CN1253387C - 垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺 - Google Patents

垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺(简称MBP工艺)，属污水多级处理领域，它由竖直循环式氧化沟生化反应、富氧强化氧化、臭氧催化裂解和混凝澄清工序组成的多级生化处理工艺和由预处理、连续微过滤膜及两级反渗透组成的深度物化处理工艺组合而成，本工艺采用模块化集装结构，省却许多连接管线和有效缩小设备体积，降低设备投资及占地各约30%，适当调节工艺参数，能适应各种水质变化的处理，出水达到生活杂用水和饮用水标准，达到零排放。

Description

垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺
技术领域
本发明涉及污水多级处理领域。
背景技术
国内垃圾多采用堆积填埋方式集中处理，垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中，经过微生物的发酵和降解，有机物转化分解的同时将其自身含有的水分分离出来，经外界大气降水的冲刷与淋洗而产生，通过填埋坑底部收集系统分离出的一种不同于一般城市污水的高有机物浓度废水，其成分相当复杂，富含各种有毒、有害物质，并具有较深的色度和恶臭，比一般城市污水有机物浓度要高10～20倍甚至数百倍，这样的废水如直接排放，势必对周围环境及地表水体造成极大的污染，因此必须处理使其达到无害排放，由于各种因素的影响，如填埋期限、外界环境，填埋密实度等等，水量和水质变化较大；垃圾处理在我国乃至整个世界开展的时间相对较短、经验不足，对于垃圾处理中产生的渗滤液更是缺乏成功经验和成熟技术，多是采用城市污水处理的一些方法，这些方法对于渗滤液处理达不到满意的结果，所以如何有效处理垃圾渗滤液是目前世界上公认的难题；目前国内垃圾渗滤液处理方法大多是将城市污水处理工艺稍作参数调整移植过来，该类方法主要是以利用微生物自身代谢降解有机物为主，流程较长，一般经厌氧及好氧处理，工艺比较繁琐，且技术含量低，维护操作复杂，处理效果不理想，出水超标。
发明内容
本发明目的是提供一种垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺(简称MBP工艺)，该工艺投资省、占地少，出水达到生活杂用水标准和生活饮用水标准，达到零排放(即无废水排放)。
本发明是这样实现的，参照附图1，垃圾渗滤液(原水)(1)自填埋坑内收集系统收集后汇入到进水泵池内，经细格栅(2)进入提升泵池(3)，由潜污泵将渗滤液提升进入多级生化处理工艺(第一个虚线框)之竖直循环式氧化沟生化反应工序(4)，经竖直循环式氧化沟生化反应工序处理降解后的水进入该工序的生化沉淀区(5)，由生化沉淀区出来的水进入富氧强化氧化工序(6)，经富氧强化氧化处理后的水进入臭氧催化裂解工序(7)，经臭氧催化裂解处理后的水进入混凝澄清工序(8)，由混凝澄清工序出来的水进入深度物化处理工艺(第二个虚线框)之粗过滤器(9)，粗过滤器出来的水进入活性炭过滤器(10)，由活性炭过滤器出来的水进入连续微过滤膜(11)，来自连续微过滤膜的水进入一级反渗透(12)，通过一级反渗透工序处理后的水再进入二级反渗透(13)，经连续微过滤膜(11)或再经一级反渗透(12)处理后达到了生活杂用水标准的水进入清水箱(14)备用，去进行中水回用；由二级反渗透处理后出来的水再进入静态混合器(15)中经臭氧离子杀菌处理，并进行静态混合，由静态混合器(15)出来的达到生活饮用水标准的水进入净水箱(16)备用，用于处理场职工的生活用水；由多级生化处理工艺之生化沉淀区(5)和混凝澄清工序(8)出来的回流污泥(17)、(18)分别进入竖直循环式氧化沟生化反应工序(4)和富氧强化氧化工序(6)、臭氧催化裂解工序(7)继续反应，其剩余的污泥(19)、(20)进入贮泥罐(21)再去回填；
