一种垃圾渗滤液处理的组合工艺的制作方法

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液处理的组合工艺。

背景技术：

城市垃圾卫生填埋产生的垃圾渗滤液中含有大量有机污染物、含氮物质以及种类繁多的重金属物质，如果处理不当，会成为周围环境的巨大威胁。尤其是其中所含的氨氮，是渗滤液稳定化处理的关键因素；并且过高的氨氮浓度会抑制微生物的正常生长和生化处理的效果。国家颁布的《垃圾渗滤液排放标准》(GB16889-2008)，增加了对总氮排放的标准，要求出水总氮质量浓度小于40 mg/L，至今，它仍是垃圾渗滤液处理中的一大难题。目前，垃圾渗滤液的处理通常采用“预处理+生物处理+深度处理”的工艺组合。在垃圾渗滤液处理市场上较为成熟的深度处理工艺是超滤、纳滤等膜工艺，虽然经纳滤处理后的上清液达标，可直接排放，但纳滤分离后产生的浓缩液色度深、盐分高、COD主要为难降解的腐殖酸类物质，很难处理，常采取回喷、回灌填埋或外运处理等方式处置，易形成二次污染。此部分约占总处理水量的40%，工艺能耗大，运行及投资费用高，所以浓缩液的处理是垃圾渗滤液处理过程中的又一大难题。总的来说，传统工艺存在处理工艺复杂、化学药剂消耗量大、成本高、处理后垃圾渗滤液总氮排放不达标、浓缩液处理不达标等缺陷。

短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺是目前废水生物脱氮领域内最经济、最简洁的工艺之一。短程硝化技术，是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，使NH4⁺-N在转化为NO2^--N后不再转变为NO3^--N；厌氧氨氧化技术是将NH4⁺-N和NO2^--N 直接转化为氮气的生物反应技术。而短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺则结合了两种技术的优点，相对于传统脱氮工艺而言，该工艺具有耗氧量低、无需有机碳源、剩余污泥量少、脱氮效率高等优点。

此外，臭氧的强氧化作用，可将垃圾渗滤液中的难降解有机物降解为易生物降解的有机物，提高其可生化性，后续通过MBR工艺的二级生物处理及臭氧深度氧化，使出水有机物达标排放。同时实现脱色、除臭的目的。臭氧强氧化深度处理技术，可实现垃圾渗滤液“零浓缩液”的目的，彻底解决传统工艺中浓缩液难处置、处置成本高的问题。

因此，如何将以上两种技术应用到垃圾渗滤液的处理中就成为研究热点之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种垃圾渗滤液处理的组合工艺，通过厌氧技术、自养脱氮技术、与臭氧高级氧化技术有机结合，取长补短，从而具有高氨氮去除率、高色度去除率、高COD去除率、运行稳定、对水质变化适应能力强、费用较低、零浓缩液产生等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种垃圾渗滤液处理的组合工艺，包括如下步骤：

（1）垃圾渗滤液经吸附池、混凝池进行预处理；

（2）混凝池的出水与厌氧氨氧化反应器的回流液混合后，在厌氧EGSB反应器中进行同步反硝化产甲烷化反应；

（3）厌氧处理出水55%-60%进入A/O短程硝化反应池，剩余部分进入集水池Ⅱ；

（4）A/O短程硝化出水与集水池Ⅱ中的厌氧液按体积比1:1混合后，在UASB厌氧氨氧化反应器中进行脱氮反应；

（5）厌氧氨氧化反应器的出水进入零浓缩液深度处理系统，依次经过二级混凝处理、一级均相催化臭氧氧化处理、MBR二次生物处理、二级均相催化臭氧氧化处理后，达标排放。

根据以上方案，所述PLC控制系统对所述厌氧处理、短程硝化处理、厌氧氨氧化处理进行实时控制：

所述厌氧EGSB反应器前回流管道上安装有第一液体流量传感器，反应器中部设有第一温度传感器、液体流速计、第一pH电极，A/O短程硝化反应池的进水口设有第二液体流量传感器，在所述A/O短程硝化池好氧区中设有第二温度传感器、DO电极、第二pH电极、第一氨氮电极，曝气管道上设气体流量传感器；在所述厌氧氨氧化反应器前的连接集水池Ⅱ的进水管道上设有第三液体流量传感器，在所述UASB厌氧氨氧化反应器中设有第三温度传感器、第三pH电极、ORP电极、第二NH4⁺-N电极、NO2^--N电极；上述各在线监测仪分别与PLC控制系统连接；

