申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种垃圾渗滤液深度处理的方法：垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃圾渗滤液中的可降解有机物，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿地内以去除其中的难降解有机物;折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机物。本发明还公开了实现上述方法的装置。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液深度处理装置，其结构为：
一卧式螺旋卸料沉降离心机，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，其 出水进入好氧生物膜反应器;
好氧生物膜反应器底部开设有排泥口，排泥口上方设有连接纳米曝气 机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设置有搅拌机，好氧生物反应器内的填 料上生长有好氧生物膜;
好氧生物膜反应器设置有加热带和感温探头，该加热带和感温探头分 别连接设置好氧生物膜反应器外部的温度控制仪;好氧生物膜反应器的出 水直接导入折板潜流人工湿地;
折板潜流人工湿地内部分为四层，由上至下分别为表面砂土层、进水 层、过滤层和导水层;表面砂土层栽种有植物;
折板潜流人工湿地内设置多个交错隔板延长污水在折板潜流人工湿 地内的水力停留时间;
折板潜流人工湿地的出水在增压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置 中;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈倾斜 状，多孔板上方铺设有筛滤填料，在筛滤填料上方安装有超声波发生仪， 筛滤填料的底部设有连接O2纳米曝气机的纳米曝气头;
多孔板下方为储水箱，储水箱内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化 剂，储水箱底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置有连接 O3纳米曝气机的纳米曝气头，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填 料;
表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口反洗管;
表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，回流槽一侧 的筛滤填料上方设有曝气管;
表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口与光催化降解反应装置相连;
光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开 设有排泥口，位于排泥口上方设置有连接O3纳米曝气机的纳米曝气盘， 纳米曝气盘上设置有紫外灯框架，紫外灯框架上安装有紫外灭菌灯，紫外 灭菌灯设有防水套筒;光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负 载填料;光催化降解反应装置的顶部设有遮光板，光催化降解反应装置外 壳及遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光;光催化降解反应装置的出水口 通过增压泵连接至表层湍流筛滤装的缩口反洗管。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，卧式螺 旋卸料沉降离心机由离心机外壳、转鼓、小螺旋盘片、大螺旋盘片、差速 器、轴承座和底座组成。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜 流人工湿地内部的表面砂土层为0.2m厚，由粒径2mm-5mm的砂子与粉 煤灰分子筛混合组成，砂子与粉煤灰分子筛体积混合比为2:1-3:1;进水层 的厚度为0.3m，由粒径20mm-50mm的砾石和石灰石组成;过滤层的厚度 为0.5m，由粒径5mm-20mm的碎石、弗罗里硅藻土和赤泥分子筛混合组 成;导水层的厚度为30mm，铺设砾石与石灰石的混合填料，粒径为 15mm-30mm。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜 流人工湿地的表面砂土层栽种的植物为风车草和再力花，风车草和再力花 栽种的棵数比例为1:1。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，表层湍 流筛滤装置的筛滤填料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛按照5:2:1 比例混合而成，其中掺杂少量零价纳米铁，粒径分别为0.5-2.0mm。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，储水箱 内壁均匀负载的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体;储水箱内部剩余空 间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO2粉体填 料。
7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，光催化 降解反应装置内壁负载的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体;光催化降 解反应装置内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网 状上的纳米TiO2粉体填料。
8.利用权利要求1所述装置进行垃圾渗滤液深度处理的方法，其过 程是：
垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分 层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃 圾渗滤液中的可降解有机物，并去除垃圾渗滤液中易引起污水毒性、使污 水富营养化的氨氮，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿 地内以去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降 低污水中硝氮浓度;
折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污 水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，筛滤填料底部纳米曝 气头的O2清洁填料，由储水箱内纳米曝气头的O3获得羟基自由基，与紫 外灭菌灯和半导体负载填料共同提高氧化效果，同时使用纳米曝气的方式 提高·OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速 度，增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，克服臭氧难 溶于水的缺点，微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失， 周围环境剧烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧 化分解有机物的能力;
表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污 水中病原菌、细菌以及痕量有机物，使用强化的光催化降解反应装置进一 步诱发产生氧化性极强的羟基自由基，提高氧化剂反应速率;
表层湍流筛滤装置的出水回流至交折板潜流人工湿地进水，调节水质 并刺激植物生长过程分泌次生物质。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，好氧生物膜反应器的温度置 控制在25-35℃。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在 300J/m2以上。
说明书
一种垃圾渗滤液深度处理装置和方法
技术领域
本发明涉及一种生态法去除污水中残留的痕量难降解有机物的方法， 具体地涉及一种垃圾渗滤液深度处理方法，
本发明还涉及用于实现上述方法的装置。
背景技术
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常 棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和 垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液 的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在 一个相当大的范围内变动。一般来说，其pH值在4～9之间，COD在2000～ 62000mg/L的范围内，BOD5从60～45000mg/L，重金属浓度和市政污水 中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓 度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。以保 护环境为目的，对渗滤液进行处理是必不可少的。
使用本发明处理填埋场渗滤液迅速有效，可在3分钟内迅速降低胶体 含量、浊度、色度、标准污染指标(COD、氨氮、硝氮)，同时针对环境 类激素(如激素类农药、抗生素、二恶英、雌激素以及人工合成激素等微 量有害化学物质)的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完 全矿化或分解，对污水进行筛滤处理的同时对其出水净化、消毒，出水浊 度、COD、氨氮、硝氮迅速降低100%、95%、100%、99%，较好的达到 国家要求标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液深度处理装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置进行垃圾渗滤液深度 处理的方法。
