申请日2019.01.04
公开(公告)日2019.04.12
IPC分类号C02F9/14; C02F103/06
摘要
本发明属于水污染控制技术领域，公开了一种垃圾渗滤液废水处理方法及系统、水污染控制平台;包括厌氧罐、反应池、介质阻挡放电反应器、交流电源、微纳米气泡发生器、过滤单元;厌氧罐、反应池和过滤单元依次连接，介质阻挡放电反应器布置于反应池中，交流电源用于驱动介质阻挡放电反应器，微纳米气泡发生器用于在反应池中产生微纳米气泡，过滤单元由预过滤柱和深度过滤柱构成。本发明能够有效的降解垃圾渗滤液中的各种有机污染物，并且对溶解性的COD、BOD5以及氮、磷都有很好的去除效果，不受废水中有毒有害物质的影响，适合处理难生物降解的复杂废水。本发明的工艺构筑物简单，具有投资小、占地少、运行维护费用低、无二次污染等特点。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于，所述垃圾渗滤液废水处理方法包括以下步骤：
第一步，将垃圾渗滤液废水收集在厌氧罐中，向厌氧罐中投加厌氧微生物;在25℃-45℃条件下对厌氧罐中的垃圾渗滤液废水进行初步沉淀和厌氧反应，初步沉淀和厌氧反应时间为2小时-360小时;
第二步，向反应池中的介质阻挡放电反应器中通入气体和冷却剂，将厌氧罐中完成初步沉淀和厌氧反应后的清液注入反应池中;启动微纳米气泡发生器和交流电源，对反应池中的垃圾渗滤液废水进行放电处理，处理时间为0.25小时-6小时;
第三步，放电处理后的废水依次通过由预过滤柱和深度过滤柱构成的过滤单元后达标排放。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于，所述反应池中的废水作为接地电极;放电气体，如空气、氧气、氮气，依次经过介质阻挡放电反应器的放电系统的内管与放电系统的外管之间的放电区和微孔曝气环后进入废水与废水作用。
3.如权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于，所述介质阻挡放电反应器中通入的冷却剂为放电气体，附属设备有气体冷却剂储罐、气体压缩机、气体冷却剂入口管和气体冷却剂出口管，气体冷却剂储罐中的放电气体被气体压缩机导入到气体冷却剂入口管后进入放电系统的内管中，然后再经过气体冷却剂出口管的壁孔进入介质阻挡放电反应器的放电系统的内管与放电系统的外管之间的放电区，最后通过微孔曝气环进入废水中。
4.如权利要求1所述的垃圾渗滤液废水处理方法，其特征在于，所述介质阻挡放电反应器中通入的冷却剂为液体，附属设备有液体冷却剂储槽、液体泵、液体冷却剂入口管道和液体冷却剂出口管道，液体冷却剂储槽中的冷却剂被液体泵导入到液体冷却剂入口管道后进入放电系统的内管中，然后再经过液体冷却剂出口管道流入液体冷却剂储槽中。
5.一种实施权利要求1所述垃圾渗滤液废水处理方法的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于，所述垃圾渗滤液废水处理系统包括：厌氧罐、反应池、介质阻挡放电反应器、交流电源、微纳米气泡发生器、过滤单元;
厌氧罐、反应池和过滤单元依次连接，介质阻挡放电反应器布置于反应池中，交流电源用于驱动介质阻挡放电反应器，微纳米气泡发生器用于在反应池中产生微纳米气泡。
6.如权利要求5所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于，所述介质阻挡放电反应器由放电系统和冷却剂构成;
放电系统采用同轴管-管式结构，放电系统的内管作为高压电极，由导电材料制成，也可以由绝缘材料，如陶瓷管、石英玻璃管、刚玉管外壁贴、涂或镀导电材料制成，外径为20mm-500mm，壁厚0.05mm-100mm，长为50mm-2000mm。
7.如权利要求5所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于，所述放电系统的外管作为放电介质，由陶瓷、石英玻璃、刚玉、氮化硼材质制成，内径为21mm-501mm，壁厚0.01mm-20mm，长为60mm-2500mm。