其特征在于：
1、采用了多级生化处理工艺和深度物化处理工艺相结合的渗滤液多级深度生化物化处理工艺；
2、所述富氧强化氧化工序，首先在超高浓度溶解氧、完全混合状态进行高浓度好氧高强度生化处理，高负荷去除渗滤液中较难降解的有机污染物，之后在高浓度溶解氧、膜接触状态进行中等强度好氧生化处理，进一步低负荷去除渗滤液中较难降解的有机污染物；臭氧催化裂解工序是利用催化剂及臭氧强氧化剂将微生物无法直接降解的大分子物质和微生物自身代谢产物裂解，使污染物直接降解为小分子物质。
附图说明
附图1为本发明多级深度生化物化处理工艺的流程示意简图；
具体实施方式
下面结合实例对本发明多级深度生化物化处理工艺(MBP工艺)进行详述，垃圾卫生填埋过程存在着垃圾的填充，覆土和压实过程，其内部存在着各自的物理、化学和生物活动的条件，随着多种因素的影响，渗滤液水质会发生极大变化，本发明渗滤液多级深度生化物化处理工艺设计渗滤液水质数据见表1经处理出水水质一部分达到中水即生活杂用水标准，数据见表1。
另一部分出水用于垃圾处理场职工日常生活用水，如洗衣服、洗澡等，出水达到生活饮用水标准中的指标，数据见表2。
表1               渗滤液及出水水质指标                单位：mg/L
Figure C0315734900051
表2             生活饮用水标准及最终出水指标
Figure C0315734900052
渗滤液(原水)(1)通过细格栅(2)，细格栅可去除原水中漂浮物及杂物，保证后续处理工序的畅通，格栅宽度500mm，栅条间隙6.0mm，通过细格栅的水进入提升泵池(3)内，由潜污泵提升进入下道工序，潜污泵扬程12m，电机功率0.75kw，由潜污泵提升的水进入多级生化处理工艺的竖直循环式氧化沟生化反应工序(4)，竖直循环式氧化沟生化反应器是一种类似于氧化沟的好氧悬浮生长的活性污泥处理工艺，它与氧化沟的不同之处在于氧化沟内的污水是在水平回路中循环流动的，而该竖直循环式氧化沟生化反应器中污水则是绕着水平分流隔板的竖向回路中循环流动的，竖直循环式氧化沟生化反应器由鼓风机供气，采用曝气转碟作为其在较低负荷使用时的主要曝气装置，使污水以0.3-0.5m/s的速度在反应器内连续循环流动，反应器池底设有大气泡扩散器作为辅助的曝气装置，在较高流量或较高负荷时也可作为主要的供氧源，扩散器的供氧量易于调整，反应器中另设固定排气扩散盘，以提高氧的利用率及氧转移的效率；该工序同时配有生化沉淀区(5)，利用浅池理论进行泥水分离，强制排泥，回流污泥进入竖直循环式氧化沟生化反应工序与原水一起继续反应处理，剩余污泥送往贮泥池(21)，与其他工序产生的剩余污泥一并回喷于垃圾堆体进行回填；竖直循环式氧化沟生化反应工序之生化沉淀区(5)出来的水进入富氧强化氧化工序(6)，由富氧强化氧化工序出来的水进入臭氧催化裂解工序(7)，工序(6)、(7)也可合称富氧生化工艺，富氧生化工艺是在传统活性污泥法和生物膜法的基础上发展起来的综合环保污水处理工艺，众所周知，空气中近80％的组分是氮气，所以，采用空气曝气方式的污水处理工艺，在处理污水的同时会释放大量臭气，在消除水污染的同时会造成周边新的大气污染，空气中大量的氮气组分对氧的溶解还会有一定的阻隔作用，从而降低生化处理效率，本工艺由于采用富氧强化氧化和臭氧催化裂解工艺处理污水，微生物在高浓度含氧环境里具有更高的活性，污水处理的深度、效率都远远高于传统的空气曝气工艺；这种富氧生化工艺处理污水，将混悬反应、接触反应、臭氧催化裂解及以后的混凝澄清工序等集装布置，省却和缩短各反应室、池之间的连接管路，与传统的普通曝气污水处理工艺存在的设备分隔复杂、管路较多相比，可有效地缩小设备体积，降低工程设备投资和占地，通常采用本工艺集装式富氧生化工艺可以减少设备投资约30％，省略连接管路降低设备投资和占地约30％。
