申请日2012.09.19
公开(公告)日2013.03.13
IPC分类号C02F9/06; C02F9/04
摘要
本实用新型涉及一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其由垃圾渗滤液的浓缩液存储池、底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池和达标回收池依次构成，克服了现有技术中常规氧化装置的设置无法起到深度氧化作用、污染大等技术的不足，不仅可以把绝大多数有机物被分解成二氧化碳，各种形态氮被处理到氮气形态，避免了浓缩液的回流带来的许多弊端，而且系统装置节约空间、实现氧化效果好和无二次污染的良好技术效果。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，该垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统包括：垃圾渗滤液的浓缩液存储池、底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池和达标回收池;其特征在于，所述垃圾渗滤液的浓缩液存储池、带有搅拌器的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、带有搅拌器的二级混凝沉淀池和达标回收池由上至下设置并通过管道依次连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其特征在于：所述升流式氧化剂氧化反应池为升流式fenton氧化反应池。
3.根据权利要求2所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其特征在于：所述底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池内左侧壁上端部设有混凝剂投入口、絮凝剂投入口和PH调节剂投入口;所述底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池内左侧壁下端部由抽吸管道与第一生化污泥处理池相连接。
4.根据权利要求2所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其特征在于：所述底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池内左侧壁上端部设有混凝剂投入口、絮凝剂投入口和PH调节剂投入口;所述底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池内左侧壁下端部由抽吸管道与第二生化污泥处理池相连接。
5.根据权利要求2所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其特征在于：所述升流式fenton氧化反应池内左侧壁上端部设有fenton氧化剂投入口。
6.根据权利要求2所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，其特征在于：所述臭氧氧化发生器内左侧壁上端部设有臭氧氧化剂投入口。
说明书
垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种环境保护领域垃圾渗滤液的处理系统，特别涉及一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统。
背景技术
现阶段，在垃圾渗滤液处理工艺中，国内外主流处理工艺是微生物处理+膜过滤。膜过滤过程中产生的浓缩液有以下特点：1、浓缩液产量大;使用时间在半年以内的新膜浓缩液的产量是膜进水量的30～40%，半年以上的膜浓缩液产量是膜进水量的50%左右，随着膜使用时间增加，这个量还会增加;2、COD较高，并且浓缩液中的COD主要成分是难降解的有机物，一般随地域和当地居民饮食习惯的差异，浓缩液的COD在1000～3000mg/l之间;3、色度高;浓缩液的色度一般在500倍以上，并且NH3-N浓度越高，色度越高;4、可生化性差：浓缩液中的有机物主要是难降解成份，很难给微生物提供营养源;5、有比较强烈的臭味。
