申请日2010.06.25
公开(公告)日2010.11.24
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统及方法，属循环经济和水处理领域。该系统是由调节池、升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统、纳滤系统、高级氧化系统依次连接而成。利用该系统可形成对垃圾渗滤液进行综合处理，实现基于针对垃圾渗滤液中不同粒径和不同性质的污染物进行分类处置的原则，通过物理、化学和生物处理相结合的方式对卫生填埋场垃圾渗滤液进行深度处理，利用该系统可实现对垃圾渗滤液中近90种有机污染物的分类处理，从而保证处理后的出水严格达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中的水污染排放浓度限值要求，系统长期运行稳定、处理成本低于二级碟管式反渗透膜工艺。
摘要附图
权利要求书
1.一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，该系统包括：
调节池、升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统和纳滤系统;
所述的调节池与升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统和纳滤系统依次连接，所述纳滤系统的出水口作为排水口;其中，所述调节池内设有潜水搅拌器;所述缺氧与好氧生化反应池内设有搅拌装置、曝气装置和回流泵;所述混凝沉淀池内设有混凝剂和助凝剂投入口;所述高级氧化系统内设有超声波辅助设备。
2.根据权利要求1所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，所述系统还包括：高级氧化系统，所述纳滤系统的浓缩液出口经管路和所述高级氧化系统回接至所述缺氧与好氧生化反应池。
3.根据权利要求2所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，所述高级氧化处理装置上设有用于加入芬顿氧化试剂的加药口，所述加药口与高级氧化处理装置内部连通，所述高级氧化处理装置内设有超声波辅助装置。
4.根据权利要求1所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，所述浸没式超滤系统由膜池、中空纤维超滤膜组件、曝气系统、抽吸泵、化学清洗系统、仪器仪表及阀门管线连接而成;所述膜池内按从下到上的排列顺序依次设有曝气所需穿孔管、超滤膜膜丝和出水管。
5.根据权利要求4所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，所述中空纤维超滤膜组件的中空纤维膜为采用PVDF材料制成的中空纤维膜。
6.根据权利要求1所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，其特征在于，所述纳滤系统由进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、纳滤膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统、仪器仪表及阀门管线连接而成;所述纳滤膜组件设置在膜框架内，包括卷式纳滤膜和承压膜壳。
7.一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理方法，其特征在于，该方法包括：
调节处理：将所处理垃圾卫生填埋场渗滤液进行搅拌混合均匀，使混合均匀后的渗滤液中的污染物浓度均匀，对调节处理后的出水进行厌氧生化反应处理;
厌氧生化反应处理：对调节处理后的出水进行厌氧生化反应处理，将水中部分高分子有机物分解为较低分子量的有机物，对厌氧生化反应处理后的出水进行缺氧与好氧生化处理;
缺氧与好氧生化处理：对厌氧生化反应处理后的出水依次进行缺氧、好氧及生化处理，去除垃圾渗滤液中的高浓度氨氮，处理时使水温保持在20℃，使厌氧池停留时间为48～60小时，好氧池停留时间为84～96小时，回流比为300～500%，对缺氧与好氧生化处理后的出水进行二次沉淀后进行混凝沉淀处理;
混凝沉淀处理：对上述经过二次沉淀后的出水先进行混凝处理，混凝处理过程中，调节处理水的pH值为5.2～5.5、投加混凝剂和助凝剂，混凝处理后进行沉淀，去除垃圾渗滤液中大部分腐植酸，对混凝沉淀处理后的出水进行超滤过滤处理;
