申请日2019.11.26
公开(公告)日2020.02.07
IPC分类号C02F9/14; C02F103/06
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，提供了一种非膜法垃圾渗滤液处理的方法，包括如下步骤：预处理、第一沉淀处理、生化处理、第二沉淀处理、中间水处理、深度处理和消毒排水处理;其中，所述预处理包括微电解处理和紫外光催化处理，用于实现垃圾渗滤液的可生化处理性;所述深度处理包括臭氧催化氧化处理和BAF处理。所述非膜法垃圾渗滤液预处理的方法能够提高垃圾渗滤液的可生化处理性，经处理后的垃圾渗滤液的各项指标均满足排放标准，且该方法具有低投资和低运营成本等特点。
权利要求书
1.一种非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：预处理、第一沉淀处理、生化处理、第二沉淀处理、中间水处理、深度处理和消毒排水处理;
其中，所述预处理包括微电解处理和紫外光催化处理，用于实现垃圾渗滤液的可生化处理性;
所述深度处理包括臭氧催化氧化处理和BAF处理。
2.根据权利要求1所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，所述生化处理包括一级生化处理和二级生化处理;
所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法包括如下步骤：
S1预处理：将垃圾渗滤液依次进行微电解处理和紫外光催化处理，即得预处理液;
S2第一沉淀处理：在步骤S1的预处理液中投加碱至pH值为7～11，依次投加PAC和PAM，将预处理液排放至所述第一沉淀池，沉淀处理1～10h，分层即得第一上清液和第一下部污泥;
S3生化处理：将步骤S2的第一上清液依次进行一级生化处理和二级生化处理，即得二级生化处理液;
S4第二沉淀处理：将步骤S3的二级生化处理液排放至第二沉淀池中，曝气并投加PAM，曝气结束后，沉淀2～5h，即得第二上清液和第二下部污泥;
S5中间水处理：将步骤S4的第二上清液排放至中间水池中，曝气并加碱至pH值为7～11后，即得中间水处理液;
S6深度处理：将步骤S5的中间水处理液依次进行臭氧催化氧化处理和BAF处理，即得深度处理液;
S7消毒排水处理：采用二氧化氯对步骤S6的深度处理液进行消毒处理后，得到清水，并将清水排放至清水池中。
3.根据权利要求1或2所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，所述微电解塔内填充有FCM-Ⅳ铁碳微电解材料;
所述微电解处理包括：微电解塔内收集足够的垃圾渗滤液后，曝气，再投加硫酸至pH值为1～6，微电解处理1～10h，即得微电解处理液。
4.根据权利要求3所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，所述紫外光催化处理包括：紫外光催化系统收集足够的所述微电解处理液后，投加双氧水，再开启紫外光催化系统进行处理，即得预处理液。
5.根据权利要求2所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，步骤S3中，所述一级生化处理包括第一厌氧处理和第一好氧处理;
所述一级生化处理包括：将步骤S2的第一上清液排放至第一厌氧池中，进行15～36h的厌氧生化处理后，进入第一好氧池，曝气，进行15～36h的好氧生化处理，即得一级生化处理液。
6.根据权利要求5所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，步骤S3中，所述二级生化处理包括第二厌氧处理和第二好氧处理;
所述二级生化处理包括：将一级生化处理液排放至第二厌氧池中，进行15～36h的厌氧生化处理后，进入第二好氧池，曝气，进行15～36h的好氧生化处理，即得二级生化处理液。
