CN114835338A - 一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，包括以下步骤：(1)垃圾填埋场渗滤液浓缩液进行调质处理；调质处理后进行过滤得到滤液和滤渣；(2)滤液依次经过一次蒸发处理、结晶处理、压滤处理，压滤得到的滤液进行二次蒸发处理后进行干燥处理；干燥处理得到的冷凝液回到一次蒸发处理；(3)步骤(2)一次蒸发处理、二次蒸发处理得到的蒸馏水进行水解酸化处理，水解酸化处理后废水进行两级A/O处理，两级A/O处理后进行MBR处理；(4)MBR处理出水经过NF膜系统、RO膜系统处理后，产水排放。本发明的处理方法可处理多个填埋场浓缩液，抗水质波动能力强。

Description

一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法。
背景技术
渗滤液浓缩液是垃圾渗滤液经过自然生物降解后，再经过碟片式高压反渗透截留的残液，主要成分以高浓度盐分(氯化盐(NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2)、硫酸盐)，难降解有机物和重金属为主，可生化性差，处理难度高，如将浓缩液直接回灌入原垃圾堆体，一方面会导致浓缩液中高浓度的盐分在渗滤液处理系统的析出，导致渗滤液处理系统瘫痪；另一方面，部分填埋场未采取防渗措施，会造成填埋场及周边地表水、地下水和土壤中的重金属等污染物含量超标。
目前，浓缩液的处理工艺较多，其中具有代表性且工程应用较多的处理工艺有回灌法、膜浓缩法、混凝沉淀-臭氧氧化法、浸没式燃烧法等。回灌法会造成填埋场有机物及盐分的逐渐累积，导致处理难度增加，部分填埋场未采取防渗措施，会造成填埋场及周边地表水、地下水和土壤中的重金属等污染物含量超标。膜浓缩法可将浓缩液进一步减量，但并不能完全消除浓缩液问题，且存在运行压力高、能耗高、产水率低、膜污染严重等问题，运行一段时间后，出水不能达到《GB 16889-2008》表2标准。混凝沉淀-臭氧氧化法，针对于腐殖酸类物质去除效果良好，但浓缩液中残留的有机氮会氧化成为硝态氮，出水总氮难达标，且设备投资较大。采用浸没式燃烧法处理浓缩液，需使用甲烷气体作为燃料，存在安全隐患，且占地面积大，处置成本高。
填埋场数量众多，大部分填埋场浓缩液产生量较小，不具备建设浓缩液处理设施的基本条件，从经济成本考虑，填埋场浓缩液需集中处置，但各个填埋场渗滤液的水质不同，同时由于早期未进行垃圾分类，导致生活垃圾堆体里混入大量工业垃圾，使得产生的渗滤液水质异常复杂，进一步增加了处理难度。
发明内容
为了克服现有废水处理方法无法满足垃圾填埋场渗滤液浓缩液废水出水要求的问题，本发明的目的在于提供一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，包括以下步骤：
(1)垃圾填埋场渗滤液浓缩液进行调质处理；调质处理后进行过滤得到滤液和滤渣；
(2)滤液依次经过一次蒸发处理、结晶处理、压滤处理，压滤得到的滤液进行二次蒸发处理后进行干燥处理；干燥处理得到的冷凝液回到一次蒸发处理；
(3)步骤(2)一次蒸发处理、二次蒸发处理得到的蒸馏水进行水解酸化处理，水解酸化处理后废水进行两级A/O处理，两级A/O处理后进行MBR处理；
(4)MBR处理出水经过NF膜系统、RO膜系统处理后，产水排放。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的硬度为1500-22000mg/L；进一步优选的，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的硬度为1500-17000mg/L；本发明的处理方法可以处理高硬度的渗滤液浓缩液。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的氨氮浓度为500-4500mg/L；进一步优选的，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的氨氮浓度为500-2500mg/L；本发明的处理方法可以处理高氨氮的渗滤液浓缩液。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的COD为500-12000mg/L；进一步优选的，垃圾填埋场渗滤液浓缩液的COD为500-10000mg/L。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(1)中，调质处理为填埋场渗滤液浓缩液混合均匀后加入氢氧化钙和碳酸钠进行反应，再加入混凝剂和絮凝剂进行反应。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，氢氧化钙投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.04-0.25％；再进一步优选的，氢氧化钙投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.05-0.2％。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，碳酸钠投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.2-0.65％；再进一步优选的，碳酸钠投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.25-0.6％。