超滤过滤处理：对经混凝沉淀处理后的出水通过浸没式超滤膜过滤系统中的中空纤维膜或者板式膜，在进入纳滤系统进行超滤过滤处理前进行预处理，将水中未被去除的大分子有机污染物从系统中隔离出来，富集在超滤膜膜池中，防止其在生化系统中富集，对超滤过滤处理后出水进行纳滤过滤处理;
纳滤过滤处理：对经纳滤过滤处理后的出水进入纳滤系统进行纳滤过滤处理，通过纳滤过滤将水中未被去除的剩余腐植酸及部分有机物进行分离去除，纳滤过滤后的浓缩液外排进行处理，纳滤过滤后的出水作为达标水直接排放回用。
8.根据权利要求7所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
高级氧化处理：对纳滤过滤处理后外排的浓缩液通过芬顿试剂和超声波协同进行高级氧化处理，将浓缩液中有机物分解为易于生物处理的小分子有机物，改善浓缩液水质，并使高级氧化处理后的浓缩液回流至缺氧与好氧生化池进行缺氧与好氧生化处理，以作为缺氧与好氧生化处理中氨氮反硝化的碳源补充。
9.根据权利要求8所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理方法，其特征在于，
所述高级氧化处理中的芬顿试剂的反应时间为30分钟，反应pH值为4.0，处理时向反应器内投加硫酸亚铁和双氧水，以Fe2+计硫酸亚铁的投加量为40～80mg/L，而双氧水的投加量为200～400mg/L;超声波辅助设备的工作频率为0.5MHz，声密度为0.1W/ml。
10.根据权利要求7所述的垃圾卫生填埋场渗滤液的处理方法，其特征在于，所述混凝沉淀处理中投加的混凝剂为聚合氯化铝和氯化钙粉末，其中，聚合氯化铝的投加量为对应每升垃圾渗滤液中投加100～300mg，氯化钙粉末的投加量为按聚合氯化铝与氯化钙粉末的质量比为75∶1的比例投加，投加顺序为先向垃圾渗滤液中投加聚合氯化铝，后投加氯化钙粉末，沉淀时间为15分钟;
所述混凝反应处理中添加的助凝剂为聚丙烯酰胺。
说明书
垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统及方法
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液的处理，属循环水处理领域，特别是涉及一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统及方法。
背景技术
能够达到我国目前垃圾渗滤液排放标准的处理工艺并不多，主要有以下几种：
(1)脱氨塔-UASB-SBR-微滤/超滤-RO反渗透膜;
(2)UASB-A/O MBR-NF纳滤;
(3)微滤-二级碟管式反渗透膜(DT-RO);
上述工艺(1)中，用脱氨塔采用物化方法脱除氨氮会带来一系列的问题，主要是存在脱氨塔造成氨氮的二次污染、吸收液无法处理、氨氮燃烧耗能高等问题;间歇式活性污泥法(SBR)工艺对于去除垃圾渗滤液中的氨氮存在去除不彻底的问题;RO反渗透膜工艺则导致垃圾渗滤液的浓缩液中含有较高浓度的盐，如果将浓缩液进行蒸发结晶处理，则需要耗费大量的能耗，如果将浓缩液回灌填埋场的填埋区，则会导致盐度的累积，渗滤液经过一段时间的场区内循环，其出水恶化，使生化系统的进水水质恶化，反渗透的运行压力升高，无法稳定运行。
工艺(2)中，虽然水中的氨氮可以通过硝化反硝化过程得到有效去除，但是由于垃圾渗滤液中的有机物反硝化反应速率较小，导致反硝化进行缓慢，反硝化不完全，如果不投加易于生物利用的反硝化碳源，总氮浓度无法达到排放标准。而最主要的问题是MBR系统中并没有对垃圾渗滤液中的大分子有机污染物(其中很大一部分是难于生物降解的有机污染物)进行去除，而是在MBR系统中进行累积，导致系统中的大分子有机物浓度逐渐升高，影响到生化系统的正常稳定运行。另外，生物难降解的小分子有机物(如小分子腐植酸)可以完全通过超滤膜，这些有机物是导致纳滤膜系统污堵和运行的主要原因。纳滤膜系统虽然可以排除部分盐度，但是由于其污堵情况也比较突出，清洗困难，使膜寿命较短，无法稳定运行，给此工艺的推广和应用带来较大困难。
