的30％。

(3)将第一产水送入多介质过滤装置，获得第二产水。

其中，该多介质过滤装置为三级过滤：纤维素、石英砂、无烟煤。

(4)将第二产水送入电催化氧化还原装置获得第三产水。

电催化氧化还原装置的阳极板厚度1mm，钌、铱、钽、铂、锡、质量在氧化物涂层中的百分含量依次为：50％、42％、5％、2％、1％，涂层量为15g/m²。阴极板厚度为1mm，钯铜质量比为4：1，涂层量为10g/m²。

表1示出了每步骤的产水质量。

表1

从图2可知，本发明的钌铱钽铂锡五元涂层阳极的对COD降解效率较普通钌铱涂层阳极高11.9％。从图3可知，本发明的钯铜涂层阴极对COD的降解效率较普通钛阴极高5.27％。从图4可知，本发明的钯铜涂层阴极对硝态氮的降解效率较普通钛阴极高354％。

从实施例4和表1可知，本发明可以全量化处理减量化工程中产生的DTRO膜浓缩液，产水符合排放标准。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种垃圾渗滤液的膜浓缩液的处理系统，其特征在于，包括预处理装置、压滤装置、多介质过滤装置和电催化氧化还原装置，

其中，所述预处理装置分别与所述压滤装置、所述多介质过滤装置相连，所述多介质过滤装置和所述电催化氧化还原装置相连；

所述预处理装置包括调酸区、混凝区、晶种软化区、除钙区和曝气区；

所述电催化氧化还原装置的阳极为钛基钌铱钽铂锡电极，所述钛基钌铱钽铂锡电极其上含有五元涂层，所述涂层为钌、铱、钽、铂、锡的金属氧化物涂层，所述金属氧化物涂层中钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、锡氧化物的质量百分含量依次为：42%~50%、42%~50%、1%~5%、1%~2%、0.5%~1%，所述电催化氧化还原装置的阴极为钛基钯铜电极，所述钛基钯铜电极上含有两层涂层，分别为钯、铜的金属单质涂层。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述钛基钌铱钽铂锡电极的极板厚度为0.5~1.5mm，涂层量为10~20g/m²。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述钛基钯铜电极中钯、铜的质量比为（3~5）：1，所述钛基钯铜电极的极板厚度为0.5~1.5mm，涂层为钯、铜的金属单质涂层，涂层量为5~15g/m²。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述混凝区、所述晶种软化区和所述除钙区均包括沉淀槽，所述沉淀槽所用的斜管填料为40°~50°。

5.一种采用权利要求1-4中任一所述的处理系统处理垃圾渗滤液的膜浓缩液的方法，其特征在于，包括：

将垃圾渗滤液的膜浓缩液依次送入所述调酸区、所述混凝区、所述晶种软化区、所述除钙区和所述曝气区，获得第一产水和第一淤泥；

将所述第一淤泥送入所述压滤装置中，获得压滤液；

将所述压滤液回流至所述调酸区；

将所述第一产水送入所述多介质过滤装置，获得第二产水；

将所述第二产水送入所述电催化氧化还原装置获得第三产水；

将所述第三产水进行排放；

其中，所述膜浓缩液在所述调酸区中被调节至pH值为5~6，所述混凝区中添加的药剂为三氯化铁，所述晶种软化区中添加的药剂为氢氧化钙和硫酸钙，所述除钙区中添加的药剂为碳酸钠，所述曝气区采用穿孔曝气。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调酸区添加药剂为98%的浓硫酸，采用定频搅拌机搅拌进行均质，搅拌速度为90rpm，水力停留时间为15min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三氯化铁的添加量为COD值的80%~120%，所述碳酸钠的添加量为理论计算量的1.2~1.6倍。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电催化氧化还原装置中阳极板与阴极板的间距为10~20mm，电流密度为350~500A/m²。

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