垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法

　　申请日2016.01.22

　　公开(公告)日2016.06.01

　　IPC分类号C02F9/14; C02F101/16

　　摘要

　　本发明提供了一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法，采用催化絮凝沉淀-催化臭氧氧化-SBR生物处理集成技术替代膜过滤深度处理技术，真正实现污染物的去除，避免了棘手的浓缩液处理及二次污染问题，且成本及能耗相对较低。将两级A/O脱氮系统中的一级O池的全程硝化转变为短程硝化，将二级A池的连续运行方式改变为SBR模式，强化了系统的硝化反硝化进程，从而保证系统对总氮的去除，同时节约了曝气能耗和外加碳源并减少剩余污泥量。通过投加重金属捕捉剂和絮凝剂去除渗滤液中的可溶态重金属，保证系统重金属达标排放。由于部分处理单元采用SBR模式运行，增强了系统整体的灵活性，保证了最终出水水质，且方便现有垃圾渗滤液处理工程的升级改造。

　　权利要求书

　　1.一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，包括：反应子系统和控制子系统;所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池;

　　所述厌氧池设置有第一搅拌机和厌氧菌污泥，所述第一搅拌机将所述厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物;

　　所述第一反硝化池设置有第二搅拌机和反硝化菌污泥，所述第二搅拌机将所述反硝化污泥与所述厌氧池出水搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除;

　　所述第一硝化池设有第一曝气装置，所述控制子系统控制所述第一曝气装置的曝气量以及第一硝化池的进水量和/或出水量，使得所述第一硝化池中发生短程硝化反应，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮;

　　两个或多个并连的所述前置SBR反应池，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，所述前置SBR反应池内设有第二曝气装置、第三搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述第一硝化池的出水的硝化情况控制所述第二曝气装置的曝气量以及所述前置SBR反应池的反应时间，从而控制所述前置SBR反应池内的反应过程，实现第二次去氮;

　　所述第二硝化池设有第三曝气装置，所述控制子系统通过控制所述第二硝化池的进水量和/或出水量以及所述第三曝气装置的曝气量实现对所述前置SBR反应池出水中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除，所述控制子系统控制所述第二硝化池溶氧浓度在2～3mg/L范围内;

　　所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水进行超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器;

　　所述絮凝催化过滤反应器设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子;

　　所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量;

　　两或多个并连的后置SBR反应池，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统，所述后置SBR反应池内设有第四曝气装置、第四搅拌机和反硝化菌污泥，所述控制子系统根据所述臭氧沉淀子系统出水的水质情况控制所述第四曝气装置的曝气量以及所述后置SBR反应池的反应时间，从而控制所述后置SBR反应池内的反应过程，实现最终去氮后获得最终出水。

　　2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述臭氧沉淀子系统包括前置混凝沉淀池、臭氧氧化反应器、射流器、臭氧发生装置、后置混凝沉淀池;

　　所述前置混凝沉淀池和后置混凝沉淀池中都设置有搅拌区和沉淀区，所述前置混凝池的搅拌区设置有第五搅拌机和絮凝剂，所述絮凝催化过滤反应器出水与所述絮凝剂搅拌混合后进入沉淀区沉淀去除细小沉淀物质，上层清液进入所述臭氧氧化反应器;

　　所述臭氧发生装置产生的臭氧通过喷嘴进入所述射流器。所述射流器的吸入口通过一循环泵与所述臭氧氧化反应器相连，所述射流器的气液混合出口伸入所述臭氧氧化反应器中液体的底部;

　　所述臭氧氧化反应器的出水口进入所述后置混凝沉淀池的搅拌区，所述后置混凝沉淀池的搅拌区添加有重金属捕捉剂和絮凝剂，经搅拌后的液体进入后置混凝沉淀池的沉淀区再次沉淀，上清液进入所述后置SBR反应池。

　　3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述水质情况包括是否硝化完全、总含氮量是否达标，所述控制子系统进一步用于：

　　实时监测所述第一硝化池出水是否硝化完全，

　　若硝化完全，则关闭所述前置SBR反应池中第二曝气装置，缺氧搅拌进行反硝化脱氮;

　　若硝化未完全，则控制所述第二曝气装置和所述第三搅拌机间歇曝气间歇搅拌，实现同步硝化反硝化脱氮，或先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化脱氮;

　　实时监测所述臭氧沉淀子系统出水总含氮量是否达标，

　　若总氮达标，则开启所述后置SBR反应池中第四曝气装置，进一步降解所述臭氧沉淀子系统出水中的有机污染物;

　　若总氮未达标，则控制所述第四曝气装置和所述第四搅拌机间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，实现有机污染物和残余氮的去除。

　　4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述外置膜分离子系统包括超滤膜、膜清洗储水箱、清洗泵;