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，混凝剂的投加量为浓缩液质量的0.03-0.06％。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，絮凝剂的投加量为浓缩液质量的0.003-0.01‰。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(2)中，一次蒸发处理采用三效蒸发；二次蒸发处理采用单效蒸发；通过“三效蒸发+单效蒸发”处理，将蒸发母液最大程度上浓缩，母液占比1.5-5％，且对COD、氨氮、TDS的去除率达到80％以上。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(2)中，滤液进行一次蒸发处理时pH为4-5；进一步优选的，采用酸进行pH调节，酸的投加量为浓缩液质量的0.3-0.8％；由于浓缩液与其他废水水质的不同，浓缩液中含氮量高，直接在碱性条件下进行蒸发会造成大量氨气散发，在密闭场所造成极大安全隐患，同时造成进一步的环境污染，因此，滤液在进行蒸发处理前需要进行pH调节。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(3)中，两级A/O处理可以替换为A2/O处理；步骤(3)中，水解酸化的作用是利用微生物呼吸发生的水解、酸化反应，降解水中大分子有机物。水解酸化进一步提高废水可生化性，让后续生化系统处理效果更佳；两级A/O可结合调试处理情况调整为A2/O工艺，好氧与厌氧相互调整带来运行处理的机动性；MBR起到泥水分离作用。A/O工艺所完成的生物脱氮在机制上由硝化和反硝化两个生化过程构成，污水先在好氧反应器中进行硝化，使含氮有机物被细菌分解成氨，再由硝化菌作用转化为硝酸盐氮，硝酸盐氮进入缺氧或厌氧反应器后，经过反硝化作用，将硝酸盐氮还原成气态氮。不但两级A/O工艺能取得比较满意的脱氮效果，通过将A/O调整为A2/O后同样可以取得高COD和BOD去除率，生化系统可去除浓缩液蒸馏水中绝大部分的COD、NH3-N和TN。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(3)中，水解酸化处理的水力停留时间≥12h；进一步优选的，水解酸化处理的水力停留时间≥14h；再进一步优选的，水解酸化处理的水力停留时间≥16h；更进一步优选的，水解酸化处理的水力停留时间为16-24h。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(3)中，A/O处理的污泥浓度为3-15g/L。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(3)中，两级A/O处理的水力停留时间依次为：≥10h、≥20h、≥4h、≥20h；进一步优选的，两级A/O处理的水力停留时间依次为：≥12h、≥24h、≥6h、≥24h；再进一步优选的，两级A/O处理的水力停留时间依次为：12-16h、24-30h、6-10h、20-28h。
优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，步骤(4)中，NF膜系统、RO膜系统处理后的浓水分别进入DTRO膜系统处理；进一步优选的，DTRO膜系统处理后浓水进入一次蒸发处理；DTRO(Disk-Tube Reverse Osmosis，碟管式反渗透，简称DTRO)膜系统。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，NF系统的正常运行压力在0.2-0.65Mpa范围内，若段间压力超过0.2-0.3Mpa或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，RO系统的正常运行压力在0.4-1.5Mpa范围内，若段间压力超过0.2-0.3Mpa或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。
进一步优选的，这种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，DTRO系统的运行压力在1.5-3Mpa范围内，超出此范围或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。
本发明的有益效果是：
1、填埋场渗滤液浓缩液水质指标受天气和季节影响，水质波动较大，本发明的处理方法可处理多个填埋场浓缩液，抗水质波动能力强。
2、本发明的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法处理后的出水可以全部回用，杜绝了浓缩液可能造成的环境风险，环境效益显著。
3、本发明的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法处理成本低，运行成本为180-220元/吨水，低于常规的渗滤液浓缩液处理成本310-600元/吨水，经济效益显著。
附图说明
图1为一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法的实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
