CN114873876A - 一种垃圾渗滤液无膜法处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液无膜法处理系统及方法，包括：沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的预处理单元、两级AO单元、MBR膜单元、一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、循环式异相光催化氧化单元、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池。本发明采用无膜法工艺对垃圾渗滤液进行处理，避免膜系统浓缩液累积及高级催化氧化投加大量药剂对排水的影响，处理后的垃圾渗滤液水质可满足《GB 16889‑2008 生活垃圾填埋场污染控制标准》中规定的生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值的标准。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液无膜法处理系统及方法。
背景技术
据不完全统计，目前多数垃圾填埋场已经进入老龄填埋期；渗滤液也逐渐以老龄垃圾填埋场渗滤液为主，呈现：高氨氮、高总氮、高TDS、低C/N、B/C比低等特点，处理难度越来越大。而老龄垃圾填埋场渗滤液无法像焚烧厂渗滤液一样进行回用，传统生化+MBR膜系统+反渗透膜系统等深度处理工艺浓缩液也无法消纳，浓缩液单纯蒸发结晶后产生的杂盐属于危废，处置费用极高，这就对垃圾填埋场渗滤液的处理提出了更高的要求，原有膜系统处理工艺应用范围逐渐受限。
另一种常规垃圾渗滤液处理方法采用预处理+生化+MBR+高级催化氧化+深度脱氮工艺，其需投加大量催化剂及氧化剂，导致水体盐分升高，对环境产生较大影响。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种垃圾渗滤液无膜法处理系统及方法。
本发明公开了一种垃圾渗滤液无膜法处理系统，包括：沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的预处理单元、两级AO单元、MBR膜单元、一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、循环式异相光催化氧化单元、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池。
作为本发明的进一步改进，所述一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池均与活性炭再生单元相连。
作为本发明的进一步改进，所述预处理单元、MBR膜单元、循环式异相光催化氧化单元、一级活性炭反硝化滤池和/或二级活性炭反硝化滤池的污泥口与污泥脱水单元相连，所述污泥脱水单元的出水口与所述预处理单元的进水口相连。
作为本发明的进一步改进，所述预处理单元包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级或多级过滤器以及混凝沉淀池，用于去除进水中的大型颗粒及悬浮物。
作为本发明的进一步改进，所述两级AO单元包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池，用于通过缺氧池的反硝化作用和好氧池的硝化作用去除进水中的COD、NH3、TN和TP；
所述MBR膜单元，用于对所述二级好氧池的产水进行泥水分离，产水进入所述一级活性炭反硝化滤池中、浓缩液回流至所述一级缺氧池。
作为本发明的进一步改进，所述一级活性炭反硝化滤池和二级活性炭反硝化滤池，用于在活性炭表面形成生物膜，通过生物膜的生物降解和活性炭的吸附作用去除进水中COD及TN；其中，
所述一级活性炭反硝化滤池的设计容积负荷为0.3~1.2kgNO3-N/m3，对COD去除率不低于80%，对TN去除率不低于90%；
所述二级活性炭反硝化滤池的设计容积负荷为0.2~0.6kgNO3-N/m3，对COD去除率不低于60%，对TN去除率不低于60%。
作为本发明的进一步改进，所述一级活性炭吸附池和二级活性炭吸附池，用于去除进水中COD；其中，
所述一级活性炭吸附池或二级活性炭吸附池采用脉冲床升流式吸附池，活性炭层与流体呈逆向运动方式；
所述一级活性炭吸附池的产水设计停留时间30~120min，上升流速3~12m/h，对COD去除率不低于80%。
