申请日2018.12.14
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F9/14; C02F103/06
摘要
本发明公开了一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法及系统，该方法包括以下步骤：预处理;除杂处理;生化脱氮处理;后处理。系统包括通过管道依次连通的预反应罐、一体式斜板沉淀器、气浮机、气浮机出水提升泵、储液罐、储液罐出水提升泵、硝化反硝化脱氮装置、超滤装置和反渗透装置，还包括与预反应罐连通的输送泵、管道取样口、污水流量计和碱液加药装置，与硝化反硝化脱氮装置连通的曝气装置。本发明方法具操作简单、处理成本低廉、处理效果好等优点，便于工业化利用。本发明系统具有自动化程度高、方便维护、处理成本低廉、处理效果好等优点，适用于大规模协同处理污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液。
权利要求书
1.一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预处理：将污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液混合，调节所得混合溶液中COD/NH3-N比为4.0～5.0以及调节混合溶液的pH值为8.0～8.5，搅拌;
S2、除杂处理：将步骤S1中预处理后得到的混合溶液与混凝药剂混合进行沉淀、气浮反应，分离去除沉淀物质，以及去除上清液中的漂浮物;
S3、生化脱氮处理：将步骤S2中除杂处理后得到的清液进行硝化-反硝化反应;
S4、后处理：将步骤S3中生化脱氮处理后得到的出水进行超滤和反渗透，完成对污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述污泥厌氧消化液为高氨氮、低C/N比废水;所述污泥厌氧消化液中NH3-N含量为1000mg/L～3000mg/L，COD/NH3-N比为0.5～2.0;所述高浓度垃圾渗滤液中NH3-N含量为1000mg/L～3000mg/L，COD/NH3-N比为10～100;所述混合溶液的pH值采用碱液进行调节;所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种;所述搅拌的转速为30rpm～60rpm，所述搅拌的时间为1h～3h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述混凝药剂为聚合铝盐与PAM的组合或聚合铁盐与PAM的组合;所述聚合铝盐的用量为每立方米混合溶液中添加聚合铝盐50g～200g;所述聚合铁盐的用量为每立方米混合溶液中添加聚合铁盐50g～200g;所述PAM的用量为每立方米混合溶液中添加PAM 1g～10g。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述硝化-反硝化反应过程中控制体系的pH值为6.5～8.0，溶解氧浓度为1.5mg/L～2.0mg/L;所述硝化-反硝化反应采用二级AO生化脱氮工艺;所述硝化-反硝化反应过程中采用射流曝气方式或微孔曝气方式对上清液进行曝气。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述超滤采用的是管式超滤膜;所述管式超滤膜的膜管直径为5mm或8mm;所述反渗透是采用卷式反渗透膜对超滤出水进行反渗透处理。
6.一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的系统，其特征在于，包括通过管道依次连通的预反应罐(6)、一体式斜板沉淀器(7)、气浮机(8)、气浮机出水提升泵(9)、储液罐(10)、储液罐出水提升泵(11)、硝化反硝化脱氮装置(12)、超滤装置(15)和反渗透装置(16);所述预反应罐(6)上连通有污泥厌氧消化液输送泵(1)、高浓度垃圾渗滤液输送泵(2)和碱液加药装置(13);所述污泥厌氧消化液输送泵(1)至预反应罐(6)之间的管道上依次设有管道取样口(3)、污水流量计(4)和冷却塔(5);所述高浓度垃圾渗滤液输送泵(2)至预反应罐(6)之间的管道上依次设有管道取样口(3)和污水流