7.根据权利要求2所述的非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，还包括污泥压滤处理，所述污泥压滤处理包括：将步骤S2的所述第一下部污泥和步骤S4的第二下部污泥进行压滤处理，得到压滤后的清水和干污泥，再将压滤后的清水排放至步骤S3的生化池中。
8.根据权利要求2所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，步骤S6中，所述臭氧催化氧化塔内填充有SAO3臭氧催化剂，且臭氧催化氧化塔还配置有臭氧发生器;
所述臭氧催化氧化处理包括：将步骤S5的中间水处理液排放至所述臭氧催化氧化塔，开启臭氧发生器，进行1～10h的臭氧催化氧化处理，即得臭氧处理液。
9.根据权利要求8所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，所述臭氧发生器的产量P为：
P=a×Q×COD
其中，a为系数，其取值范围为0.1～2;Q的单位为m3/h，代表废水进入臭氧催化氧化塔的流速;COD的单位为mg/L，代表废水进出臭氧催化氧化塔前后的化学需氧量的变化。
10.根据权利要求8所述的非膜法垃圾渗滤液处理的方法，其特征在于，步骤S6中，所述BAF处理包括BAF一级BAF处理和BAF二级BAF处理;
所述BAF处理包括：将所述臭氧处理液排放至一级BAF，进行15～37h的曝气处理后，排放至二级BAF，进行15～37h的曝气处理，即得深度处理液。
说明书
一种非膜法垃圾渗滤液处理的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种非膜法垃圾渗滤液处理的方法。
背景技术
垃圾渗滤液是指垃圾填埋场垃圾中原来所含有的水分，或者经过雨雪之后所渗出的水分，或者垃圾焚烧之前所堆放的垃圾渗出的水分。垃圾渗滤液的主要特点是含有高浓度的有机污染物，多种重金属离子等，通常情况下，垃圾渗滤液都有很深的颜色和高度难闻的气味。
国内垃圾填埋场存在的一个问题是渗滤液处理困难，污染严重。国内通行的处理垃圾渗滤液的方法是采用生化+反渗透的方法。发明人发现这种方法的主要问题是：新建垃圾填埋场的垃圾渗滤液可生化性相对较好，对于建设年代相对较长，比如投入运行时间超过十年的垃圾填埋场，垃圾中的中可生化部分废物基本上都已经发生了厌氧-好氧-厌氧等过程，这种情况下的垃圾渗滤液基本上已经不可能通过直接生化处理的方法进行污染物降解了。
此外，反渗透本身的缺点是：投资成本及运营成本高昂，同时，堵膜等引起的膜报废等问题实质上使污水处理领域现有的反渗透膜(设施)基本上都处于半瘫痪状态。而且，反渗透在处理过程中必然会产生高含盐、无法生化处理且不能直接排放而需要使用蒸发处理的高含盐废水。蒸发处理设备价格昂贵，维护及使用难度大，吨水蒸发成本高。即使结合以上种种方法，传统的生化+反渗透的方法也很难实现垃圾渗滤液的连续达标排放。目前，采用低投资及低运营成本非膜法处理垃圾渗滤液，并满足《生活垃圾填埋场污染物控制标准(GB16889-2008)》所规定的污染物排放限值要求，实现达标排放是一个很大的难题。
发明内容
本发明提供一种低投资和低运营成本的非膜法垃圾渗滤液处理的方法，该方法能够提高垃圾渗滤液的可生化处理性，经处理后的垃圾渗滤液的各项指标均满足排放标准。
为了解决上述问题，本发明公开了一种非膜法垃圾渗滤液处理的方法，包括如下步骤：预处理、第一沉淀处理、生化处理、第二沉淀处理、中间水处理、深度处理和消毒排水处理;其中，所述预处理包括微电解处理和紫外光催化处理，用于实现垃圾渗滤液的可生化处理性;所述深度处理包括臭氧催化氧化处理和BAF处理。
