申请日2018.04.09
公开(公告)日2018.08.07
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统及工艺，所述系统包括预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统、纳滤膜系统和用于处理垃圾渗滤液浓缩液的高级氧化脱盐共轭系统，所述预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统依次连接构成用于处理垃圾渗滤液的垃圾渗滤液处理子系统，所述纳滤膜系统的浓缩液排放口与所述高级氧化脱盐共轭系统连接，纳滤膜系统产生的垃圾渗滤液浓缩液进入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化脱盐处理，所述高级氧化脱盐共轭系统包括通过管道依次连接的高级氧化反应池、pH回调池、脱盐反应池和沉淀池，所述沉淀池上部设有出水口，该出水口通过管道与调节池连接，将沉淀池的上清液回流至调节池与池中垃圾渗滤液混合并进行后续处理，实现垃圾渗滤液浓缩液零排放。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，包括预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统，其特征是，还包括用于处理垃圾渗滤液浓缩液的高级氧化脱盐共轭系统，所述预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统依次连接构成用于处理垃圾渗滤液的垃圾渗滤液处理子系统，所述纳滤膜系统的浓缩液排放口与所述高级氧化脱盐共轭系统连接，所述纳滤膜系统产生的垃圾渗滤液浓缩液进入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化脱盐处理，所述高级氧化脱盐共轭系统包括通过管道依次连接的高级氧化反应池、pH回调池、脱盐反应池和沉淀池，所述沉淀池上部设有出水口，该出水口通过管道与调节池连接，将沉淀池的上清液回流至调节池与池中垃圾渗滤液混合并进行后续处理，实现垃圾渗滤液浓缩液零排放。
2.根据权利要求1或2所述垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，其特征是，所述厌氧系统为MS厌氧系统，包括MS厌氧反应器和回流装置，所述MS厌氧反应器上部设有出水口和与回流装置连接的回流口，其内部从下至上依次设置布水器、含有产甲烷菌和硫酸盐还原菌优势菌群的颗粒污泥层、具有所述优势菌群的生物膜的填料层和三相分离器;所述回流装置包括回流泵，其进水口与厌氧反应池回流口连接，其出水口则与布水器进水口连接，将水回流厌氧反应池内，控制水上升流速以及反应池中的有机负荷。
3.根据权利要求1所述垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，其特征是，所述MBR系统采用外置式，包括通过管道和水泵依次连接的生化反应池和超滤装置，其中生化反应池包括依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池，二级硝化池的出水口与超滤装置的进水口连接。
4.根据权利要求3所述垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，其特征是，所述纳滤膜系统包括纳滤膜装置，该纳滤膜装置的进水侧的出水口与高级氧化脱盐共轭系统的高级氧化反应池进水口连接，将垃圾渗滤液浓缩液送入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化脱盐处理。
5.根据权利要求3所述垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，其特征是，还包括污泥处理系统，该污泥处理系统的污泥进口与MBR系统的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池和超滤装置的污泥排放口连接，所述污泥处理系统的排水口与调节池连接，污泥脱除的废水流至调节池与池中渗滤液混合并进行后续处理。
6.一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
(1)垃圾渗滤液经管道进入预处理系统进行预处理，去除垃圾渗滤液中的SS和金属离子以及粗大悬浮物，之后进入调节池中调节水质水量;
(2)所述调节池的出水经过滤后进入厌氧系统进行厌氧处理;
(3)所述厌氧系统的出水自流入MBR系统中进行反硝化及硝化处理，然后进入超滤装置超滤，超滤出水进入纳滤膜系统进行纳滤处理，纳滤出水达标排放;
(4)所述纳滤膜系统产生的垃圾渗滤液浓缩液进入高级氧化反应器中，添加硫酸及高级氧化剂降解浓缩液中的难以生物降解的污染物，之后浓缩液进入pH回调池中进行将浓缩液的pH回调至8-9，然后浓缩液进入脱盐反应池中，投加脱盐药剂去除高价盐离子，出水进入沉淀池进行沉淀;
(5)所述沉淀池中的上清液回流至所述调节池与池中垃圾渗滤液合并处理。