富氧强化氧化和臭氧催化裂解工序必须供氧和供给臭氧，因此本实例中该工序必须有常规附加工艺：即空压机、空气干燥过滤器、臭氧发生器、制氧机以供给足够的氧气和臭氧。
由臭氧催化裂解工序(7)出来的水必须添加絮凝剂与水进行充分混合，然后澄清，此过程在混凝澄清工序(8)完成，由混凝澄清工序出来的水的净化程度见表1中实际生化出水(月平均值)数据。
经竖直循环式氧化沟生化处理降解后的水进入富氧生化工序(6)，首先在超高浓度溶解氧、完全混合状态进行高浓度好氧高强度生化处理，高负荷去除渗滤液中较难降解的有机污染物，之后在高浓度溶解氧、膜接触状态进行中等强度好氧生化处理，进一步低负荷去除原水中较难降解的有机污染物；臭氧催化裂解的作用是利用催化剂及臭氧强氧化剂将微生物无法直接降解的大分子物质和微分物自身代谢产物裂解，即将它们的分子链氧化断开，使污染物变性或直接降解为小分子物质；混凝澄清的作用是将经上述处理过的水中存在的一定数量的无机胶体物质和游离微生物通过加聚凝剂混凝澄清，进行泥水分离，混凝澄清主要过程为配药、加药、反应、沉淀过程，经过这一系列工序处理后，渗滤液中的无机物和可生物直接降解的有机污染物已去除怠尽；竖直循环式氧化沟生化工序(4)和富氧强化氧化工序(6)、臭氧催化裂解工序(7)、混凝澄清工序(8)组合成为多级生化处理工艺(即第一个虚线框的处理工艺)，经这一处理工艺处理后的渗滤液，就有了较高净化程度的出水指标(表1中数据)；
该处理工艺配套设备及参数
竖直循环式氧化沟生化反应工序主要设计参数：
混合液浓度    4500mg/L
出水溶解氧    2.0mg/L
需氧量        250kgO2/d
罗茨鼓风机    功率7.5kw
制氧机    变压吸附分子筛型
          产氧量5m3/h
          功率15kw
溶氧泵    流量Q＝10m3/h
          扬程10m
          功率0.38kw
臭氧发生器    负氧离子产生量    200g/h
              功率    5.5kw
药剂制备及投加装置
投药量        10L/h
功率          0.15kw
由混凝澄清工序(8)出来的水进入深度物化处理工艺之粗过滤器(9)，依次经过粗过滤器(9)、活性炭过滤器(10)、连续微过滤膜(11)、一级反渗透(12)和二级反渗透(13)等工序的处理，至连续微过滤膜处理后的水达到中水回用标准或再经一级反渗透(12)处理后达到中水回用标准，水贮存在清水箱(14)备用，去用作处理场植被的浇灌或喷洒路面等；经二级反渗透(13)处理后的水进入静态混合器(15)，在静态混合器中经臭氧杀菌消毒，由静态混合器出来的水进入净水箱(16)备用，去用作处理场职工的生活用水，如洗衣服、洗澡等；上述粗过滤器(9)、活性炭过滤器(10)是对进水的预处理，它们与连续微过滤膜(11)、一级反渗透(12)及二级反渗透(13)等工序共同组成了深度物化处理工艺(流程简图中第二个虚线框中的工序)。
上述预处理工序是对进水进行预处理，去除水中较大颗粒。
连续微过滤膜可以将大于膜孔径0.2μm的悬浮物、细菌、有机物去除；
反渗透设备可以去除水中有机物、溶解盐类、金属离子、微生物和胶体病毒等；
臭氧的杀菌是对水中可能产生的细菌进行杀灭，保证出水水质达到生活饮用水标准。
连续微过滤膜(CMF)和反渗透(RO)工艺简述
膜分离技术是一种物理过程，它是靠压力推动力进行过滤的技术，CMF(美国产)微过滤膜是一种连续式的过滤系统，它是由微滤膜柱、压缩系统、化学清洗系统和反冲洗系统及PLC自控系统等组成，微过滤膜直径为120mm，高度为1500mm，内装中孔纤维，外径为500μm，内径为300μm，过滤壁孔径为0.2μm，水由中孔纤维膜外向膜内渗透，大于孔径0.2μm的粒子留在膜上，工作一段时间进行反清洗，将膜上脏物洗掉，当膜工作到膜前后压力差达到100kpa时需进行化学清洗，CMF微过滤膜系统是模块式设计，易于增容，模柱中的子模块和附属子模块可以进行更换，隔离修补，因此即使膜有损坏，可以及时修补，不影响系统的正常运行；