本发明中，依次使用微电解处理(也称铁碳微电解技术)和紫外光催化处理，二者协同作用，一方面能够实现垃圾渗滤液的可生化处理性，大幅度改善生化处理的处理效果，另一方面也能够直接降低垃圾渗滤液的COD(chemical oxygen demand，化学需氧量)值;同时，铁碳微电解反应过程中产生的Fe2+也能够作为紫外光催化处理的催化剂，实现了Fe2+的再次利用，并降低了处理成本，达到一举两得的技术效果。
而且，微电解处理能够实现垃圾渗滤液中重金属离子的直接降解，其中，一部分重金属离子可以通过还原除去，另一部分可以通过后续的絮凝沉淀除去。而且微电解处理过程还具有直接降低垃圾渗滤液中磷酸根的作用，因而可以实现垃圾渗滤液中污染物磷的降解作用。在微电解处理后，引入紫外光催化，还能够实现废水中有机污染物的高效快速降解。
进一步，臭氧催化氧化处理的运用，既能够进一步提高垃圾渗滤液的可生化性能，也能够直接实现废水中有机污染物的降解。废水中不可生化处理降解的有机污染物经过臭氧催化氧化后，使之具有了可生化降解的能力，进而为后续的BAF(Biological AeratedFilter，曝气生物滤池)处理提供了保障。
另外，本发明采用非膜法处理，设备投入成本低，处理过程中，无需涉及反渗透，不会出现堵膜等现象，投资及运营成本低。
优选地，所述生化处理包括一级生化处理和二级生化处理;所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法包括如下步骤：S1预处理：将垃圾渗滤液依次进行微电解处理和紫外光催化处理，即得预处理液;S2第一沉淀处理：在步骤S1的预处理液中投加碱至pH值为7～11，依次投加PAC(poly aluminum chloride，聚合氯化铝)和PAM(polyacrylamide，聚丙烯酰胺)，将预处理液排放至所述第一沉淀池，沉淀处理1～10h，分层即得第一上清液和第一下部污泥;S3生化处理：将步骤S2的第一上清液依次进行一级生化处理和二级生化处理，即得二级生化处理液;S4第二沉淀处理：将步骤S3的二级生化处理液排放至第二沉淀池中，曝气并投加PAM，曝气结束后，沉淀2～5h，即得第二上清液和第二下部污泥;S5中间水处理：将步骤S4的第二上清液排放至中间水池中，曝气并加碱至pH值为7～11后，即得中间水处理液;S6深度处理：将步骤S5的中间水处理液依次进行臭氧催化氧化处理和BAF处理，即得深度处理液;S7消毒排水处理：采用二氧化氯对步骤S6的深度处理液进行消毒处理后，得到清水，并将清水排放至清水池中。
优选地，所述微电解塔内填充有FCM-Ⅳ铁碳微电解材料;所述微电解处理包括：微电解塔内收集足够的垃圾渗滤液后，曝气，再投加硫酸至pH值为1～6，微电解处理1～10h，即得微电解处理液。
其中，所述FCM-Ⅳ铁碳微电解材料的组成、制备、微电解塔的结构、以及FCM-Ⅳ铁碳微电解材料在微电解塔内部的布局，请参考专利：一种微电解催化氧化塔(ZL201620494687.3)。
进一步优选地，所述紫外光催化处理包括：紫外光催化系统收集足够的所述微电解处理液后，投加双氧水，再开启紫外光催化系统进行处理，即得预处理液。
优选地，步骤S3中，所述一级生化处理包括第一厌氧处理和第一好氧处理;所述一级生化处理包括：将步骤S2的第一上清液排放至第一厌氧池中，进行15～36h的厌氧生化处理后，进入第一好氧池，曝气，进行15～36h的好氧生化处理，即得一级生化处理液。
进一步优选地，步骤S3中，所述二级生化处理包括第二厌氧处理和第二好氧处理;所述二级生化处理包括：将一级生化处理液排放至第二厌氧池中，进行15～36h的厌氧生化处理后，进入第二好氧池，曝气，进行15～36h的好氧生化处理，即得二级生化处理液。
本发明中，采用一级生化处理和二级生化处理以对生化处理进行优化，在预处理提高垃圾渗滤液的可生化处理性能的基础上，再经本发明优化的生化处理过程，能够实现废水中氨氮、有机氮及硝态氮的降解，实现了垃圾渗滤液高氮污染物含量的直接降解至达标排放标准的要求，另一方面保证了污染物降解的低成本。