量计(4);所述硝化反硝化脱氮装置(12)上连通有碱液加药装置(13)和曝气装置(14)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预反应罐(6)中设有双曲面搅拌机、在线pH计、超声波液位计、放空冲洗装置和上下限液位报警器;所述在线pH计连接有pH值控制模块，所述pH值控制模块用于调控碱液加药装置(13)中碱液的加药量，使预反应罐(6)内废水的pH值为8.0～8.5;所述预反应罐(6)中的出水通过静水压力从预反应罐(6)底部的溢流管输送至一体式斜板沉淀器(7)中;所述溢流管上设有反冲洗口和切换阀门。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述管道取样口(3)连接有水质检测模块，所述水质检测模块用于检测水样的COD值和NH3-N值;所述污泥厌氧消化液输送泵(1)和高浓度垃圾渗滤液输送泵(2)连接有变频控制模块，所述变频控制模块用于调节输送泵的频率，以调控污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液的流量，使预反应罐(6)内废水的COD/NH3-N比为4.0～5.0。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述硝化反硝化脱氮装置(12)中设有在线pH计、在线DO仪;所述在线pH计连接有pH值控制模块，所述pH值控制模块用于调控碱液加药装置(13)中碱液的加药量，以调节硝化反硝化脱氮装置(12)内废水的pH值为6.5～8.0;所述在线DO仪连接有DO值控制模块，所述DO值控制模块用于调控曝气装置(14)的曝气量，以调节硝化反硝化脱氮装置(12)内废水的溶解氧浓度为1.5mg/L～2.0mg/L。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的系统，其特征在于，所述污泥厌氧消化液输送泵(1)和高浓度垃圾渗滤液输送泵(2)均为离心泵;所述污水流量计(4)为电磁流量计;所述一体式斜板沉淀器(7)包括沉淀池和用于向沉淀池中添加混凝药剂的加药池;所述碱液加药装置(13)中设有超声波液位计、放空冲洗装置和上下液位报警装置;所述曝气装置(14)为射流曝气器或微孔曝气器;所述超滤装置(15)中超滤膜为管式超滤膜;所述管式超滤膜的膜管直径为5mm或8mm;所述反渗透装置(16)中反渗透膜为卷式反渗透膜。
说明书
一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法及系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法及系统。
背景技术
当前，市政污泥处理技术主要包括厌氧消化、好氧堆肥、干化焚烧等，厌氧消化技术相对其他污泥处理技术具有回收污泥中生物质能源、杀灭有害病原菌、达到污泥处置“四化”的特点，是目前国际主流的污泥处理工艺之一，近年来在国内也快速兴起和应用。污泥在厌氧消化过程中有机氮转化成氨氮、有机物转化为沼气以及细胞内物质溶出，同时消化污泥脱水过程中需加入混凝剂、絮凝剂等调质药剂，导致脱水后的污泥厌氧消化液的C/N比低(接近1)、氨氮浓度高(1000-2000mg/L)、碱度低、成分复杂，并且脱水设备在运行异常等情况造成压榨后的污泥厌氧消化液中杂质含量高，部分时候可高达10000mg/L，上述情况造成消化液处理成本及难度极高。
目前，应用最普遍、技术最成熟的废水脱氮技术为硝化反硝化工艺，但采用该工艺处理污泥厌氧消化液需额外投加大量碳源和碱度，这加重了污泥处理项目运行成本，且在一定程度上限制了污泥厌氧消化技术的发展。针对该污泥厌氧消化液的处理，目前采用的主要方式为送至市政污水厂，与前端进水混合后处理，但该方式将增加市政污水厂氨氮负荷，随着污水处理排放标准的日趋严格，对出水总氮指标的稳定性造成较大影响，并且对于某些污泥项目与市政污水厂存在较远距离的情况，将增加污水运输费用。物化脱氮处理工艺，如汽提/吹脱、折点加氯、离子交换等，难以将高氨氮废水中氨氮降低到足够低(如100mg/L以下)，须与生化工艺联用，以满足清水排水或中水回用要求，但产生的副产物如氨水、含氨废液因品质难以达标，后续利用困难，同时综合运行成本高。另外，厌氧氨氧化技术和短程硝化反硝化技术作为新型的低C/N比废水处理技术，是当前行业内的研究热点，但该类技术在消化污泥压滤液处理工程化应用方面尚不成熟，对进水水质及反应条件控制苛刻，且缺乏成功运行项目经验与案例。