　　所述前置SBR反应池出水接入所述超滤膜管道进水口，所述超滤膜过滤后的清液接入所述絮凝催化过滤反应器和所述膜清洗储水箱，

　　所述清洗泵的控制端与所述控制子系统相连，所述清洗泵响应所述控制子系统的控制抽取所述膜清洗储水箱中过滤后的清液进入所述超滤膜进水口进行膜清洗。

　　5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括排泥管道与排泥池，所述外置膜分离子系统的过滤浓缩液通过所述排泥管道流入所述排泥池，所述排泥管道还与所述前置SBR反应池、第一反硝化池连通，实现过滤浓缩液中污泥的回流。

　　6.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述排泥管道还与所述外置膜分离子系统的进水口连通，实现过滤浓缩液的循环过滤。

　　7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂至少包含Pb、Sn和Cu;所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂与活性填料的配比为0.05～0.1。

　　8.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括调节池，所述调节池设置有第五搅拌机;所述调节池的进水口接入所述未处理的垃圾渗透液，出水口连通所述厌氧池的进水口。

　　9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，其特征在于，还包括清水池，所述清水池的进水口连通所述后置SBR池的出水口。

　　10.一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法，其特征在于，包括：

　　步骤0，提供反应子系统和控制子系统;所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池，两个或多个所述前置SBR反应池并连，所述前置SBR反应池的入水口接第一硝化池，出水口接第二硝化池，两个或多个后置SBR反应池并连，所述后置SBR反应池的入水口接所述臭氧沉淀子系统;

　　步骤1：通过所述厌氧池将厌氧菌污泥与未处理的垃圾渗透液搅拌混合实现水解酸化反应以及厌氧菌生物分解去除有机污染物获得厌氧处理液;

　　步骤2：通过第一反硝化池将反硝化菌污泥与厌氧处理液搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除，获得一次反硝化处理液;

　　步骤3，通过控制所述第一硝化池中硝化过程中的包括曝气量在内的反应条件，对所述一次反硝化处理液进行短程硝化反应获得短程硝化处理液，所述短程硝化反应是硝化过程控制在亚硝态氮阶段，避免进一步氧化为硝态氮;

　　步骤4，监测所述短程硝化处理液是否充分反应，根据所述短程硝化处理液是否充分反应控制所述前置SBR反应池中的反应条件，

　　若短程硝化充分反应，则将步骤3中获得的短程硝化处理液与反硝化菌污泥在前置SBR反应池中全程缺氧搅拌进行反硝化二次脱氮;

　　若短程硝化未充分反应，则控制前置SBR反应池歇曝气间歇搅拌实现对步骤3中获得的短程硝化处理液同步硝化反硝化脱氮，或对步骤3中获得的短程硝化处理液先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化二次脱氮;

　　步骤5，控制所述第二硝化池中溶液的溶氧浓度在2～3mg/L范围，实现对二次脱氮后的溶液中残留的有机污染物、氨氮和亚硝酸盐的去除;

　　步骤6，通过所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水实现超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器;

　　步骤7，所述絮凝催化过滤反应器中设有贵金属催化剂和活性填料，所述外置膜分离子系统出水中残留的有机污染物与活性填料接触转化为易生物降解的物质，并在贵金属催化剂催化作用下以沉淀物形式析出并同时置换出重金属离子;

　　步骤8，所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量;

　　步骤9，监测所述臭氧沉淀子系统出水总氮是否达标，

　　若总氮达标，则将步骤8中获得的处理液与反硝化菌污泥在后置SBR反应池中全程曝气搅拌进一步降解来水中的有机污染物;

　　若总氮未达标，则控制后置SBR反应池间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，从而实现对步骤8中获得的处理液有机污染物去除和脱氮获得最终出水。

　　说明书

　　一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法

　　技术领域

　　本发明涉及污水处理技术领域，具体地，涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法。

　　背景技术

　　生活垃圾焚烧厂的渗滤液污染物种类与普通垃圾填埋场渗滤液相近，而其可生化性、氨氮浓度、重金属含量等又与填埋场渗滤液存在区别。因此，借鉴填埋场渗滤液处理工艺时需针对焚烧厂渗滤液的特性进行针对性的设计。目前采用生化法处理垃圾渗滤液的技术路线多为“前置厌氧预处理+外置式膜-生物反应器(MembranceBio-Reactor，MBR)(两级硝化反硝化+超滤，即两级A/O-UF)生物处理+纳滤/反渗透(NF/RO)深度处理”。

　　两级A/O系统是基于传统生物脱氮理论设计的，运行时需回流大量污泥及混合液至A池，从而导致O池曝气能耗上升，且二级A池因来水碳源不足需外加大量碳源以满足反硝化需要，增加了运行成本。此外，过高的氨氮浓度以及过低的碳氮比使得系统对总氮的去除不甚理想。微生物能否发挥良好的作用对两级A/O阶段的处理效果至关重要，实际运行过程中，由于外部因素以及运行管理不善造成的处理效果下降的情况时有发生。

