一种垃圾填埋渗透液的处理方法及系统与流程

文档序号:18869965发布日期:2019-10-14 19:18阅读:903来源:国知局
一种垃圾填埋渗透液的处理方法及系统与流程

本发明涉及水处理技术领域,具体涉及一种垃圾填埋渗透液的处理方法和装置。



背景技术:

随着我国城市规模的扩大和居民生活水平的提高,我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。城市生活垃圾的处理和处置主要包括卫生填埋法、堆肥法及焚烧处理法三种方法。而卫生填埋法具有投资和处理费用低、技术较成熟、处理量大、操作管理简便、可适用范围广等优点,被世界各国广泛应用。垃圾渗滤液,又称浸出液或渗沥水,是垃圾填埋场中不可避免的二次污染物,是垃圾堆放过程中渗透出来的一种含有各种有机和无机污染物的液体,含有大量的病原微生物与病毒,大量含氮有机物质,在厌氧或兼性厌氧环境中腐败形成多种恶臭物质,不经处理排放会污染地表和地下水,危害环境。垃圾渗滤水的水质复杂、变化大,目前尚无十分完善的适合处理它的工艺,公认为是最难处理的废水之一。大多填埋场都根据具体情况及其他经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。

膜分离技术处理垃圾渗滤液已在国外成熟应用,近年来国内也开始运用膜分离技术处理垃圾渗滤液(如专利cn107746149a、专利cn109205900a)。膜分离技术受垃圾渗滤液水质水量变化的影响小,能保证稳定的出水,且在渗滤液可生化性能较差的情况下,膜分离技术处理垃圾渗滤液时也能取得较好的效果。用于处理垃圾渗滤液的最常用的膜分离工艺为膜生物反应器(mbr)工艺+纳滤膜(nf)工艺+反渗透膜(ro)。通过膜生物反应器的处理,氨氮污染物通常可以达到排放标准,大部分有机物得到去除,但部分难降解有机物却无法去除,因此,其出水中主要含有小分子的水溶性腐殖质和溶解性盐,溶液的总溶解固体(tds)含量高,特别是一些具有较小溶解度的组分已经接近或到达饱和溶解度,直接进入反渗透装置容易引起反渗透膜材料的污染。由于纳滤工艺对渗滤液中化学需氧量(cod),电导率,重金属有非常高的脱除率,出水清洁无色。且纳滤膜孔径较反渗透膜大,所以被污染程度降低。因此,常规工艺中在反渗透装置与膜生物反应器之间设置纳滤装置。但随着分离系统运行时间增长以及回收率的增加,浓缩液的总溶解固体增大,渗滤液中颗粒状物、溶胶等杂质吸附在膜表面,膜孔径逐渐变小以至于堵塞,导致膜通量变低,引起膜的操作压力变大的现象。此外,传统反渗透装置的回收率在70-75%,现有工艺会产生大量的难以处理的反渗透浓水,难以达到零排放的要求。



技术实现要素:

本发明目的在于克服现有技术存在的缺点,寻求设计一种垃圾填埋渗透液的处理工艺,解决了现有工艺中膜污染严重,总回收率低以及膜污染的问题。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种垃圾填埋渗透液处理工艺,具体包括以下步骤:

(1)预处理:首先将垃圾渗滤液泵入超滤装置,去除部分大分子有机物、胶体和微粒,然后向超滤产水中加入石灰乳,在反应池中石灰乳与水溶的金属离子反应生成难溶物或胶体,流入沉降槽进行沉降,产生的污泥送入压滤机进行压缩过滤,沉降槽上清液送入微滤装置过滤,去除水中的大分子物质和不溶颗粒,再向微滤装置产水中加入氧化剂(如次氯酸钠),去除有机物和微生物,最后加入盐酸,在脱气池中脱气,去除废水中的氯气,避免其对反渗透膜的影响;

(2)反渗透:脱气池出水中加入阻垢剂和杀菌剂后送入反渗透装置进行深度处理,反渗透装置渗透液能够作为农田灌溉或工业用水回用,所述反渗透装置回收率为65-70%;

(3)纳滤:将反渗透装置浓缩液泵入纳滤装置进一步处理,产生的纳滤装置渗透液作为反渗透装置进水返回反渗透装置中循环处理,纳滤系统的回收率在65%以上;