目前，国内外在垃圾渗滤液处理工艺中，浓缩液的处理或解决办法大致有两种：一是将浓缩液直接回流到渗滤液调节池，或将浓缩液收集起来，然后经过氧化沟或其它办法将浓缩液进行简单处理达到均质效果后回灌到渗滤液调节池。这种处理办法的实质就是浓缩液无限回流的过程。
无限回流带来的弊端是显而易见的，随着时间的积累，回流到调节池的难降解有机物积累的量越来越多，而这种难降解有机物不能给微生物提供营养源，导致渗滤液的可生化性越来越差，从而使渗滤液处理工艺中整个生物处理系统的功能逐渐降低，直至去功能化。二是蒸发浓缩或活性炭吸附处理，这种方法的成本极高，通常处理成本在200～300元/吨，如果采用蒸发处理，整个蒸发系统不得不考虑高温防腐蚀的问题，并且随着使用时间的增长，由于设备的结垢导致传热效率下降严重，处理成本进一步增大;活性炭处理浓缩液面临的最大的难题是活性炭的再生，使得成本居高不下。
此外，还有一种实验室报道的处理方法：南京大学李爱民教授和德国维尔利公司合作研究的以离子交换树脂为核心的处理手段，据报道处理后的排放水符合GB16889-97中的一级排放标准。这种方法是以抗污染树脂的吸附有机物为主要处理手段，从现有的抗污染型离子交换树脂来看，能较长时间在难降解有机物浓度的条件下使用而不被污染的树脂没有发现在国内外报道过，一般常见的国内外离子交换树脂(无论大孔型还是凝胶型)在高COD条件下使用，工作交换容量会急剧下降，保护层很容易被COD穿透，同时，通过离子交换树脂吸附的浓缩液在树脂吸附饱和后的再生废液(通常再生废液是处理量的10%左右)的处理是一个更棘手的难题，所以这种方法的可靠性有待检验，值得肯定的是对浓缩液的减量化来讲是有好 处的。
在垃圾渗滤液处理工艺中，目前国内外主流处理工艺是微生物处理+膜过滤。膜过滤过程中产生的浓缩液有以下特点：1.浓缩液产量大;使用时间在半年以内的新膜浓缩液产量是膜进水量的30～40%，半年以上的膜浓缩液产量是膜进水量的50%左右，随着膜使用时间增加，这个量还会增加。2.COD较高，并且浓缩液中的COD主要成分是难降解的有机物;一般随地域和当地居民饮食习惯的差异，浓缩液的COD在1000～3000mg/l之间。3.色度高;浓缩液的色度一般在500倍以上，并且NH3-N浓度越高，色度越高。4.可生化性差：浓缩液中的有机物主要是难降解成份，很难给微生物提供营养源;5.有比较强烈的臭味。
针对目前垃圾渗滤液主流处理工艺中膜过滤浓缩液中有机物成分和其主要特点，采用催化氧化+二级氧化+混凝沉淀+过滤+污泥脱水回收水的方法，将浓缩液的色度、COD、NH3-N、SS、BOD5以及细菌值等各项指标控制在GB16889-97所要求的一级标准范围内。
现阶段浓缩液处理工艺主要有：
(1)回灌工艺，其主要缺点是浓缩中产生的盐类会一直在填埋场封闭系统中循环，渗滤液中盐分积累严重，电导率上升较快，大大降低了后续膜系统的产水率，影响渗滤液处理工艺的稳定运行;
(2)蒸发处理工艺，浓缩液的蒸发处理，解决了浓缩液无限回流带来的弊端。蒸发处理技术利用高效自动控制蒸发能源全回收装置对渗沥液进行处理。目前蒸发工艺存在的主要问题是费用高和蒸发器发生严重的腐蚀问题;理论计算蒸发处理的费用在150元/吨，实际远远高于这个值，根据目前国内几个使用浓缩液蒸发处理工艺的渗沥液处理厂的实际运行情况，一般成本在200-800元/吨，而且蒸发器遭受的酸腐蚀和液相中的盐腐蚀相当严重，造成设备投资和维护费用大，运行时设备故障率也较为频繁，设施无法稳定持续运转。
(3)离子交换或活性炭吸附处理工艺，根据渗沥液浓缩液中的有机物胶体的电性，选用阴离子交换树脂可以把绝大多数有机物转移到离子交换树脂上，根据有机物的粒子尺寸不同，在树脂表面上发生了两种不同的过程：交换和类似分子筛的吸附。选用离子交换树脂交换有机物跟选用离子交换树脂在高浓度有机物种交换无机盐性质不同，前者的工作交换容量会随着处理量的增大逐渐降低趋势非常明显，而后者要小的多。活性炭吸附饱和后，必须要通过再生才能循环使用，而活性炭的再生成本很高，最终导致了渗沥液处理成本的升高。离子交换树脂能对浓缩液中的有机物起到富集作用，但再生废液中的有机物如何处理以及浓缩液中的重金属处理又是离子交换工艺急需解决的难题。