　　采用NF/RO膜处理技术截留生化出水中难生物降解的大分子有机污染物，这个过程为物理分离过程，无法真正去除污染物，只能将其进行浓缩转移，另外，还存在投资及运行费用高、能耗大、浓缩液产生量大(往往大大超过回喷焚烧炉所需的量)且后续处理困难等问题。

　　此外，渗滤液中的重金属以颗粒态或可溶态形式存在，颗粒态重金属可随着颗粒物的沉降、污泥的吸附而被去除，但可溶态重金属会残留在出水中，可能会导致出水重金属超标。

　　因此，利用常规处理工艺处理焚烧厂渗滤液时往往存在总氮去除效率不高，深度处理单元浓缩液量大且后续处理困难，最终出水的总氮、重金属等指标不能满足排放标准的要求，投资及运行费用高等问题。

　　发明内容

　　鉴于现有技术存在上述问题，有必要开发膜处理技术的替代方案，一方面可避免产生浓缩液另一方面又能满足排放标准GB16889-2008对COD、氨氮、TN、重金属等的严格要求。本发明的目的是提供一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统和方法，充分利用物化处理技术和生物处理技术的优势，对多种技术进行集成，既可避免棘手的浓缩液处理问题，又可通过强化硝化反硝化进程以提高生物脱氮的效率，并有效控制渗滤液中的重金属排放。

　　根据本发明提供的一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理系统，包括：反应子系统和控制子系统;所述反应子系统包括顺序连接的厌氧池、第一反硝化池、第一硝化池、前置SBR反应池、第二硝化池、外置膜分离子系统、絮凝催化过滤反应器、臭氧沉淀子系统、后置SBR反应池;

　　所述第一反硝化池设置有第二搅拌机和反硝化菌污泥，所述第二搅拌机将所述反硝化污泥与所述厌氧池出水搅拌混合实现有机污染物和氮的初步去除;

　　所述外置膜分离子系统对所述第二硝化池的出水进行超滤，过滤后的清液进入所述絮凝催化过滤反应器;

　　所述臭氧沉淀子系统对所述絮凝催化过滤反应器出水进行臭氧氧化反应和絮凝沉淀过滤，从而降低出水COD值和重金属含量;

　　作为一种优化方案，所述臭氧沉淀子系统包括前置混凝沉淀池、臭氧氧化反应器、射流器、臭氧发生装置、后置混凝沉淀池;

　　作为一种优化方案，所述水质情况包括是否硝化完全、总含氮量是否达标，所述控制子系统进一步用于：

　　实时监测所述第一硝化池出水是否硝化完全，

　　若硝化完全，则关闭所述前置SBR反应池中第二曝气装置，缺氧搅拌进行反硝化脱氮;

　　若硝化未完全，则控制所述第二曝气装置和所述第三搅拌机间歇曝气间歇搅拌，实现同步硝化反硝化脱氮，或先短程硝化反应后缺氧搅拌反硝化脱氮;

　　实时监测所述臭氧沉淀子系统出水总含氮量是否达标，

　　若总氮达标，则开启所述后置SBR反应池中第四曝气装置，进一步降解所述臭氧沉淀子系统出水中的有机污染物;

　　若总氮未达标，则控制所述第四曝气装置和所述第四搅拌机间歇曝气间歇搅拌，或先曝气后缺氧搅拌，实现有机污染物和残余氮的去除。

　　作为一种优化方案，所述外置膜分离子系统包括超滤膜、膜清洗储水箱、清洗泵;

　　所述前置SBR反应池出水接入所述超滤膜管道进水口，所述超滤膜过滤后的清液接入所述絮凝催化过滤反应器和所述膜清洗储水箱，

　　作为一种优化方案，还包括排泥管道与排泥池，所述外置膜分离子系统的过滤浓缩液通过所述排泥管道流入所述排泥池，所述排泥管道还与所述前置SBR反应池、第一反硝化池连通，实现过滤浓缩液中污泥的回流。

　　作为一种优化方案，所述排泥管道还与所述外置膜分离子系统的进水口连通，实现过滤浓缩液的循环过滤。

　　作为一种优化方案，所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂至少包含Pb、Sn和Cu;所述絮凝催化过滤反应器中的贵金属催化剂与活性填料的配比为0.05～0.1。

　　作为一种优化方案，还包括调节池，所述调节池设置有第五搅拌机;所述调节池的进水口接入所述未处理的垃圾渗透液，出水口连通所述厌氧池的进水口。

　　作为一种优化方案，还包括清水池，所述清水池的进水口连通所述后置SBR池的出水口。

　　基于同一发明构思，本发明还提供一种垃圾焚烧厂渗滤液达标排放处理方法，包括：