7.根据权利要求6所述的垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，其特征是，所述步骤(2)中，控制进入厌氧系统的水的COD和硫酸盐浓度比COD/SO42-≥2，厌氧系统为MS厌氧系统，包括MS氧化反应器和回流装置，通过所述回流装置将水上升流速控制在0.6-0.8m/h，有机负荷控制在7kgCOD/m3·d以下。
8.根据权利要求6或7所述的垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，其特征是，所述步骤(3)中，厌氧系统的出水依次进入一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池中进行反硝化和硝化反应，其中，两次反硝化反应中控制DO浓度在0.5mg/L以下，两次硝化反应中控制DO浓度在2-5mg/L;同时，控制各反硝化池及各硝化池的污泥浓度为15-30g/L，有机污泥负荷为0.05-0.1kgCOD/kgMLSS·d，总氮污泥负荷为0.02-0.05kgTN/kgMLSS·d，超滤膜的膜通量控制在65L/m2﹒h以下。
9.根据权利要求8所述的垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，其特征是，所述步骤(1)中，垃圾渗滤液在调节池中有效停留时间大于7d。
10.根据权利要求8所述的垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，其特征是，还包括污泥处理步骤，即MBR系统的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池和超滤装置中的污泥经各自的污泥排放口排放近污泥处理系统中进行污泥减量化处理;同时，污泥脱除的废水排至调节池与池中渗滤液合并处理。
说明书
一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液处理系统，特别涉及一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统。同时本发明还涉及垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺。
背景技术
随着我国对垃圾渗滤液的排放限制要求越来越严格，传统意义上以生化处理为主的工艺已无法满足排放标准要求，以膜技术为核心的“生化处理+膜法深度处理”组合工艺逐步成为渗滤液处理的主流工艺。其中，膜法深度处理过程产生约15%-30%的膜浓缩液，相比原渗滤液，浓缩液中盐分和污染物浓度更高，若不能妥善处理而直接排放到环境中会造成严重的二次污染。
目前，典型的垃圾渗滤液浓缩液处理方法有：回灌工艺、蒸发工艺和高级氧化技术。其中回灌工艺方法简单，但回灌需动力提升，长期回灌会导致有机物和溶解性盐类不断升高，影响生化处理单元，导致膜结垢严重，影响膜通量，降低膜使用寿命。蒸发工艺处理浓缩液具有产水率高，占地小，析出晶体可回收利用等优点，但该工艺耗能高不环保，蒸发器设备较昂贵，蒸发装置容易结垢被腐蚀，污染物没有得到本质上的去除。高级氧化技术有Fenton法、臭氧氧化法、电化学法。臭氧氧化法成本较高，但一般单一的高级氧化技术无法稳定地将垃圾渗滤液膜浓缩液处理到达标排放范围。故，研究开发一种更加高效便捷、低成本的处理方法是垃圾渗滤液膜浓缩液进一步研究的重点。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的之一在于提供一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统。该系统设计合理，处理效率高，能实现膜浓缩液零排放，降低运行成本，避免盐分累积，适用范围广。
本发明目的之二在于提供一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺。
本发明目的之一通过以下技术方案来实现：一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，包括预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统、纳滤膜系统和用于处理垃圾渗滤液浓缩液的高级氧化脱盐共轭系统，所述预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统依次连接构成用于处理垃圾渗滤液的垃圾渗滤液处理子系统，所述纳滤膜系统的浓缩液排放口与所述高级氧化脱盐共轭系统连接，纳滤膜系统产生的垃圾渗滤液浓缩液进入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化脱盐处理，所述高级氧化脱盐共轭系统包括通过管道依次连接的高级氧化反应池、pH回调池、脱盐反应池和沉淀池，所述沉淀池上部设有出水口，该出水口通过管道与调节池连接，将沉淀池的上清液回流至调节池与池中垃圾渗滤液混合并进行后续处理，实现垃圾渗滤液浓缩液零排放。