生活垃圾焚烧厂垃圾储坑中产生的高浓度垃圾渗滤液，C/N比一般大于20，因而在进行生化脱氮过程前，需建设厌氧反应系统对COD进行部分降解，以满足后端生化脱氮工艺C/N比要求，同时该类废水中含有较多颗粒杂质和易结垢离子(如钙离子、镁离子、硫酸盐、二氧化硅等)，对膜系统造成不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理成本低廉、处理效果好的污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法，还提供了一种自动化程度高、方便维护、处理成本低廉、处理效果好的污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的系统。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法，包括以下步骤：
S1、预处理：将污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液混合，调节所得混合溶液中COD/NH3-N比为4.0～5.0以及调节混合溶液的pH值为8.0～8.5，搅拌;
S2、除杂处理：将步骤S1中预处理后得到的混合溶液与混凝药剂混合进行沉淀、气浮反应，分离去除沉淀物质，以及去除上清液中的漂浮物;
S3、生化脱氮处理：将步骤S2中除杂处理后得到的清液进行硝化-反硝化反应;
S4、后处理：将步骤S3中生化脱氮处理后得到的出水进行超滤和反渗透，完成对污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理。
上述的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述污泥厌氧消化液为高氨氮、低C/N比废水;所述污泥厌氧消化液中NH3-N含量为1000mg/L～3000mg/L，COD/NH3-N比为0.5～2.0;所述高浓度垃圾渗滤液中NH3-N含量为1000mg/L～3000mg/L，COD/NH3-N比为10～100;所述混合溶液的pH值采用碱液进行调节;所述碱液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的至少一种;所述搅拌的转速为30rpm～60rpm，所述搅拌的时间为1h～3h。
上述的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述混凝药剂为聚合铝盐与PAM的组合或聚合铁盐与PAM的组合;所述聚合铝盐的用量为每立方米混合溶液中添加聚合铝盐50g～200g;所述聚合铁盐的用量为每立方米混合溶液中添加聚合铁盐50g～200g;所述PAM的用量为每立方米混合溶液中添加PAM 1g～10g。
上述的方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述硝化-反硝化反应过程中控制体系的pH值为6.5～8.0，溶解氧浓度为1.5mg/L～2.0mg/L;所述硝化-反硝化反应采用二级AO生化脱氮工艺;所述硝化-反硝化反应过程中采用射流曝气方式或微孔曝气方式对上清液进行曝气。
上述的方法，进一步改进的，所述步骤S4中，所述超滤采用的是管式超滤膜;所述管式超滤膜的膜管直径为5mm或8mm;所述反渗透是采用卷式反渗透膜对超滤出水进行反渗透处理。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的系统，包括通过管道依次连通的预反应罐、一体式斜板沉淀器、气浮机、气浮机出水提升泵、储液罐、储液罐出水提升泵、硝化反硝化脱氮装置、超滤装置和反渗透装置;所述预反应罐上连通有污泥厌氧消化液输送泵、高浓度垃圾渗滤液输送泵和碱液加药装置;所述污泥厌氧消化液输送泵至预反应罐之间的管道上依次设有管道取样口、污水流量计和冷却塔;所述高浓度垃圾渗滤液输送泵至预反应罐之间的管道上依次设有管道取样口和污水流量计;所述硝化反硝化脱氮装置上连通有碱液加药装置和曝气装置。