优选地，所述非膜法垃圾渗滤液处理的方法还包括污泥压滤处理，所述污泥压滤处理包括：将步骤S2的所述第一下部污泥和步骤S4的第二下部污泥进行压滤处理，得到压滤后的清水和干污泥，再将压滤后的清水排放至步骤S3的生化池中。
本发明中，将第一下部污泥和第二下部污泥进行压滤处理，得到压滤后的清水和干污泥，一方面，将压滤后的清水排放至步骤S3的生化池中，能够避免垃圾渗滤液处理过程中因处理不充分而导致的水资源流失，从而实现水资源的循环使用，节约水资源，降低用水成本;另一方面，可通过对干污泥进行进一步处理，以实现干污泥的有效利用。其中，优选为将压滤后的清水排放至第一厌氧池中。
优选地，步骤S6中，所述臭氧催化氧化塔内填充有SAO3臭氧催化剂，且臭氧催化氧化塔还配置有臭氧发生器;所述臭氧催化氧化处理包括：将步骤S5的中间水处理液排放至所述臭氧催化氧化塔，开启臭氧发生器，进行1～10h的臭氧催化氧化处理，即得臭氧处理液。
所述臭氧催化氧化塔内部填充SAO3臭氧催化剂，所述臭氧催化氧化塔的结构及内部布局，参考专利：臭氧投放装置(ZL201721138834.4)。
进一步优选地，所述臭氧发生器的产量P为：P=a×Q×COD;其中，a为系数，其取值范围为0.1～2;Q的单位为m3/h，代表废水进入臭氧催化氧化塔的流速;COD的单位为mg/L，代表废水进出臭氧催化氧化塔前后的化学需氧量的变化。
其中，通过实验确定所述中间水处理液在臭氧催化氧化塔内停留的时间后，再建立进水流量与中间水处理液停留的时间之间的关系，以得到所述臭氧催化氧化塔的有效容积，进而以中间水处理液进入臭氧催化氧化塔的流量及需要降低的COD值等作为参考，建立所述臭氧发生器的产量P的关系表达式：P=a×Q×COD，将系数a的取值范围确定为0.1～2。
本发明中，臭氧发生器的产量P满足：P=a×Q×COD;其中，系数a的取值范围为0.1～2，通过上述公式，即可准确计算所述臭氧催化氧化处理所需的臭氧量，从而通过对臭氧发生器进行设置，以使臭氧发生器的产量P满足臭氧催化氧化处理的需求，且能够避免因产生过量臭氧而导致的浪费，进而能够降低投资和运营成本。
进一步优选地，步骤S6中，所述BAF处理包括BAF一级BAF处理和BAF二级BAF处理;所述BAF处理包括：将所述臭氧处理液排放至一级BAF，进行15～37h的曝气处理后，排放至二级BAF，进行15～37h的曝气处理，即得深度处理液。
本发明采用BAF一级BAF处理和BAF二级BAF处理，以对垃圾渗滤液进行进一步的深化处理。
与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：
1、本发明中，依次使用微电解处理(也称铁碳微电解技术)和紫外光催化处理，二者协同作用，既能实现垃圾渗滤液的可生化处理性，大幅度改善生化池的处理效果，又能直接降低垃圾渗滤液的COD值、重金属离子和污染物磷的含量;同时，铁碳微电解产生的Fe2+也能作为紫外光催化处理的催化剂，实现Fe2+的再次利用，降低成本，达到一举两得的技术效果。在微电解处理后，引入紫外光催化，还能实现废水中有机污染物的高效快速降解。
2、臭氧催化氧化处理既能进一步提高垃圾渗滤液的可生化性能，也能直接实现有机污染物的降解，进而为后续的BAF处理提供了保障。
3、本发明中，在对垃圾渗滤液的可生化处理基础上，采用一级生化处理和二级生化处理(即优化的生化处理)能实现废水中氨氮、有机氮及硝态氮的降解，以实现达标排放，并能降低成本。
4、将第一下部污泥和第二下部污泥进行压滤处理，并将压滤后的清水排放至生化池中，能够实现水资源的循环使用，节约用水，降低用水成本;还能通过对压滤后的干污泥进行处理，以实现干污泥的有效利用。
5、本发明中，通过公式P=a×Q×COD，能准确计算臭氧催化氧化处理所需的臭氧量，能够避免因产生过量臭氧而导致的浪费，进而能够降低投资和运营成本。
6、本发明采用非膜法处理，设备投入成本低，处理过程中，无需涉及反渗透，不会出现堵膜等现象，运营成本低。（发明人李小琴;康佑军;王宏菊;姚谋清;徐成龙;谭燕）