(4)吸附:将纳滤浓缩液通入离子树脂吸附塔中,去除钙镁离子;

(5)后处理:向步骤(5)出水中加入适量的硫酸钠,冷冻结晶,硫酸钾结晶析出,过滤得到硫酸钾盐,可作为硫酸钾化肥原料,滤液作为纳滤装置进水返回纳滤装置循环处理。

优选地,所述纳滤装置中纳滤膜选择截留分子量为200-400da的致密性纳滤膜。

一种垃圾渗滤液处理系统,包括超滤装置、反应池、沉降槽、压滤机、微滤装置、脱气池、反渗透装置、纳滤装置、离子树脂吸附塔和冷冻结晶系统,超滤装置产水端与反应池连接,超滤装置产水端与反应池连接,反应池与沉降槽连接,沉降槽污泥出口与压滤机连接,沉降槽上清液出口与微滤装置进水端连接,微滤装置产水端与脱气池连接,脱气池与反渗透装置进水端连接,反渗透装置浓水端与纳滤装置进水端连接,纳滤装置浓水端通过离子树脂吸附塔与冷冻结晶系统连接,纳滤装置产水端与反渗透装置进水端连接。

所述反渗透装置为由第一段反渗透装置、第二段反渗透装置、第三段反渗透装置组成的多段反渗透装置,第一段反渗透浓缩液作为第二段反渗透进水,第二段反渗透浓缩液作为第三段反渗透装置进水,第三段反渗透浓缩液送入纳滤装置,反渗透装置产生的渗透液完全满足回用水的要求:第一段反渗透装置由5-10个串联方式连接的标准单元模块,该系统是由商业标准尺寸(4英寸、8英寸)的反渗透模块组成,进料液压力为30-40bar,温度为45℃,渗滤液通过第一段反渗透,多价阳离子和大部分一价离子被膜截留。反渗透膜的孔径约为1nm,故对金属离子的截留能力较高,对一价离子的截留率可达到95%,高价金属离子的截留率达到98%以上。第二段反渗透装置和第一段类似,由若干连接的标准单元室组成,但第二段系统膜组件比第一段少。第三段与前两段类似,而所含膜组件则更少。多段反渗透装置对水的总回收率为65%到70%,反渗透装置渗透液tds<1500ppm。

所述超滤装置,原料液压力<8bar,sdi<2,水的回收率高于90%,采用为聚砜或聚醚砜超滤膜。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果:(1)优化预处理工艺,在预处理工艺中将有机物、细菌、病毒和金属离子等容易引起反渗透膜污染的物质去除,使进水达到反渗透膜进水的要求,同时通过脱气去除氯气避免对反渗透膜的影响;(2)通过纳滤装置实现对反渗透浓缩液的回收处理,实现了废水的零排放,同时通过纳滤装置回收浓缩液中的钾肥,回收资源;(3)过程中选用更加致密的纳滤膜,通过对脱盐率的控制,进而调整纳滤渗透液对反渗透进水的影响,保证反渗透装置在较高的回收率下运行。

附图说明

图1是实施例1涉及的垃圾填埋渗透液的处理工艺的流程图。

具体实施方式:

下面通过具体实施例并结合附图对发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示,本实施例涉及的垃圾填埋渗透液的处理方法,具体包括以下步骤:

(1)首先经过超滤装置,去除部分大分子有机物、胶体和微粒,然后向超滤产水中加入石灰乳,在反应池中石灰乳与水溶的金属离子(如ca2+、ba2+、sr2+、fe3+)等反应生成难溶物或胶体,流入沉降槽进行沉降,产生的污泥送入压滤机进行压缩,得到的滤饼作为固体废弃物处理,压滤机得到的滤液返回沉降槽中,沉降槽上清液送入微滤装置过滤,去除水中的大分子物质和不溶颗粒,再向微滤装置产水中加入次氯酸钠,去除有机物和微生物,最后加入盐酸,在脱气池中脱氯;

(2)由于脱气池出水中含有钙、镁、钡、锶等金属离子,很容易和水中的硫酸根形成难溶性的如硫酸钡、硫酸钙等硫酸盐造成堵膜,因此,在进入反渗透装置前,在进水中添加一定量的阻垢剂(具体选择美国avista公司生产的阻垢剂7000、3000、1500等阻垢剂中的一种)和杀菌剂,经过处理以后,反渗透装置渗透液能够作为农田灌溉或工业用水回用,反渗透系统回收率为70%,整套系统的回收率在65%左右。过程中部分水质数据如表1所示。