工艺(3)中，DTRO是源自德国的先进处理技术，在德国已经有非常成功的应用先例。然而事实表明，德国的技术并不适用于中国未经任何分类处理的垃圾填埋场渗滤液，尤其不适用于大城市的高浓度COD和氨氮特征的渗滤液，比如：北京某垃圾填埋场前期使用的DTRO处理工艺，结果3个月就无法继续运行，最后只得采用MBR生化法和NF膜工艺进行处理。此外，在德国DTRO处理后的浓缩液都是采用蒸发浓缩结晶的办法，使污染物和盐类彻底脱离系统，而国内现有的浓缩液处理方法是采用回灌到填埋区，氨氮和盐类都没有去除。氨氮对厌氧微生物具有明显的抑制作用，而盐类更会导致填埋场中的渗滤液盐度积累，因此，反渗透的浓水回灌是人为地将填埋场渗滤液水质进行恶化的过程，并最终反作用于昂贵的处理系统，导致一段时间以后的反渗透压急剧增高，出水水质恶化。
因此，如何对未经垃圾分类的垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理，使处理后出水达到《垃圾填埋场污染物控制标准》GB16889-2008中对水污染物排放浓度限制的要求，是个急需解决的问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统及方法，实现生化处理与膜过滤技术相结合，可对未经分类的垃圾形成的渗滤液进行有效处理，使处理后出水达到排放标准。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明实施例提供一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理系统，该系统包括：
调节池、升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统和纳滤系统;
所述的调节池与升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统和纳滤系统依次连接，所述纳滤系统的出水口作为排水口;其中，所述调节池内设有潜水搅拌器;所述缺氧与好氧生化反应池内设有搅拌装置、曝气装置和回流泵;所述混凝沉淀池内设有混凝剂和助凝剂投入口;所述高级氧化系统内设有超声波辅助设备。
本发明实施例还提供一种垃圾卫生填埋场渗滤液的处理方法，该方法包括：
调节处理：将所处理垃圾卫生填埋场渗滤液进行搅拌混合均匀，使混合均匀后的渗滤液中的污染物浓度均匀，对调节处理后的出水进行厌氧生化反应处理;
厌氧生化反应处理：对调节处理后的出水进行厌氧生化反应处理，将水中部分高分子有机物分解为较低分子量的有机物，对厌氧生化反应处理后的出水进行缺氧与好氧生化处理;
缺氧与好氧生化处理：对厌氧生化反应处理后的出水依次进行缺氧、好氧及生化处理，去除垃圾渗滤液中的高浓度氨氮，在一定的温度下，通过硝化反硝化菌的培养，保证停留时间和回流比等参数，去除水中的氨氮，对缺氧与好氧生化处理后的出水进行二次沉淀后进行混凝沉淀处理;
混凝沉淀处理：对上述经过二次沉淀后的出水先进行混凝处理，混凝处理过程中，调节处理水的pH值为5.2～5.5、投加混凝剂和助凝剂，混凝处理后进行沉淀，去除垃圾渗滤液中大部分腐植酸，对混凝沉淀处理后的出水进行超滤过滤处理;
超滤过滤处理：对经混凝沉淀处理后的出水通过浸没式超滤膜过滤系统中的中空纤维膜或者板式膜，在进入纳滤系统进行超滤过滤处理前进行预处理，将水中未被去除的大分子有机污染物从系统中隔离出来，富集在超滤膜膜池中，防止其在生化系统中富集，对超滤过滤处理后出水进行纳滤过滤处理;
纳滤过滤处理：对经纳滤过滤处理后的出水进入纳滤系统进行纳滤过滤处理，通过纳滤过滤将水中未被去除的剩余腐植酸及部分有机物进行分离去除，纳滤过滤后的浓缩液外排进行处理，纳滤过滤后的出水作为达标水直接排放回用。
通过上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过将调节池、升流式厌氧反应池、缺氧与好氧生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、浸没式超滤系统和纳滤系统依次连接构成处理系统，可以物理、化学和生物处理方法有机结合的方式对垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理，实现了针对处理各阶段不同分子结构和分子量的有机物，不同粒径的胶体物质和颗粒物，实现具有针对性的处理，有效提高了对垃圾卫生填埋场渗滤液，特别是对未经垃圾分类的卫生填埋场渗滤液的处理效果，使出水达到《垃圾填埋场污染物控制标准》GB16889-2008中对水污染物排放浓度限制的要求。特别是在生化反应系统和浸没式超滤系统中间增加了混凝沉淀池，和针对垃圾渗滤液中腐植酸、大分子有机物和胶体的特定混凝沉淀药剂及投加方法，与现有技术相比，解决了现有垃圾渗滤液处理工艺中的诸多难题和弊病，可使系统得以稳定高效地运行。