(4)浓缩液回喷焚烧工艺，由于现在国内很多填埋场和垃圾焚烧设施是比邻而建，浓缩液回喷焚烧技术也开始得到发展。该工艺将反渗透产生的浓缩液经过预处理工艺后回喷至焚烧厂焚烧炉进料口焚烧。回喷焚烧工艺运行简单，前期投资也较少，浓缩液的回喷处理工艺是基于垃圾渗沥液的焚烧处理原理。西方发达国家由于垃圾中厨余物少，热值高，渗沥液产量少，一般采用将渗沥液回喷焚烧炉进行高温氧化处理。回喷法适合于浓缩液产量少，垃圾热值高的场合，对于热值较低的垃圾则不适合，否则会造成焚烧炉炉膛温度过低，甚至熄火的状况。在欧洲地区和日本，由于垃圾分类回收工作做得好，作为垃圾送到焚烧厂的废弃物含水率低，垃圾热值很高，所以已经运行的垃圾电站中，都是采用将渗沥液直接回喷的方法。有资料称经过计算,对于热值为1223kcal/kg，含水率为48%的城市生活垃圾，理论上渗沥液最大回喷量为垃圾焚烧量的3.19%。如果浓缩液产生量较大情况，是无法正常采用该工艺进行处理。而且和浓缩液蒸发处理工艺一样焚烧炉同样会遭受的酸腐蚀和液相中的盐的腐蚀，运行时设备故障率也较为频繁，设施无法稳定持续运转。
(5)高级氧化处理工艺，对于某些可生物降解性差的渗沥液，生物处理往往难于进行。而采用物化工艺处理则运行成本过高，并且有时会产生难于处理的残余物。目前，高级氧化技术(AOP)，如：臭氧、H2O2/UV、Cl2/UV等对于那些难以生物降解或对生物有毒有害作用的物质的处理，显示出了它独特的优势。AOP通过化学氧化产生羟基自由基(.OH),氧化垃圾渗沥液中的烃基、酮、醛官能团，使芳香环裂开、双键加成和矿化等。主要有以下几种：①臭氧氧化技术②Fenton试剂氧化法③光催化氧化法④电子辐射处理法⑤活性炭-H2O2催化氧化法。
Fenton试剂具有反应迅速，温度、压力等条件缓和且无二次污染，价格低廉等优点而被广泛运用。程洁红，李尔炀等工程师曾运用Fenton混凝法对重庆市垃圾填埋场的渗沥液进行预处理，COD去除率达到66.9%，可使原水COD从25733mg/L降至8518mg/L，为后续的厌氧-好氧生化处理提供准备。运行条件为：pH=3.0;FeSO4.7H2O=0.4%;H2O2=4.3ml/L;反应时间为1h。在用于浓缩液处理时，因为浓缩液的分子结构更为稳定，高级氧化试剂的遴选则更为严苛。虽然高级氧化技术已展现了良好的处理效果，但由于各种实际操作的原因目前还停留在实验室阶段。
(6)生化+化学组合处理工艺，目前采用的比较多的组合处理工艺是生化-强化氧化-混凝沉淀工艺。其原理是通过培养适合在高TDS下生存在菌种，保证生化处理通过传统A/O+MBR工艺对浓缩液生物脱氮。然后在强化氧化段投加遴选的氧化剂和催化剂(双氧水和铁盐)，通过1#自由基反应机理对COD和TN进行去除，强氧化段COD去除率为75%，TN去除率为90%。最后通过混凝沉淀工艺对出水的SS进行去除。以南方某填埋场反渗透的浓缩液处理为例。目前南方某生活垃圾填埋场反渗透浓缩液COD：3600-4000mg/L、B/C<0.1、TDS：24000-30000mg/L，通过生化+化学组合工艺处理后出水COD≤60mg/L、TN≤20mg/L。
生化+化学组合处理工艺可以把绝大多数有机物被分解成二氧化碳，各种形态氮被处理到氮气形态，避免了浓缩液的回流带来的许多弊端。 高价态的盐和重金属也可以通过高级氧化工艺段得到了完全固定，解决了整个系统盐平衡的问题。在浓缩液处理工艺中，系统中只有两部分存在水损失：总氮去除系统和微絮凝过程排放，总氮去除系统中水回收率在90%以上。混凝沉淀过程水回收率在95%以上。整个系统的水回收率在92.5%以上。 使用生化+化学组合工艺可以保证较高的系统水回收率。由于生化+化学组合工艺的工艺链较为完善，整个工艺抗负荷冲击能力较强。
不过此工艺的难点在于生化段对于菌种的培养和遴选，在高盐度的情况下普通微生物是很难生存，要保持一定的污泥浓度来进行硝化-反硝化过程是较难控制的。其次在深度氧化段对于氧化剂的选择也很关键，双氧水和次氯酸钠等通常氧化剂是无法起到深度氧化效果。目前生化+化学组合处理工艺处于中试阶段，处理成本约45元/吨。