实施例2

如图1所示,本实施例涉及的垃圾填埋渗透液的处理方法,步骤(1)和(2)与实施例1相同,其他步骤具体为:

(3)将反渗透浓缩液泵入纳滤装置,向纳滤装置进水中添加适量阻垢剂,有效避免碱土金属沉淀,调节进水为中性偏酸,避免难溶碳酸盐沉淀的生成,纳滤装置的回收滤为65%,所述纳滤装置采用截留分子量为400-800da的纳滤膜;

(4)将步骤(3)处理后产生的纳滤渗透液返回反渗透装置中循环处理,与脱气池出水一起作为反渗透装置进水,从表1中可以看出,混合后反渗透装置进水浓度增大幅度比较大,与步骤(2)相比,过程中将反渗透系统的压力调高,很难将其回收率稳定在70%左右;

(5)吸附:将纳滤浓缩液通入离子树脂吸附塔中,去除钙镁离子;

(6)后处理:向步骤(5)出水中加入适量的硫酸钠,冷冻结晶,硫酸钾结晶析出,过滤得到硫酸钾盐,可作为硫酸钾化肥原料,滤液作为纳滤装置进水返回纳滤装置循环处理。过程中部分水质数据如表1所示。

过程中采用纳滤装置对反渗透装置浓缩液进一步处理,而不是在反渗透装置后再设一级反渗透装置,这是由于一级反渗透装置浓缩液中tds已经很高,再次采用反渗透处理,渗透压增大。过程中,纳滤装置的回收率达到65%,在整体上将整套系统的回收率提高到80%,而只没有采用纳滤装置之前,整套系统的回收率在65%左右。另外,在纳滤装置浓缩液经过离子树脂吸附塔处理,吸附水中的钙镁等金属元素,再向水中添加芒硝,利用冷冻结晶系统将硫酸钾进行冷冻结晶、富集,然后作为一种钾肥进行农业使用,变废为宝,真正实现零排放、无污染。

实施例3

如图1所示,本实施例涉及的垃圾填埋渗透液的处理方法,步骤(1)和(2)与实施例1相同,其他步骤具体为:

(3)将反渗透浓缩液泵入纳滤装置,向纳滤装置进水中添加适量阻垢剂,有效避免碱土金属沉淀,调节进水为中性偏酸,避免难溶碳酸盐沉淀的生成,纳滤装置的回收滤为65%,所述纳滤装置采用截留分子量为200-400da的纳滤膜;

(4)将步骤(3)处理后产生的纳滤渗透液返回反渗透装置中循环处理,与脱气池出水一起作为反渗透装置进水,从表1中可以看出,混合后反渗透装置进水浓度增大幅度比较小,可以继续维持反渗透装置的回收率在70%左右;

(5)吸附:将纳滤浓缩液通入离子树脂吸附塔中,去除钙镁离子;

(6)后处理:向步骤(5)出水中加入适量的硫酸钠,冷冻结晶,硫酸钾结晶析出,过滤得到硫酸钾盐,可作为硫酸钾化肥原料,滤液作为纳滤装置进水返回纳滤装置循环处理。

(4)吸附:将纳滤浓缩液通入离子树脂吸附塔中,去除钙镁离子;

(5)后处理:向步骤(5)出水中加入适量的硫酸钠,冷冻结晶,硫酸钾结晶析出,过滤得到硫酸钾盐,可作为硫酸钾化肥原料,滤液作为纳滤装置进水返回纳滤装置循环处理。过程中部分水质数据如表2所示。

实施例2与实施例1相比,因纳滤装置渗透液泵入反渗透装置进水,反渗透进水的浓度增加太多,为避免反渗透装置浓水侧因浓度过高,盐结晶析出,反渗透装置回收率降低。实施例3与实施例2相比,采用了孔径更小,截留率更高的膜,能够避免纳滤渗透液泵入反渗透浓水时,因过大地提高反渗透进水的浓度,导致回收率难以维持在70%左右。

表1实施例2各阶段水质

表2实施例3各阶段水质

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