作为本发明的进一步改进，所述循环式异相光催化氧化单元，用于添加催化剂、氧化剂和pH调节药剂，并在紫外光催化的条件下进行光催化氧化，去除大部分难降解COD并将一部分难降解有机氮转化为硝酸盐氮；其中，
所述催化剂采用硫酸亚铁、氧化剂采用H2O2、pH调节药剂采用硫酸或者盐酸、将pH值调整至3~4之间，产水设计停留时间为30~120min；
所述循环式异相光催化氧化单元对难降解COD和有机氮的去除率不低于60%。
作为本发明的进一步改进，所述活性炭再生单元采用回转炉及多段炉进行活性炭再生；
所述一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池的活性炭采用压块炭，所述压块炭的粒径为1.2~1.5mm，真比重为2~2.2cm3，强度＞90%，碘值为900~1250mg/g，再生损耗率不高于15%。
本发明还公开了一种垃圾渗滤液无膜法处理方法，包括：
垃圾填埋场渗滤液进入预处理单元，去除进水中的大型颗粒及悬浮物；
预处理单元的出水进入两级AO单元，去除进水中的COD、NH3、TN和TP；
两级AO单元的出水进入MBR膜单元，去除大部分悬浮物及少部分溶解性污染物；
MBR膜单元的出水依次进入一级活性炭反硝化滤池和一级活性炭吸附池，进一步去除COD及TN；
一级活性炭吸附池的出水进入循环式异相光催化氧化单元，通过光催化氧化进一步去除大部分难降解COD并将一部分难降解有机氮转化为硝酸盐氮；循环式异相光催化氧化单元的出水依次进入二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池，进一步去除COD及TN，并达标排放；
其中，
一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池吸附饱和后的活性炭排放至活性炭再生单元进行再生处理；
垃圾渗滤液无膜法处理过程中产生的污泥输送至污泥脱水单元，脱水后的污泥外运处理，上清液返回至预处理单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用无渗透膜法工艺对垃圾渗滤液进行处理，避免膜系统浓缩液累积及高级催化氧化投加大量药剂对排水的影响，处理后的垃圾渗滤液水质可满足《GB 16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准》中规定的生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值的标准。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的垃圾渗滤液无膜法处理系统的示意图；
图2为本发明一种实施例公开的垃圾渗滤液无膜法处理方法的流程图。
图中：
1、预处理单元；2、两级AO单元；3、MBR膜单元；4、一级活性炭反硝化滤池；5、一级活性炭吸附池；6、循环式异相光催化氧化单元；7、二级活性炭反硝化滤池；8、二级活性炭吸附池；9、活性炭再生单元；10、污泥脱水单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种垃圾渗滤液无膜法处理系统，包括：预处理单元1、两级AO单元2、MBR膜单元3、一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、循环式异相光催化氧化单元6、二级活性炭反硝化滤池7、二级活性炭吸附池8、活性炭再生单元9和污泥脱水单元10；其中，
本发明预处理单元1、两级AO单元2、MBR膜单元3、一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、循环式异相光催化氧化单元6、二级活性炭反硝化滤池7、二级活性炭吸附池8沿垃圾渗滤液处理流向依次相连，以实现垃圾渗滤液中COD、NH3、TN、TP等污染物的去除；一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8均与活性炭再生单元9相连，以实现活性炭的再生；预处理单元1、MBR膜单元3、循环式异相光催化氧化单元6、一级活性炭反硝化滤池4和/或二级活性炭反硝化滤池7的污泥口与污泥脱水单元10相连，污泥脱水单元10的出水口与预处理单元1的进水口相连，以实现污泥的脱水处理并将脱水产生的滤液返回至预处理单元1中。
进一步，本发明各处理单元或各处理池与临近处理单元或处理池的连接采用泵（输送泵、提升泵）进行输送，或在高度差的前提下进行重力输送；故在此，不对其具体输送方式做详细阐述，其根据现场工况合理选择。