本发明包括主要由预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统依次连接构成的垃圾渗滤液处理子系统以及用于垃圾渗滤液浓缩液的高级氧化脱盐共轭系统，同时具备垃圾渗滤液以及垃圾渗滤液浓缩液处理能力。垃圾渗滤液经过垃圾渗滤液处理子系统的处理后，出水能够达标排放，产生的垃圾渗滤液浓缩液则进入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化降解和脱盐处理，获得的低盐低污染物含量的出水重新回流至调节池中与池中的垃圾渗滤液合并处理，实现垃圾渗滤液处理过程中垃圾渗滤液浓缩液的零排放。
垃圾渗滤液COD及盐分含量高，因此，本发明所述厌氧系统优选为MS厌氧系统，即该系统中经培养驯化有产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)优势菌群。所述MS厌氧系统包括MS厌氧反应器和回流装置，所述MS厌氧反应器上部设有排气口、出水口和与回流装置连接的回流口，其内部从下至上依次设置布水器、含有产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)优势菌群的颗粒污泥层、具有上述优势菌群的生物膜的填料层和三相分离器，垃圾渗滤液经布水器布水依次经过颗粒污泥层和填料层，而后经过三相分离器使水与气体和固体分离，气体从排气口排出，固体回流填料层，水则从出水口排出进入MBR系统;所述回流装置包括回流泵，回流泵的进水口与MS厌氧反应器回流口连接，其出水口则与布水器进水口连接，将出水回流MS厌氧反应器内，以控制水上升流速以及反应池中的有机负荷，一方面使系统启动初期在MS厌氧反应器中营造可以培养驯化产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)的环境，培养驯化出共生关系良好的优势菌群产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)，用于高效去除垃圾渗滤液中COD和硫酸盐等污染物，另一方面在系统运行过程中垃圾渗滤液能够在MS厌氧反应器内颗粒污泥层和填料层充分接触，尽可能去除垃圾渗滤液中COD和硫酸盐等污染物。
所述高级氧化脱盐共轭系统还包括药剂投加装置，用于往高级氧化反应池中投放软化药剂，软化池中高盐、高硬度垃圾渗滤液浓缩液，氧化降解污染物和脱盐。
所述MBR系统采用外置式，包括通过管道和水泵依次连接的生化反应池和超滤装置，其中生化反应池包括依次连接的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池，垃圾渗滤液在生化反应池进行生物脱氮和降解CODCr，COD去除率达到96%以上，氨氮去除率达到99%以上，反应后的硝化液再经过超滤装置进行固液分离，最后超滤清液进入纳滤膜(NF)系统进一步去除水中残留的有机污染物，COD去除率达到90%以上，确保出水达标。在本发明中的生化反应池采用反硝化前置，硝化后置的形式，根据进水水量和水质条件，配置和控制适宜的反应条件以实现高效的反硝化和硝化反应，实现生物脱氮和降解有机污染物。
本发明中，所述一级反硝化池和二级反硝化池中设置潜水搅拌机，用于将池中水的DO浓度控制在0.5mg/L;所述一级硝化池和二级硝化池中设置射流曝气器，用于将池中水的DO浓度控制在2-5mg/L。
所述纳滤膜系统可以仅包括纳滤膜装置，纳滤膜装置的进水侧的出水口与高级氧化脱盐共轭系统的高级氧化反应池进水口连接，将垃圾渗滤液浓缩液送入高级氧化脱盐共轭系统进行氧化脱盐处理。也可以进一步地，在纳滤膜装置的基础上增设纳滤浓缩液储存池，其进水口与纳滤膜装置的进水侧的出水口连接，其出水口与高级氧化脱盐共轭系统的高级氧化反应器进水口连接，纳滤膜装置排放的垃圾渗滤液浓缩液先在纳滤浓缩液储存池存储，再送入高级氧化脱盐共轭系统进行处理，缓解了高级氧化脱盐共轭系统处理压力，使水处理可以连续进行。
本发明中，所述纳滤膜装置采用的纳滤膜组件为管式膜，膜通量15-25L/m2·h，产水率为80-90%。
所述的预处理系统包括依次连接的格栅池和混凝沉淀池，格栅池内设置水力筛，用于去除垃圾渗滤液中较大的颗粒漂浮物，混凝沉淀池的出水口与调节池的进水口连接，来自格栅池的垃圾渗滤液在混凝沉淀池中加药混凝，去除垃圾渗滤液中的SS和金属离子以及粗大悬浮物，减少悬浮物在调节池中的沉积以及堵塞后续管道和水泵等。
所述调节池内设置液下搅拌装置，用于搅拌垃圾渗滤液进行水质、水量调节。所述调节池的容积可使垃圾渗滤液有效停留时间大于7天。
所述调节池与厌氧反应池之间设置水泵和过滤器，调质后的垃圾渗滤液经过过滤后再进入厌氧反应池，减少厌氧反应池中污泥量，提升处理效果。作为本发明的一个实施例，所述过滤器为篮式过滤器。
本发明还包括污泥处理系统，该污泥处理系统的污泥进口与MBR系统的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池和超滤装置的污泥排放口连接，污泥进入污泥处理系统进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化处理，所述污泥处理系统的排水口与调节池连接，污泥脱除的废水流至调节池与池中渗滤液合并处理。所述污泥处理系统采用现有的污泥处理设备即可。