反渗透是以外加压力克服渗透压的一种膜分离技术，反渗透工艺对于溶解有机物质、溶解盐类、金属离子、微生物和胶体物质等均具有较高的去除能力，反渗透工艺包括预处理工艺、膜分离工艺和膜的清洗工艺，其中预处理工艺是保证反渗透系统安全运行的必要条件，膜分离工艺可采用组件的不同组合方式以满足不同处理对象的要求，本实例采用两级反渗透组合，膜的清洗是反渗透系统中的重要环节，在分离过程中，可溶性无机盐被浓缩，当超出溶解度时，被载留在膜表面形成硬垢，所以要在进水中添加阻垢剂，并适时进行膜的清洗以提高膜的回收率。
连续微过滤膜(CMF)和反渗透(RO)设备主要技术参数为：
连续微过滤膜主要参数：
进水水量    55m3/d(20℃)
压缩空气反冲压力    600kpa
化学清洗频率     7-60天/次
装机功率         4kw
反渗透(RO)系统主要包括整套装配完整的二级反渗透膜设备，反渗透供水泵、清洗系统及PLC自控系统等。
其主要参数为：
产水水量   10m3/d(20℃)
装机功率   约5.5kw
本发明垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺全部采用自动控制系统，部分操作还另配有手动操作部分。
本发明是垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺(简称MBP工艺)，它的多级生化处理工艺使生化反应更深入，更强化；它的深度物化处理工艺使水达到生活杂用水标准和生活饮用水标准，使渗滤液处理后无废水排放，达到零排放；主要工序如富氧强化氧化、臭氧催化裂解、连续微过滤膜、反渗透等均采用了模块化结构，便于现场组装，易于增容，省却或缩短连接管路或占地，因此节省了设备投资及占地，对于成份复杂易变的渗滤液水质变化，本工艺通过适当工艺参数的调整，就能满足处理要求，达到零排放的效果。

Claims (1)

1、一种垃圾渗滤液多级深度生化物化处理工艺，它是将渗滤液(1)自填埋坑内收集系统收集后汇入进水泵池内，经细格栅(2)进入提升泵池(3)，由潜污泵将渗滤液提升进入多级生化处理工艺之竖直循环式氧化沟生化反应工序(4)，经竖直循环式氧化沟生化反应工序处理降解后的水进入该工序的生化沉淀区(5)，由生化沉淀区出来的水进入富氧强化氧化工序(6)，经富氧强化氧化处理后的水进入臭氧催化裂解工序(7)，经臭氧催化裂解处理后的水进入混凝澄清工序(8)，由混凝澄清工序出来的水进入深度物化处理工艺之粗过滤器(9)，粗过滤器出来的水进入活性炭过滤器(10)，由活性炭过滤器出来的水进入连续微过滤膜(11)，来自连续微过滤膜的水进入一级反渗透(12)，通过一级反渗透工序处理后的水再进入二级反渗透(13)，经连续微过滤膜(11)或再经一级反渗透(12)处理后的水进入清水箱(14)备用；由二级反渗透处理后出来的水再进入静态混合器(15)中经臭氧离子杀菌处理并进行静态混合，由静态混合器出来的水进入净水箱(16)备用；由多级生化处理工艺之生化沉淀区(5)和混凝澄清工序(8)出来的回流污泥(17)、(18)分别进入竖直循环式氧化沟生化反应工序(4)和富氧强化氧化工序(6)、臭氧催化裂解工序(7)继续反应，其剩余污泥(19)、(20)进入贮泥罐(21)再去回填；
其特征在于：
a、采用了多级生化处理工艺和深度物化处理工艺相结合的渗滤液多级深度生化物化处理工艺；
b、所述富氧强化氧化工序，首先在超高浓度溶解氧、完全混合状态进行高浓度好氧高强度生化处理，高负荷去除渗滤液中较难降解的有机污染物，之后在高浓度溶解氧、膜接触状态进行中等强度好氧生化处理，进一步低负荷去除渗滤液中较难降解的有机污染物；臭氧催化裂解工序是利用催化剂及臭氧强氧化剂将微生物无法直接降解的大分子物质和微生物自身代谢产物裂解，使污染物直接降解为小分子物质。
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