8.如权利要求5所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于，所述放电系统的高压电极的外壁、放电介质的内壁和外壁负载TiO2、ZnO、SnO2、ZrO2光催化剂。
9.如权利要求5所述的垃圾渗滤液废水处理系统，其特征在于，反应池中填充活性炭、蜂窝陶瓷、沸石、活性Al2O3负载Cu、Mn、Fe、Ni过渡金属及其氧化物的催化剂填料，反应池中布置多套同轴管-管式结构介质阻挡放电反应器和紫外线灯。
10.一种应用权利要求1～4任意一项所述垃圾渗滤液废水处理方法的水污染控制平台。
说明书
一种垃圾渗滤液废水处理方法及系统、水污染控制平台
技术领域
本发明属于水污染控制技术领域，尤其涉及一种垃圾渗滤液废水处理方法及系统、水污染控制平台。
背景技术
自20世纪90年代以来，随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，城市生活垃圾的产量急剧增加。据有关资料表明，我国的城市垃圾总量正以8%-10%的速度增长，有一些城市更高，如北京的增长率高达15%-20%。按现在的增长速度预测，2025年我国的城市垃圾将超过5亿吨，占世界总量的1/4。卫生填埋法由于其具有成本低、技术成熟、管理方便等优势而在垃圾处理中得到了广泛应用，处理量占到垃圾处理总量的80%以上，但在城市垃圾填埋处理和稳定过程中，由于压实、降水和微生物的分解作用，垃圾所含的污染物随水分溶出，并与降雨和径流等一起形成水质成分复杂、有机污染物和氨氮含量高、毒性大、色度高且恶臭的垃圾渗滤液。如不妥善处理，对周围地下水和地表水、土壤、大气、生物等造成严重的二次污染，甚至危及人体健康。
几十年来，国内外已开发了多种垃圾渗滤液处理技术。目前，业内常用的现有技术是这样的：主要采用生物法、物化法和减量法对垃圾渗滤液进行处理，其中生物处理法有好氧生物处理法、厌氧生物处理法、厌氧-好氧组合处理方式等;物化处理法有混凝沉淀、化学氧化、湿式氧化、蒸发、中和沉淀、活性炭吸附、膜分离、光催化氧化和电化学法等;减量处理法是包括蒸发、蒸馏、回灌等减少进入卫生填埋场各种水分的方法。但由于垃圾渗滤液成份复杂多变，有毒有害物质含量高，使得其处理难度非常大，再加上2008年我国发布实施了新修订的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)，对垃圾渗滤液中BOD5、COD、氨氮、总氮、重金属等指标提出了更严格的排放标准，也对垃圾渗滤液的处理技术提出了更高的要求。
综上所述，国内在渗滤液处理过程中主要面临如下问题：
(1)垃圾渗滤液的可生化性不稳定，且现有工艺抗冲击负荷能力有限，导致处理效果不佳。
(2)垃圾渗滤液具有COD、BOD5、氨氮等含量高，组分不定，水质和水量波动较大的特点，很难实现达标排放。
(3)许多组合工艺过于复杂，导致投资成本和运行成本高昂，难以实际应用。
解决上述技术问题的难度在于：随垃圾填埋场场龄的增加，营养元素比例失衡，渗滤液中的C/N比例下降，可生化性降低，生物法难以对其处理;受降雨量的影响，垃圾渗滤液的水量和水质波动很大，需要有耐冲击负荷能力的处理工艺;由于垃圾组分、填埋方式的差异，氨氮的浓度范围从几十至几千mg/L不等，而且高浓度的氨氮处理难度极大。因此，寻求一种能有效降解COD、BOD5、氨氮等有机污染物，且抗冲击负荷能力强、投资成本和运行成本低的垃圾渗滤液处理工艺意义非常重大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种垃圾渗滤液废水处理方法及系统、水污染控制平台。
本发明是这样实现的，首先利用厌氧过程提高工艺的抗冲击负荷能力，然后通过高压电源驱动介质阻挡放电反应器产生各种物理、化学效应彻底降解反应池中的各种有机污染物，最后利用深度过滤单元去除渗滤液中残留的微小有害物质，最终实现垃圾渗滤液的达标排放。所述的一种垃圾渗滤液废水处理方法包括以下步骤：