为实现上述目的，本发明提供的垃圾渗滤液深度处理装置，其结构为：
一卧式螺旋卸料沉降离心机，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，其 出水进入好氧生物膜反应器;
好氧生物膜反应器底部开设有排泥口，排泥口上方设有连接纳米曝气 机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设置有搅拌机，好氧生物反应器内的填 料上生长有好氧生物膜;
好氧生物膜反应器设置有加热带和感温探头，该加热带和感温探头分 别连接设置好氧生物膜反应器外部的温度控制仪;好氧生物膜反应器的出 水直接导入折板潜流人工湿地;
折板潜流人工湿地内部分为四层，由上至下分别为表面砂土层、进水 层、过滤层和导水层;表面砂土层栽种有植物;
折板潜流人工湿地内设置多个交错隔板延长污水在折板潜流人工湿 地内的水力停留时间;
折板潜流人工湿地的出水在增压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置 中;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈倾斜 状，多孔板上方铺设有筛滤填料，在筛滤填料上方安装有超声波发生仪， 筛滤填料的底部设有连接O2纳米曝气机的纳米曝气头;
多孔板下方为储水箱，储水箱内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化 剂，储水箱底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置有连接 O3纳米曝气机的纳米曝气头，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填 料;
表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口反洗管;
表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，回流槽一侧 的筛滤填料上方设有曝气管;
表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口与光催化降解反应装置相连;
光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开 设有排泥口，位于排泥口上方设置有连接O3纳米曝气机的纳米曝气盘， 纳米曝气盘上设置有紫外灯框架，紫外灯框架上安装有紫外灭菌灯，紫外 灭菌灯设有防水套筒;光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负 载填料;光催化降解反应装置的顶部设有遮光板，光催化降解反应装置外 壳及遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光;光催化降解反应装置的出水口 通过增压泵连接至表层湍流筛滤装的缩口反洗管。
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，卧式螺旋卸料沉降离心机由 离心机外壳、转鼓、小螺旋盘片、大螺旋盘片、差速器、轴承座和底座组 成。
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地内部的表 面砂土层为0.2m厚，由粒径2mm-5mm的砂子与粉煤灰分子筛混合组成， 砂子与粉煤灰分子筛体积混合比为2:1-3:1;进水层的厚度为0.3m，由粒 径20mm-50mm的砾石和石灰石组成;过滤层的厚度为0.5m，由粒径 5mm-20mm的碎石、弗罗里硅藻土和赤泥分子筛混合组成;导水层的厚度 为30mm，铺设砾石与石灰石的混合填料，粒径为15mm-30mm。表面砂 土层内填充的填料用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释，用于降低污染负荷 和毒性;过滤层利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料，迅速吸附中和厌氧部 分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内环境更适宜植物、微 生物生存;同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，利用 小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、吸收重金属进行重 金属生物稳定化。所有的混合填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、 缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物 质;
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地的表面砂 土层栽种的植物为风车草和再力花，风车草和再力花栽种的棵数比例为 1:1。
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的筛滤填 料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛混合物，粒径分别为0.5-2.0mm。
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，储水箱内壁均匀负载的非金 属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体;储水箱内部剩余空间填充的半导体负载 填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO2粉体填料。
所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，光催化降解反应装置内壁负 载的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体;光催化降解反应装置内部剩余 空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO2粉体 填料。
本发明提供的利用上述装置对进行垃圾渗滤液深度处理的方法，其过 程是：
垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分 层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃 圾渗滤液中的可降解有机物，并去除垃圾渗滤液中易引起污水毒性、使污 水富营养化的氨氮，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿 地内以去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降 低污水中硝氮浓度;
折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污 水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，筛滤填料底部纳米曝 气头的O2清洁填料，由储水箱内纳米曝气头的O3获得羟基自由基，与紫 外灭菌灯和半导体负载填料共同提高氧化效果，同时使用纳米曝气的方式 提高·OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速 度，增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，克服臭氧难 溶于水的缺点，微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失， 周围环境剧烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧 化分解有机物的能力;
表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污 水中病原菌、细菌以及痕量有机物，使用强化的光催化降解反应装置进一 步诱发产生氧化性极强的羟基自由基，提高氧化剂反应速率。
表层湍流筛滤装置的出水回流至交折板潜流人工湿地进水，调节水质 并刺激植物生长过程分泌次生物质。
所述的方法，其中，好氧生物膜反应器的温度置控制在25-35℃。
所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明的污水经过卧式螺旋卸料沉降离心机去除大部分悬浮物和胶 体，而后在好氧生物膜反应器内大量去除其中的可降解有机物以及污水中 易引起污水毒性、使污水富营养化的氨氮，并在折板潜流人工湿地去除其 中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降低污水中硝氮 浓度。最后使用表层湍流筛滤装置对其进行深度处理，表层湍流筛滤装置 中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由 负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过程激发的能量亦可发生 并加强自由负离子的产生，达成光催化效果;而自由负离子以及其摆脱共 价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷同时产生微电解效 果，最后利用光催化降解反应装置灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机 物。并灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化 合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解。针对环境类激素(如 激素类农药、抗生素、二恶英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化学 物质)的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分 解，对污水进行筛滤处理的同时对其出水净化、消毒，出水较好的达到国 家要求标准。