工艺流程图如附图1所示，包括如下步骤：
1、调节罐均质调配
用提升泵将各填埋场浓缩液输送至调节罐，将浓缩液混合均匀，调节后得到的垃圾渗滤液浓缩液的COD浓度为1500-8000mg/L，氨氮浓度为500-2500mg/L。
2、物化预处理
将均质后的浓缩液泵入预处理反应罐内，并启动搅拌器。用氢氧化钙将浓缩液调至中性或弱碱性，再投加碳酸钠，通过搅拌器将罐内的氢氧化钙和碳酸钠与浓缩液充分混合。反应半小时后，再分别加入PAC、PAM进行混凝絮凝处理。此处投加氢氧化钙的目的有：(1)调节溶液pH；(2)除去浓缩液中少量杂质，如氟等；(3)调理物化污泥，便于压滤作业。投加碳酸钠的目的在于去除溶液中钙、镁等物质，减小对蒸发处理的风险。投加PAC、PAM的目的是去除反应后溶液中的悬浮物质，使其沉降。
碳酸钠投加量为浓缩液质量的0.25-0.6％，氢氧化钙投加量为浓缩液质量的0.05-0.2％；PAC、PAM的投加量分别为浓缩液质量的0.03-0.06％和0.003-0.01‰。
预处理反应后，进行压滤分离，污泥通过泥斗掉入吨袋，转运至垃圾焚烧厂协同焚烧处置。滤液通过管道进入蒸发原液池。
预处理后的COD浓度为1200-7000mg/L，氨氮为300-1600mg/L。通过预处理，能够将浓缩液中COD及氨氮含量部分去除。
3、蒸发处理
蒸发处理前，需将浓缩液的pH回调至4-5，然后进入蒸发系统。酸的投加量是浓缩液质量的0.3-0.8％。
一次蒸发处理采用三效蒸发，具体步骤为：调酸后的浓缩液由进料泵经袋式过滤器过滤后输送至预热器，预热后的物料温度达到60℃左右，进入第三效蒸发，从三效分离器底部通过三效强制循环泵送入管式蒸发器内通过二次蒸汽进行加热；加热后的料液从三效蒸发器再回到三效分离内进行汽液分离；经三效分离器产生的二次蒸汽进入三效冷凝器进行冷却降温；经三效分离器浓缩过的物料通过循环泵转至一效分离器加热浓缩后再由强制循环泵转至二效分离器进行浓缩。当分离器内液相浓缩至波美度值为26-30时，液相浓度符合排液要求，由出料泵输送至结晶釜进行冷却结晶。再通过压滤泵输送到压滤机进行固液分离，分离出来的母液排入母液罐，通过母液泵直接进入至单蒸釜进行进一步浓缩，单蒸釜母液占比1.5-5％(浓缩倍数20-65倍)，得到的蒸发浓缩母液COD浓度为15000-90000mg/L，氨氮浓度为5000-50000mg/L，进入干燥设备进行减量化处理，干燥产生的蒸汽冷凝后进入蒸发原液池，循环处理。蒸发处理后，产废量达到最低，极大节省了处置成本。蒸发浓缩后再进行干燥处理，采用滚筒干燥机干燥，母液进一步减量65-75％，干燥后得到含水率5-10％的固体物质委外处理。
饱和蒸汽先进入一效加热器作为一效分离器的加热热源，一效分离器产生的二次蒸汽进入二效加热器作为二效分离器的热源，二效分离器产生的二次蒸汽作为第三效的蒸发热源。三效循环蒸发避免了在加热面上沸腾形成结垢或产生结晶。
经过该蒸发处理后，三效蒸发器和单蒸釜蒸馏水COD浓度为200-1500mg/L，氨氮浓度为100-500mg/L，按质量百分比计，出水得率可以达95-98.5％。
4、生化系统
蒸发处理产生的蒸馏水进入生化系统，包括水解酸化、两级A/O和MBR膜系统三部分。水解酸化的作用是利用微生物呼吸发生的水解、酸化反应，降解水中大分子有机物。水解酸化进一步提高废水可生化性，让后续生化系统处理效果更佳。改良的A/O可结合调试处理情况调整为A2/O，好氧与厌氧相互调整带来运行处理的机动性。A/O工艺所完成的生物脱氮在机制上要由硝化和反硝化两个生化过程构成，污水先在好氧反应器中进行硝化，使含氮有机物被细菌分解成氨，再由硝化菌作用转化为硝酸盐氮。硝酸盐氮进入缺氧或厌氧反应器后，经过反硝化作用，将硝酸盐氮还原成气态氮。不但A/O工艺能取得比较满意的脱氮效果，通过将A/O调整为A2/O后同样可以取得高的COD和BOD去除率。MBR起到泥水分离作用，比传统的二沉池效果更显著。生化系统可去除浓缩液蒸馏水中绝大部分的COD、NH3-N和TN。水解酸化池的水力停留时间应大于16小时。生化系统的污泥浓度保持在3-15g/L，两级AO的水力停留时间分别不低于12、24、6、24小时，好氧池的溶解氧含量保持在2-4mg/L。生化池水温保持在20-35℃之间，pH控制在7-8.5之间，有利于微生物生长。
生化系统处理后，出水COD浓度为100-200mg/L，氨氮浓度为10-50mg/L。
5、膜系统
采用NF、RO、DTRO三道膜系统进行深度处理。MBR产水通过产水泵进入NF系统，NF分两段，MBR产水通过高压泵泵入一段NF膜，浓水通过增压泵进入二段NF膜，产水进入RO系统，浓水在NF系统内循环，部分去往DTRO系统。类似地，RO系统同样分两段，经过RO膜后，产水可达到回用水标准，浓水泵入DTRO系统，处理前端NF及RO产生的浓水，产水可达到回用水标准，浓水去往蒸发处理。
NF系统的正常运行压力在0.2-0.65Mpa范围内，若段间压力超过0.2-0.3Mpa或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。NF产水COD为50-200mg/L，氨氮值为10-40mg/L。
RO系统的正常运行压力在0.4-1.5Mpa范围内，若段间压力超过0.2-0.3Mpa或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。RO产水COD为0-60mg/L，氨氮值为0-10mg/L。