具体的：
本发明的预处理单元1包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级或多级过滤器以及混凝沉淀池，过滤器可选择格栅板、砂滤等且可配合设置反冲洗或自清洗结构，防止过滤器的阻塞，当过滤器设置为多级时，上游过滤器的过滤孔径（如孔径为2mm）大于下游过滤器的过滤孔径（如孔径为1mm）；经一级或多级过滤器去除进水（沿垃圾渗滤液）中的大型颗粒后进入混凝沉淀池，向混凝沉淀池内投加PAC及PAM以去除大部分悬浮性有机物，优选PAC的投药浓度为250~500ppm、PAM的投药浓度为2~5ppm。
本发明的两级AO单元2包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池，在一级缺氧池内，预处理单元1产水中的COD与一级硝化回流液中的硝酸盐在反硝化菌的反硝化作用下生成氮气后，实现硝酸盐氮的去除；一级缺氧池的出水进入一级好氧池，通过曝气，利用好氧微生物的生物代谢作用，去除进水中COD、NH3、TN、TP等污染物；一级好氧池的产水进入二级缺氧池，进一步去除剩余硝酸盐后，进入二级好氧池，进一步去除剩余少量COD及NH3-N。
本发明的MBR膜单元3对二级好氧池的产水进行选择性截留，提高生化池活性污泥浓度，去除绝大部分悬浮物及少量溶解性污染物，使产水中COD降低至800mg/L，NH3-N降低至15mg/L以下，TN降低至200mg/L以下，TP浓度降低至10mg/L以下。
本发明的一级活性炭反硝化滤池4将活性炭吸附和生物处理相结合，在活性炭表面形成生物膜，通过生物膜的生物降解和活性炭的吸附去除MBR膜单元3产水中的污染物并同步降解有机污染物，形成活性炭补充同步实现有机污染物及TN的去除；其中，一级活性炭反硝化滤池4可以采用升流式也可以采用下流式反硝化滤池，设计容积负荷取值范围为0.3~1.2kgNO3-N/m3，并配套气洗及反冲洗结构，定期反冲洗，保证滤池不堵塞及良好的去除效能；一级活性炭反硝化滤池4对COD去除率不低于80%，对TN去除率不低于90%。
本发明的一级活性炭吸附池5通过活性炭进一步吸附去除一级活性炭反硝化滤池4出水中的有机污染物，降低后续高级催化氧化系统处理负荷；其中，一级活性炭吸附池5采用升流式吸附池，其产水设计停留时间30~120min，上升流速3~12m/h，对COD去除率不低于80%。
本发明的循环式异相光催化氧化单元6通过添加催化剂、氧化剂和pH调节药剂，并在紫外光催化的条件下与一级活性炭吸附池5的产水进行循环式异相光催化氧化，去除一级活性炭吸附池5的产水大部分难降解COD并将一部分难降解有机氮转化为硝酸盐氮，提高污水可生化性；其中，催化剂采用硫酸亚铁、氧化剂采用H2O2、pH调节药剂采用硫酸或者盐酸、将pH值调整至3~4之间；循环式异相光催化氧化采用催化光源为波长150~450nm之间的高压汞灯，根据有机污染物的种类及去除效率的不同有所调整；循环式异相光催化氧化单元6的光催化部分停留时间不低于30min，通常为30~120min，对难降解COD和有机氮的去除率不低于60%，优选达到60~85%，出水COD浓度＜300mg/L。进一步，循环式异相光催化氧化单元6的光催化氧化出水需添加碱调节pH值至中性，并通过搅拌、曝气等方式去除过量氧化剂H2O2后进入沉淀池实现催化剂污泥与产水的分离。
本发明的二级活性炭反硝化滤池7将活性炭吸附和生物处理相结合，在活性炭表面形成生物膜，通过生物膜的生物降解和活性炭的吸附去除循环式异相光催化氧化单元6产水中的污染物并同步降解有机污染物，形成活性炭补充同步实现有机污染物及TN的去除；其中，二级活性炭反硝化滤池7需添加活性炭，反硝化设计容积负荷为0.2~0.6kgNO3-N/m3，再通过外加碳源，将进BOD:NO3-N浓度控制在4~5之间，实现NO3-N的高效去除，TN去除率可达到60%以上。
本发明的二级活性炭吸附池8为好氧活性炭吸附池，以进一步去除二级活性炭反硝化滤池7出水中剩余有机污染物，保障产水的稳定达标。