所述的PLC控制系统将采集到的信号显示于人机界面上，根据运行程序计算得到实时控制变量，对与PLC控制系统相连的泵、加热装置、曝气机、电动阀进行实时调控。

根据以上方案，所述厌氧处理产生的沼气输送至沼气储罐，提纯后，燃烧，用于加热所述短程硝化处理、厌氧氨氧化处理单元，剩余热量用于发电，提供全厂的使用电量，实现能源自给。

根据以上方案，所述深度处理为MBR二次生物处理和臭氧氧化处理的组合工艺，包括二级混凝处理、一级均相催化臭氧氧化处理、MBR二次生物处理、二级均相催化臭氧氧化处理，真正实现零浓缩液处理工艺。

根据以上方案，所述第一均相催化臭氧氧化处理所使用的催化剂为液体催化剂， 其中含有Mn²⁺、Ag⁺等过渡金属离子。

根据以上方案，所述深度处理中产生的臭氧尾气，收集后进入臭氧尾气分解装置处理后排放。

本发明的各工艺原理如下：

a. 吸附混凝：

垃圾渗滤液首先进入调节池调节水质、均衡水量后进入吸附池，在吸附池中投加一定量的吸附剂，反应完全后出水进入混凝池中，在混凝剂和助凝剂-的作用下，进行混凝反应，吸附池与混凝池中的沉淀物经过泵与管道送入污泥浓缩池中。

b. 厌氧处理（同步反硝化产甲烷化处理）：

经过吸附混凝处理后的垃圾渗滤液与厌氧氨氧化反应池的回流液混合后，进入厌氧反应池，控制pH在7-8，温度为30-35℃，混合液与底部污泥接触后，首先进行反硝化，乙酸等挥发性脂肪酸可作为反硝化的有机碳源，去除厌氧氨氧化回流液中的硝态氮，提高了系统的总氮去除率，同时产生大量的碱度；然后在膨胀颗粒污泥中产酸菌作用下将渗滤液中的大分子有机物水解酸化为小分子有机物，接着经过厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷的共同作用将其分解成甲烷或二氧化碳；携带沼气的液体上升到顶部经三相分离器后，污泥落回反应区，沼气输送至沼气储罐中，水部分进行内回流，部分作为出水流出。

c. 短程硝化：

经过同步反硝化产甲烷处理后的渗滤液部分进入A/O短程硝化反应池的缺氧区，进一步去除有机物后流入好氧区，控制好氧区内pH在7.5-8.0，温度为25-30℃，随后启动曝气和搅拌系统，维持反应过程中的DO为2.0mg/L左右，使硝化过程停止在亚硝酸盐阶段，根据在线氨氮电极实时监控反应池内的氨氮浓度，并通过PLC系统及时调整进水氨氮负荷，使反应池中的平均FA（游离氨）低于10mg/L，通过FA抑制和实时控制使短程硝化实现95%以上的亚硝酸氮累积率。

d. 厌氧氨氧化：

经短程硝化处理后的渗滤液进入厌氧氨氧化UASB反应器，与集水池Ⅱ中的厌氧处理液按一定比例混合后，由安装在进水口的在线NO2^--N电极、NH4⁺-N电极进行实时监测，使进水NO2^--N/NH4⁺-N=1.32，运行温度控制在35℃，上升流速为1-2m/h，在厌氧氨氧化颗粒污泥的作用下进行反应，可使NO2^--N、NH4⁺-N的去除率达到90%以上，并经反应器顶部的三相分离器进行泥水分离。

e. 深度处理：

厌氧氨氧化反应池的出水进入零浓缩液深度处理系统，包括二级混凝池、第一均相催化臭氧氧化反应池、MBR膜反应池、第二臭氧氧化反应池。厌氧氨氧化反应器的出水进入絮凝沉淀池，在混凝剂和絮凝剂的作用下使部分大分子的难降解有机物、金属离子以沉淀物形式去除，沉淀后，上清液进入一级均相催化臭氧氧化反应池，在液体催化剂作用下，利用臭氧的强氧化性，使垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，改善其可生化性；出水进入MBR膜反应池，在MBR反应池中设计浸没式MBR膜处理装置，进行硝化与反硝化反应，进一步去除有机物、氨氮等污染物，其内置或外置的膜组件，进行高效地固液分离，降低出水中污染物质浓度；出水进入二级均相催化臭氧氧化反应池，降解废水中残留的少量难生化有机物，同时具有脱色、除臭等作用，使出水稳定达标。

本发明的有益效果是：

1）本发明主体生物工艺采用“厌氧EGSB反应器+A/O短程硝化反应池+UASB厌氧氨氧化反应器”处理工艺，充分结合厌氧EGSB高效去除COD、A/O池累积亚硝酸盐、厌氧氨氧化去除总氮的优势，使本发明具有不需外加碳源、曝气能耗低、脱氮效率高、系统运行稳定、剩余污泥产量少等优点；