垃圾渗滤液处理中膜过滤产生的浓缩液达标排放处理是一个行业性的难题，如果能用较低的成本将浓缩液处理到达到或好于GB16889-97中的一级排放标准而直接排放，则带来的好处是既能将整个渗滤液处理工艺的产水量增加40%左右，又能解决由于浓缩液无限回流所造成的整个生物处理系统功能严重下降的问题。
发明内容
本实用新型的目的是通过设计一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，在克服现有技术中常规氧化装置的设置无法起到深度氧化作用、污染大等技术的不足，该垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统由垃圾渗滤液的浓缩液存储池、底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池和达标回收池依次构成，不仅可以把绝大多数有机物被分解成二氧化碳，各种形态氮被处理到氮气形态，避免了浓缩液的回流带来的许多弊端，而且系统装置节约空间、实现氧化效果好和无二次污染的良好技术效果。
为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，该垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统包括：垃圾渗滤液的浓缩液存储池、底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池和达标回收池;其特征在于，所述垃圾渗滤液的浓缩液存储池、带有搅拌器的一级混凝沉淀池、升流式氧化剂氧化反应池、臭氧氧化发生器、带有搅拌器的二级混凝沉淀池和达标回收池由上至下设置并通过管道依次连接。
如上所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，所述升流式氧化剂氧化反应池为升流式fenton氧化反应池.。
如上所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，所述底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池内左侧壁上端部设有混凝剂投入口、絮凝剂投入口和PH调节剂投入口;所述底部设有螺旋搅拌辊的一级混凝沉淀池内左侧壁下端部由抽吸管道与第一生化污泥处理池相连接。
如上所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，所述底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池内左侧壁上端部设有混凝剂投入口、絮凝剂投入口和PH调节剂投入口;所述底部设有搅拌桨的二级混凝沉淀池内左侧壁下端部由抽吸管道与第二生化污泥处理池相连接。
如上所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，所述升流式fenton氧化反应池内左侧壁上端部设有fenton氧化剂投入口。
如上所述的垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统，所述臭氧氧化发生器内左侧壁上端部设有臭氧氧化剂投入口。
相对于现有技术，本实用新型有以下优点：
本实用新型的一种垃圾渗滤液的浓缩液氧化混凝处理系统中的浓缩液处理是基于目前环境水质要求日益严格的基础上，以节约水资源，最大量增加产水量为目的，并降低处理成本，而且对于其他水质的浓缩液处理水也有很大的指导意义。
此外， Fenton氧化技术在处理难降解有机污染物中具有不可磨灭的地位，它是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用，通过H2O2产生羟基自由基来降解污染物，它兼有氧化和混凝两重作用，因此，若将fenton氧化技术应用于浓缩液处理将在我公司浓缩液氧化处理基础上取得更大的进步，浓缩液中有机污染物的处理将会更加彻底，水质更容易达标排放。
与传统的氧化技术不同，臭氧氧化技术高效且不产生二次污染，且本研究为了增强臭氧氧化性，减少臭氧用量从而节省成本，在臭氧前增加混凝预处理系统，将大分子物质部分沉降，而后经过臭氧氧化，将难沉降物质氧化，最后再增加一道混凝程序，最终使得浓缩液达标排放。