本发明一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8内活性炭吸附饱和后，送入活性炭再生单元9，通过活性炭再生单元9重新进行活化，恢复活性炭的吸附性能，重新进入上述活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8中进行处理；其中，活性炭再生单元9可以采用回转炉及多段炉进行再生，通过精准控制再生所需温度，通过蒸汽活化技术实现活性炭再生；一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8的活性炭采用压块炭，压块炭的粒径为1.2~1.5mm，真比重为2~2.2cm3，强度＞90%，碘值为900~1250mg/g，再生损耗率不高于15%。进一步，一级活性炭吸附池5、二级活性炭吸附池8可以采用固定床吸附塔也可以采用脉冲床，首推脉冲床吸附池，活性炭层与流体呈逆向运动方式，饱和炭层间歇式地被移出吸附器并进行再生处理，随后再生炭与补充新炭被重新从塔顶部加入吸附器，理论上污染物成分永远接触的是“新鲜”活性炭（即吸附性能与原炭性能相同）层，确保出水稳定达标。
本发明预处理单元1、MBR膜单元3、一级活性炭反硝化滤池4、二级活性炭反硝化滤池7及循环式异相光催化氧化单元6产生的剩余污泥进入污泥脱水单元10脱水后外运处理，上清液返回至预处理单元1；其中，污泥脱水单元10可采用板框脱水机或离心脱水机。
如图2所示，本发明提供一种基于上述垃圾渗滤液无膜法处理系统的处理方法，包括：
S1、垃圾填埋场渗滤液于调节池暂存，经泵提升后进入预处理单元1进行处理，去除进水中的大型颗粒及悬浮物；
S2、预处理单元1的出水进入两级AO单元2，经过微生物的去除作用去除绝大部分COD、NH3-N、TN、TP等污染物；
S3、两级AO单元2的出水进入MBR膜单元3，通过MBR膜系统选择性截留作用，提高生化池活性污泥浓度，去除绝大部分悬浮物及少量溶解性污染物；
S4、MBR膜单元3的出水进入一级活性炭反硝化滤池4，通过活性炭的吸附和截留结合滤池中微生物的生物降解作用，去除MBR产水中的TN和溶解性有机污染物；
S5、一级活性炭反硝化滤池4的出水进入一级活性炭吸附池5，进一步通过活性炭的吸附截留作用去除剩余少量难降解有机物；
S6、一级活性炭吸附池5的出水进入循环式异相光催化氧化单元6，通过添加硫酸将进水pH值调整至3~4之间，添加硫酸亚铁和双氧水，在紫外光催化作用下将活性炭吸附池出水中剩余的难降解有机污染物及有机氮氧化成小分子有机物及硝酸盐氮，进一步提高有机物可生化性及去除率；
S7、循环式异相光催化氧化单元6的出水进入二级活性炭反硝化滤池7，通过活性炭吸附池进一步吸附循环式异相光催化氧化系统产水中的有机物及TN；
S8、二级活性炭反硝化滤池7的出水进入二级活性炭吸附池8，通过活性炭吸附池作为保障产水水质稳定达标；
S9、一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8吸附饱和后的活性炭排放至活性炭再生单元9，在活性炭再生单元9同通过燃烧机精确控制再生所需温度，通过特有的蒸汽活化技术将蒸汽均匀作用在活性炭表面上，实现活性炭再生；
S10、再生后的活性炭重新补充入一级活性炭反硝化滤池4、一级活性炭吸附池5、二级活性炭反硝化滤池7和二级活性炭吸附池8，重新用于垃圾渗滤液的深度处理；
S11、预处理单元1、MBR膜单元3、一级活性炭反硝化滤池4、二级活性炭反硝化滤池7及循环式异相光催化氧化单元6产生的剩余污泥进入污泥脱水单元10脱水后外运处理，上清液返回至预处理单元1。
本发明的优点为：
本发明采用无渗透膜法工艺对垃圾渗滤液进行处理，避免膜系统浓缩液累积及高级催化氧化投加大量药剂对排水的影响，处理后的垃圾渗滤液水质可满足《GB 16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准》中规定的生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值的标准。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)
1.一种垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，包括：沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的预处理单元、两级AO单元、MBR膜单元、一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、循环式异相光催化氧化单元、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池；
所述预处理单元包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级或多级过滤器以及混凝沉淀池。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池均与活性炭再生单元相连。