2）本发明的深度处理工艺采用“絮凝沉淀池+一级均相催化臭氧氧化反应池+MBR反应池+二级均相催化臭氧氧化反应池”工艺，完全实现零浓缩液排放，解决了传统纳滤、反渗透等膜处理无法避免的浓缩液难处置问题；

3）本发明的厌氧处理系统产生的沼气输送至沼气储罐，提纯后，燃烧，用于加热所述短程硝化处理、厌氧氨氧化处理单元，剩余热量用于发电，提供全厂的使用电量，实现能源自给；

4）本发明采用PLC控制系统，可实现对主体生物工艺的运行条件进行实时控制，保证处理工艺的稳定运行；

5）本发明的第一、第二催化臭氧氧化反应池中，加入液体催化剂（Mn²⁺、Ag⁺)促进臭氧在水中的分解反应，产生更多的活性自由基，大幅度地提高了渗滤液中COD的去除率，且消耗的臭氧剂量大大减少；

6）本发明的臭氧深度处理产生的臭氧尾气，收集后进入臭氧尾气分解装置处理后排放，避免了对环境产生危害。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明的主体生化处理工艺的PLC控制系统示意框图；

图3是本发明的主体生化处理工艺的厌氧反应的PLC在线控制流程图；

图4是本发明的主体生化处理工艺的短程硝化反应的PLC在线控制流程图；

图5是本发明的主体生化处理工艺的厌氧氨氧化反应的PLC在线控制流程图。

图中：1、调节池；2、吸附池；3、混凝池；4、集水池I；5、厌氧EGSB反应器；6、A/O短程硝化反应池；7、集水池II；8、UASB厌氧氨氧化反应器；9、混凝沉淀池；10、第一均相催化臭氧氧化反应池；11、MBR膜反应池；12、第二臭氧氧化反应池；F1、沼气储罐； F2、污泥浓缩池；F3、离心脱水机；F4、臭氧尾气分解装置。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

本发明提供一种垃圾渗滤液处理的组合工艺（见图1至图5），包括如下具体步骤：

1）吸附混凝预处理：

垃圾渗滤液首先进入调节池1调节水质、均衡水量后进入吸附池2，在吸附池中投加一定量的吸附剂（粉煤灰等廉价的吸附剂），开启搅拌设备，调至合理转速，进行吸附处理，反应完全后，停止搅拌，静置，吸附池出水进入混凝池3中，在所述混凝池3中投加一定量的混凝剂（聚合硫酸铁等高聚混凝剂）和助凝剂PAM，调节pH至7.5-8.5（pH调整剂采用石灰）将搅拌设备调节至合理转速，进行混凝处理，在搅拌反应一定时间后，静止，打开所述混凝池3的出水，所述吸附池2与混凝池3中的沉淀物经过泵与管道送入污泥浓缩池中，通过吸附混凝预处理可去除大部分悬浮态有机物和悬浮物，降低重金属浓度，提高可生化性；

2）厌氧处理（同步反硝化产甲烷处理）：

经过吸附混凝处理后的垃圾渗滤液与UASB厌氧氨氧化反应器8的回流液在集水池I 4混合后，进入厌氧EGSB反应器5的布水区，碱液罐通过带加药泵的碱液管与进水口相连通，通过PLC系统调控及时补充碱度，控制反应器内pH在7-8，反应器外设有水浴夹层，维持温度在30-35℃，上升流速为1-6m/h，混合液与底部污泥接触后，首先进行反硝化，乙酸等挥发性脂肪酸可作为反硝化的有机碳源，去除厌氧氨氧化回流液中的硝态氮，提高了系统的总氮去除率，同时产生大量的碱度；然后在膨胀颗粒污泥中产酸菌作用下将渗滤液中的大分子有机物水解酸化为小分子有机物，接着经过厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷的共同作用将其分解成甲烷或二氧化碳；携带沼气的液体上升到顶部经三相分离器后，污泥落回反应区，沼气输送至沼气储罐F1中，水部分进入厌氧EGSB侧壁上的内回流出口，经过带有内回流泵的内回流管进行内回流，另一部分作为出水流出，40-45%出水进入集水池Ⅱ6中；

3）短程硝化处理：

经过同步反硝化产甲烷处理后的渗滤液55-60%进入A/O短程硝化反应池6的缺氧区，进一步去除有机物后进入好氧区，控制好氧区内pH在7.5-8.0，温度为25-30℃，随后打开搅拌设备，启动由曝气头、鼓风机、气体流量传感器以及空气调节阀组成的曝气系统，维持反应过程中的DO为2mg/L左右，根据在线氨氮电极实时监控反应池内的氨氮浓度，并通过PLC系统调控进水氨氮负荷，使反应池中的平均FA低于10mg/L，通过FA抑制和实时控制使短程硝化实现95%以上的亚硝酸氮累积率，出水泵入所述UASB厌氧氨氧化反应器8中；