DTRO系统的运行压力在1.5-3Mpa范围内，超出此范围或产水流量严重下降，需考虑进行膜清洗。DTRO进水COD为200-600mg/L，出水产水COD为0-60mg/L，氨氮值为0-10mg/L，浓水COD值为2000-3500mg/L，氨氮为100-250mg/L。
应用实施例
应用附图1所示的工艺流程图处理垃圾填埋场渗滤液浓缩液，包括如下步骤：
(1)对17个不同填埋时间的垃圾填埋场产生的渗滤液浓缩液混合后，得到COD值为5435mg/L，氨氮2140mg/L，TDS 24897mg/L；17个不同填埋场的水质指标如下表1所示：
表1不同填埋场的渗滤液浓缩液水质
Figure BDA0003612111690000061
Figure BDA0003612111690000071
注：表中序号10和序号11的填埋场的渗滤液浓缩液在处理前已经混合。
(2)将均质后的浓缩液泵入预处理反应罐内，进行预处理。氢氧化钙投加量是浓缩液质量的0.12％，碳酸钠投加量是浓缩液质量的0.45％。加完药剂后，通过搅拌反应半小时后，加入混凝剂PAC、絮凝剂PAM，投加量分别是浓缩液质量的0.05％和0.006‰。反应半小时后进行压滤。预处理后的产水COD浓度为4350mg/L，氨氮为1245mg/L。
(3)将步骤(2)预处理后的浓缩液进行调酸处理，pH调至4.5左右，浓硫酸的投加量是浓缩液质量的0.6％。经过蒸发处理后，出水COD浓度为952mg/L，氨氮浓度为301mg/L，按质量百分比计，出水得率可以达96.7％。得到的蒸发浓缩母液COD浓度为73200mg/L，氨氮浓度为42900mg/L，母液占比约3.3％，进入干燥设备进行全量化处理，干燥产生的蒸汽冷凝后进入蒸发原液池，循环处理，产生含水率6％的固体物质委外处理，母液进一步减量达到67％。
(4)步骤(3)蒸发出水进入生化系统，依次经过水解酸化处理、两级A/O处理、MBR处理后，出水COD浓度为189mg/L，氨氮浓度为45mg/L。
(5)步骤(4)生化出水进入膜系统。NF系统的运行压力为0.3-0.5Mpa。NF产水COD为145mg/L，氨氮值为24mg/L。
RO系统的运行压力为0.4-1.2Mpa。RO产水COD为15mg/L，氨氮值为0mg/L。
DTRO系统的运行压力为1.5-2Mpa。DTRO进水COD为514mg/L，出水产水COD为9mg/L，氨氮值为0mg/L，浓水COD值为3312mg/L，氨氮为221mg/L，进入蒸发系统。
实施例的处理方法处理垃圾填埋场渗滤液浓缩液的成本在180-220元/吨水，某项目采用电化学+DTRO膜系统+MVR蒸发器工艺的运行成本在310元/吨左右，与其他现有技术相比，本发明提供的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法的实际运行成本低。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)垃圾填埋场渗滤液浓缩液进行调质处理；调质处理后进行过滤得到滤液和滤渣；
(2)所述滤液依次经过一次蒸发处理、结晶处理、压滤处理，压滤得到的滤液进行二次蒸发处理后进行干燥处理；干燥处理得到的冷凝液回到一次蒸发处理；
(3)步骤(2)所述一次蒸发处理、二次蒸发处理得到的蒸馏水进行水解酸化处理，水解酸化处理后废水进行两级A/O处理，两级A/O处理后进行MBR处理；
(4)MBR处理出水经过NF膜系统、RO膜系统处理后，产水排放。
2.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，所述垃圾填埋场渗滤液浓缩液的硬度为1500-22000mg/L。
3.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，所述垃圾填埋场渗滤液浓缩液的氨氮浓度为500-4500mg/L。
4.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述调质处理为垃圾填埋场渗滤液浓缩液混合均匀后加入氢氧化钙和碳酸钠进行反应，再加入混凝剂和絮凝剂进行反应。
5.根据权利要求4所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，所述氢氧化钙投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.04-0.25％。
6.根据权利要求4所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，所述碳酸钠投加量为垃圾填埋场渗滤液浓缩液质量的0.2-0.65％。
7.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述一次蒸发处理采用三效蒸发；所述二次蒸发处理采用单效蒸发。
8.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述滤液进行一次蒸发处理时pH为4-5。
9.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水解酸化处理的水力停留时间≥12h。
10.根据权利要求1所述的垃圾填埋场渗滤液浓缩液处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述A/O处理的污泥浓度为3-15g/L。
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