3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述预处理单元、MBR膜单元、循环式异相光催化氧化单元、一级活性炭反硝化滤池和/或二级活性炭反硝化滤池的污泥口与污泥脱水单元相连，所述污泥脱水单元的出水口与所述预处理单元的进水口相连。
4.如权利要求1~3中任一项所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述两级AO单元包括沿垃圾渗滤液处理流向依次设置的一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧池，用于通过缺氧池的反硝化作用和好氧池的硝化作用去除进水中的COD、NH3、TN和TP；
所述MBR膜单元，用于对所述二级好氧池的产水进行泥水分离，产水进入所述一级活性炭反硝化滤池中、浓缩液回流至所述一级缺氧池。
5.如权利要求1~3中任一项所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述一级活性炭反硝化滤池和二级活性炭反硝化滤池，用于在活性炭表面形成生物膜，通过生物膜的生物降解和活性炭的吸附作用去除进水中COD及TN；其中，
所述一级活性炭反硝化滤池的设计容积负荷为0.3~1.2kgNO3-N/m3，对COD去除率不低于80%，对TN去除率不低于90%；
所述二级活性炭反硝化滤池的设计容积负荷为0.2~0.6kgNO3-N/m3，对COD去除率不低于60%，对TN去除率不低于60%。
6.如权利要求1~3中任一项所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述一级活性炭吸附池和二级活性炭吸附池，用于去除进水中COD；其中，
所述一级活性炭吸附池或二级活性炭吸附池采用脉冲床升流式吸附池，活性炭层与流体呈逆向运动方式；
所述一级活性炭吸附池的产水设计停留时间30~120min，上升流速3~12m/h，对COD去除率不低于80%。
7.如权利要求1~3中任一项所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述循环式异相光催化氧化单元，用于添加催化剂、氧化剂和pH调节药剂，并在紫外光催化的条件下进行光催化氧化；其中，
所述催化剂采用硫酸亚铁、氧化剂采用H2O2、pH调节药剂采用硫酸或者盐酸、将pH值调整至3~4之间，产水设计停留时间为30~120min；
所述循环式异相光催化氧化单元对难降解COD和有机氮的去除率不低于60%。
8.如权利要求2所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统，其特征在于，所述活性炭再生单元采用回转炉及多段炉进行活性炭再生；
所述一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池的活性炭采用压块炭，所述压块炭的粒径为1.2~1.5mm，真比重为2~2.2cm3，强度＞90%，碘值为900~1250mg/g，再生损耗率不高于15%。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述的垃圾渗滤液无膜法处理系统的处理方法，其特征在于，包括：
垃圾填埋场渗滤液进入预处理单元，去除进水中的大型颗粒及悬浮物；
预处理单元的出水进入两级AO单元，去除进水中的COD、NH3、TN和TP；
两级AO单元的出水进入MBR膜单元，进一步去除悬浮物及溶解性污染物；
MBR膜单元的出水依次进入一级活性炭反硝化滤池和一级活性炭吸附池，进一步去除COD及TN；
一级活性炭吸附池的出水进入循环式异相光催化氧化单元，通过光催化氧化进一步去除难降解COD并将一部分难降解有机氮转化为硝酸盐氮；循环式异相光催化氧化单元的出水依次进入二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池，进一步去除COD及TN，并达标排放；
其中，
一级活性炭反硝化滤池、一级活性炭吸附池、二级活性炭反硝化滤池和二级活性炭吸附池吸附饱和后的活性炭排放至活性炭再生单元进行再生处理；
垃圾渗滤液无膜法处理过程中产生的污泥输送至污泥脱水单元，脱水后的污泥外运处理，上清液返回至预处理单元。
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