上述的系统，进一步改进的，所述预反应罐中设有双曲面搅拌机、在线pH计、超声波液位计、放空冲洗装置和上下限液位报警器;所述在线pH计连接有pH值控制模块，所述pH值控制模块用于调控碱液加药装置中碱液的加药量，使预反应罐内废水的pH值为8.0～8.5;所述预反应罐中的出水通过静水压力从预反应罐底部的溢流管输送至一体式斜板沉淀器中;所述溢流管上设有反冲洗口和切换阀门。
上述的系统，进一步改进的，所述管道取样口连接有水质检测模块，所述水质检测模块用于检测水样的COD值和NH3-N值;所述污泥厌氧消化液输送泵和高浓度垃圾渗滤液输送泵连接有变频控制模块，所述变频控制模块用于调节输送泵的频率，以调控污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液的流量，使预反应罐内废水的COD/NH3-N比为4.0～5.0。
上述的系统，进一步改进的，所述硝化反硝化脱氮装置中设有在线pH计、在线DO仪;所述在线pH计连接有pH值控制模块，所述pH值控制模块用于调控碱液加药装置中碱液的加药量，以调节硝化反硝化脱氮装置内废水的pH值为6.5～8.0;所述在线DO仪连接有DO值控制模块，所述DO值控制模块用于调控曝气装置的曝气量，以调节硝化反硝化脱氮装置内废水的溶解氧浓度为1.5mg/L～2.0mg/L。
上述的系统，进一步改进的，所述污泥厌氧消化液输送泵和高浓度垃圾渗滤液输送泵均为离心泵;所述污水流量计为电磁流量计;所述一体式斜板沉淀器包括沉淀池和用于向沉淀池中添加混凝药剂的加药池;所述碱液加药装置中设有超声波液位计、放空冲洗装置和上下液位报警装置;所述曝气装置为射流曝气器或微孔曝气器;所述超滤装置中超滤膜为管式超滤膜;所述管式超滤膜的膜管直径为5mm或8mm;所述反渗透装置中反渗透膜为卷式反渗透膜。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的方法，利用污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液的特性，将它们有机结合共同处理，其中利用高浓度垃圾渗滤液高C/N比的特性，将其作为外加碳源与污泥厌氧消化液进行协同处理，具有合理性、技术可行性，不仅能够实现以废治废，而且大幅降低污泥厌氧消化液硝化反硝化脱氮工艺处理成本，尤其在综合固废处理园区(含污泥处理、垃圾焚烧厂)具有实现的价值、必要和可能，且能够显著降低综合运行成本，具有操作简单、处理成本低廉、处理效果好等优点，便于工业化利用，有着很高的应用价值和应用前景。
(2)本发明方法中，针对污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液这两种水质本身挟带的颗粒杂质以及混合后易生成结垢物质(如硫酸钙、硫酸镁、二氧化硅胶体等胶凝絮状物)，采用预反应和两级分离除杂方式，降低这些杂质对后端膜系统可能造成的不利影响，具体为预先将二者混合溶液的pH调节至8.0-8.5，以降低化学沉淀物和胶体的溶解度并通过化学沉淀、吸附等作用将结垢离子转化成胶凝絮状物，进一步的通过沉淀和气浮的除杂方式进行去除，能够避免在生化系统中形成结垢物质并造成后端膜系统结垢的不利影响，同时不增加碱液消耗。
(3)本发明方法中，高浓度垃圾渗滤液，如新鲜垃圾渗滤液产量大，C/N比高，存在范围广，无论从数量上还是质量上将其作为一种碳源协同处理碳氮比失衡的污水都具备条件，同时在同一园区内因距离近、管道输送距离短，调配经济性高。
(4)本发明方法中，所得中水分级回用，满足生产用水自给，降低运行成本。
(5)本发明还提供了一种污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液协同处理的系统，能够实现对污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液的协同处理，不仅能够实现以废治废，而且大幅降低污泥厌氧消化液硝化反硝化脱氮工艺处理成本，尤其在综合固废处理园区(含污泥处理、垃圾焚烧厂)能够显著降低综合运行成本，具有自动化程度高、方便维护、处理成本低廉、处理效果好等优点，同时通过实现对系统中辅料投加、曝气调节等操作的自动化控制，降低人工强度，适用于大规模协同处理污泥厌氧消化液与高浓度垃圾渗滤液。