本发明第二个目的通过以下技术方案来实现：一种垃圾渗滤液浓缩液零排放处理工艺，包括以下步骤：
(1)垃圾渗滤液经管道进入预处理系统进行预处理，去除垃圾渗滤液中的悬浮物含量(SS)和金属离子以及粗大悬浮物，之后进入调节池中调节水质水量;
(2)调节池中水经过滤后自进入厌氧系统进行厌氧处理;
(3)厌氧系统的出水自流入MBR系统中进行反硝化及硝化处理，然后进入超滤装置超滤，超滤出水进入纳滤膜系统进行纳滤处理，纳滤出水达标排放;
(4)纳滤膜系统产生的垃圾渗滤液浓缩液进入高级氧化反应器中，添加硫酸及高级氧化剂降解浓缩液中的难以生物降解的污染物，之后浓缩液进入pH回调池中进行将浓缩液的pH回调至8-9，然后浓缩液进入脱盐反应池中，投加脱盐药剂去除高价盐离子，出水进入沉淀池进行沉淀;
(5)沉淀池中的上清液回流至调节池与池中垃圾渗滤液混合并进行进一步处理。
所述步骤(2)中，厌氧系统采用MS厌氧系统，将水上升流速控制在0.6-0.8m/h，有机负荷控制在7kgCOD/m3·d以下。MS厌氧系统在厌氧环境下集合颗粒污泥和生物膜于一体，生物量高，传质效果好，负载产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)优势菌群。进水中无硫酸盐存在时，COD的去除主要依靠产甲烷菌的作用，当进水中有硫酸盐存在时，有机物的厌氧降解途径发生变化，硫酸盐的还原需要一定量的有机物作为基质，还原1mol SO42-需要消耗2mol的COD，有SO42-存在时，COD的去除是产甲烷菌和硫酸盐还原菌共同作用的结果。而产甲烷菌和硫酸盐还原菌存在基质竞争，故，本发明中通过改变进水COD和硫酸盐浓度，控制COD/SO42-≥2，培养出共生关系良好的优势菌群产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)，在MPB和SRB的作用下，能有效去除垃圾渗滤液中COD和硫酸盐等污染物。
所述步骤(3)中，厌氧系统的出水依次在一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池和二级硝化池中进行反硝化和硝化反应，其中，两次反硝化反应中控制DO浓度在0.5mg/L以下，两次硝化反应中控制DO浓度在2-5mg/L;同时，控制各反硝化池及硝化池的污泥浓度为15-30g/L，有机污泥负荷为0.05-0.1kgCOD/kgMLSS·d，总氮污泥负荷为0.02-0.05kgTN/kgMLSS·d，超滤膜的膜通量控制在65L/m2﹒h以下。
所述步骤(4)中高级氧化剂为双氧水和硫酸亚铁。
所述步骤(1)中，垃圾渗滤液在调节池中有效停留时间大于7d。
所述步骤(1)中，垃圾渗滤液的预处理中，在格栅池中利用水力筛去除较大颗粒漂浮物，减少悬浮物在调节池中国的沉积以及堵塞后续的管道和水泵等;水进入混凝沉淀池后加混凝剂及助凝剂，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体，絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质，絮凝体通过吸附，体积增大而下沉，从而去除垃圾渗滤液中的SS和金属离子以及粗大悬浮物。
本发明还包括污泥处理步骤，即MBR系统的一级反硝化池、一级硝化池、二级反硝化池、二级硝化池和超滤装置中的污泥经各自的污泥排放口排放近污泥处理系统中进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化处理;同时，污泥脱除的废水流经排水口排至调节池与池中渗滤液合并处理。
本发明具有以下优点：
(1)本发明包括主要由预处理系统、调节池、厌氧系统、MBR系统和纳滤膜系统依次连接构成的垃圾渗滤液处理子系统以及用于垃圾渗滤液浓缩液的高级氧化脱盐共轭系统，同时具备垃圾渗滤液以及垃圾渗滤液浓缩液处理能力。以垃圾渗滤液处理子系统进行垃圾渗滤液处理为主体工艺协同高级氧化脱盐共轭系统进行的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，实现浓缩液零排放，技术可行，运行成本较低。
(2)本发明中MS厌氧系统设置布水器、填料层、三相分离器和回流装置，通过回流装置控制有机负荷和水上升流速，保证了该系统对垃圾渗滤液的COD的高效去除作用。
(3)本发明中MS厌氧系统能够培养出共生关系良好的优势菌群产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)，在MPB和SRB的作用下，能高效去除COD和硫酸盐等污染物，有效减少渗滤液系统中盐分累积问题，具有广阔的市场前景。
(4)本发明运行效果良好，盐分无明显累积，运行费用较低。
(5)本发明提供的垃圾渗滤液浓缩液零排放处理系统，用于处理垃圾渗滤液及垃圾渗滤液浓缩液，不仅有效降解浓缩液中大分子难降解有机物，还有效减少浓缩液中盐分的累积，从而解决了浓缩液处理存在的二次污染、盐分累积、运行成本高、投资高等弊端，有效降低了运行成本，具有更广阔的市场优势。