4）厌氧氨氧化处理：

经所述短程硝化处理后的渗滤液进入所述UASB厌氧氨氧化反应器8，与所述集水池II 7中的厌氧处理液按体积比1:1混合，由安装在进水口的在线NO2^--N电极、NH4⁺-N电极进行实时监测，使进水NO2^--N/NH4⁺-N=1.32，当NO2^--N/NH4⁺-N>1.32时，通过PLC系统控制适当增加从所述集水池II 7中进入所述UASB厌氧氨氧化反应器8的流量，相反，当NO2^--N/NH4⁺-N<1.32时，适当降低从所述集水池II 7中进入厌氧氨氧化反应器的流量，运行温度控制在35℃，上升流速为1-2m/h，ORP范围为-200mV-50mV，在厌氧氨氧化菌的作用下进行反应，可使NO2^--N、NH4⁺-N的去除率达到90%以上，并经反应器顶部的三相分离器进行泥水分离；

5）深度处理：

厌氧氨氧化反应器的出水进入零浓缩液深度处理系统，包括混凝沉淀池9、一级均相催化臭氧氧化反应池10、MBR膜反应池11、二级均相催化臭氧氧化反应池12，所述UASB厌氧氨氧化反应器8的出水进入所述混凝沉淀池9，在混凝剂（聚合氯化铝，50-1000mg/L）和絮凝剂（PAM，5-20mg/L）的作用下，使部分大分子的难降解有机物、金属离子以沉淀物形式去除，降低了渗滤液中的COD浓度并去除了毒性，采用斜板沉淀的形式进行沉淀，上清液进入所述一级均相催化臭氧氧化反应池10，在液体催化剂（一般为金属过渡离子，Mn²⁺、Ag⁺等）作用下，利用臭氧的强氧化性，使垃圾渗滤液中的难降解有机物得以降解为易生物降解的有机物，改善其可生化性；出水进入所述MBR膜反应池11，在所述MBR膜反应池11中采用浸没式MBR膜处理装置，进行硝化与反硝化反应，进一步去除COD、BOD、氨氮等，其内置或外置的膜组件，进行高效地固液分离；出水进入所述二级均相催化臭氧氧化反应池12，降解废水中残留的少量难生化COD，同时具有脱色、除臭等作用，使出水稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)排放标准。

进一步地，在所述厌氧EGSB反应器5前回流管道上安装有第一液体流量传感器，反应器中部设有第一温度传感器、液体流速计、第一pH电极，A/O短程硝化反应池的进水口前设有第二液体流量传感器，在所述A/O短程硝化反应池6好氧区中设有第二温度传感器、DO电极、第二pH电极、第一氨氮电极，曝气管道上设气体流量传感器；在所述UASB厌氧氨氧化反应器8前的连接集水池Ⅱ的进水管道上设有第三液体流量传感器，在所述UASB厌氧氨氧化反应器8中设有第三温度传感器、第三pH电极、ORP电极、第二NH4⁺-N电极、NO2^--N电极；上述装置将检测到的信号传递给PLC控制系统，并显示于人机界面上，根据运行程序计算得到实时控制变量，对电动阀和泵等部件进行调控，从而保证工艺的平稳运行。主体生化处理工艺的PLC控制系统示意框图、主体生化处理工艺的厌氧反应的PLC在线控制流程图、主体生化处理工艺的短程硝化反应的PLC在线控制流程图、以及主体生化处理工艺的厌氧氨氧化反应的PLC在线控制流程图分别见图2至图5所示。

通过上述步骤，本发明在实施过程中可能会产生二次污染，包括厌氧处理过程产生的沼气、系统产生的剩余污泥以及深度处理残余的臭氧；正如上述所述，将厌氧产生的沼气输送至沼气储罐F1，提纯后，燃烧处理，用于加热所述短程硝化处理、厌氧氨氧化处理单元，剩余热量可用于发电，可提供全厂的使用电量，实现能源自给；所述集水池I 4、厌氧EGSB反应器5和深度处理系统产生的剩余污泥泵入污泥浓缩池F2、经过离心脱水机F3进行固化后，滤液回流至所述吸附池2，固化污泥外运填埋处理或焚烧处理；所述深度处理残余的臭氧气体，经过收集后进入臭氧尾气分解装置F4，经催化分解后排放。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。