第一步，将垃圾渗滤液废水收集在厌氧罐中，向厌氧罐中投加厌氧微生物;在25℃-45℃条件下对厌氧罐中的垃圾渗滤液废水进行初步沉淀和厌氧反应，初步沉淀和厌氧反应时间为2小时-360小时;
第二步，向反应池中的介质阻挡放电反应器中通入气体和冷却剂，将厌氧罐中完成初步沉淀和厌氧反应后的清液注入反应池中;启动微纳米气泡发生器和交流电源，对反应池中的垃圾渗滤液废水进行放电处理，处理时间为0.25小时-6小时;
第三步，放电处理后的废水依次通过由预过滤柱和深度过滤柱构成的过滤单元后达标排放。
进一步，所述反应池中的废水作为接地电极;放电气体，如空气、氧气、氮气等依次经过介质阻挡放电反应器的放电系统的内管与放电系统的外管之间的放电区和微孔曝气环后进入废水与废水作用。
进一步，所述介质阻挡放电反应器中通入的冷却剂为放电气体，附属设备有气体冷却剂储罐、气体压缩机、气体冷却剂入口管和气体冷却剂出口管，气体冷却剂储罐中的放电气体被气体压缩机导入到气体冷却剂入口管后进入放电系统的内管中，然后再经过气体冷却剂出口管(上端封闭)的壁孔进入介质阻挡放电反应器的放电系统的内管与放电系统的外管之间的放电区，最后通过微孔曝气环进入废水中。
进一步，所述介质阻挡放电反应器中通入的冷却剂为液体，附属设备有液体冷却剂储槽、液体泵、液体冷却剂入口管道和液体冷却剂出口管道，液体冷却剂储槽中的冷却剂被液体泵导入到液体冷却剂入口管道后进入放电系统的内管中，然后再经过液体冷却剂出口管道流入液体冷却剂储槽中。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述垃圾渗滤液废水处理方法的垃圾渗滤液废水处理系统，所述垃圾渗滤液废水处理系统包括：厌氧罐、反应池、介质阻挡放电反应器、交流电源、微纳米气泡发生器、过滤单元;厌氧罐、反应池和过滤单元依次连接，介质阻挡放电反应器布置于反应池中，交流电源用于驱动介质阻挡放电反应器，微纳米气泡发生器用于在反应池中产生微纳米气泡。
进一步，所述介质阻挡放电反应器由放电系统和冷却剂构成;
放电系统采用同轴管-管式结构，放电系统的内管作为高压电极，由导电材料制成，也可以由绝缘材料，如陶瓷管、石英玻璃管、刚玉管等外壁贴、涂或镀导电材料制成，外径为20mm-500mm，壁厚0.05mm-100mm，长为50mm-2000mm。
进一步，所述放电系统的外管作为放电介质，由陶瓷、石英玻璃、刚玉、氮化硼等材质制成，内径为21mm-501mm，壁厚0.01mm-20mm，长为60mm-2500mm。
进一步，所述放电系统的高压电极的外壁、放电介质的内壁和外壁负载TiO2、ZnO、SnO2、ZrO2等光催化剂。
进一步，用于驱动介质阻挡放电反应器的交流电源的频率从50Hz-1MHz可调，峰值电压从0-100kV可调;微纳米气泡发生器在反应池中产生的气泡大小为1纳米-100微米;过滤单元由预过滤柱和深度过滤柱组成，预过滤柱的滤芯由聚丙烯棉、活性炭、石英砂等材料制成，深度过滤柱的滤芯为超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。
进一步，所述反应池中填充活性炭、蜂窝陶瓷、沸石、活性Al2O3等负载Cu、Mn、Fe、Ni等过渡金属及其氧化物的催化剂填料。
进一步，所述反应池中布置多套同轴管-管式结构介质阻挡放电反应器和紫外线灯。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述垃圾渗滤液废水处理方法的水污染控制平台。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明能够有效的降解垃圾渗滤液中的各种有机污染物，并且对溶解性的COD、BOD5以及氮、磷都有很好的去除效果，不受废水中有毒有害物质的影响，适合处理难生物降解的复杂废水，如垃圾渗滤液废水，同时对其它废水，如畜禽废水、厨余废水、生活废水等也有良好的处理效果。本发明的工艺构筑物简单，具有投资小、占地少、运行维护费用低、无二次污染等特点。表1列出了本发明与几种垃圾渗滤液处理工艺实例的经济分析。