一种垃圾渗滤液处理方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种垃圾渗滤液处理方法及其系统，属于污水生物处理【技术领域】。具有高浓度有机污染物和氨氮的垃圾渗滤液，首先进入厌氧处理单元，去除大部分有机污染物，将C/N比降低至2:1以下；然后进入厌氧氨氧化单元，在不投加外加碳源的条件下，实现氨氮去除率85％、总氮去除率80％；最后进入生化处理单元，其好氧段通常为膜生物反应器，通过碳氧化和硝化反硝化反应，进一步去除剩余的有机污染物和氨氮及总氮。本发明方法不需外加碳源、脱氮效率高、系统运行稳定、剩余污泥产量低。厌氧处理单元可以大幅降低水中的有机物，并产生沼气进行利用，对厌氧氨氧化单元池体进行加热保温，既实现了渗滤液中有机物的资源化，又进一步降低了处理成本。
【专利说明】一种垃圾渗滤液处理方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种垃圾渗滤液处理方法及其系统，特别涉及高氨氮、高COD的垃圾渗滤液处理，属于污水生物处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]垃圾渗滤液具有污染成分复杂、污染物浓度高、污染物种类多、C/N比失调等特点，其COD浓度通常为2000mg/L?50000mg/L，氨氮浓度为2000mg/L?8000mg/L ;焚烧厂、垃圾站等设施产生的渗滤液由于发酵时间短，文献表明其化学需氧量(以下简称C0D)、氨氮浓度可高达80000mg/L、10000mg/L，污染物浓度过高、C/N比严重失调等特点给达标处理提出了巨大的技术挑战。
[0003]目前常用的垃圾渗滤液处理工艺是“厌氧反应器+膜生物反应器(以下简称MBR) ”，其中厌氧反应器的目的是大幅去除有机污染物，其出水COD值可达4000mg/L?6000mg/L，并将有机氮转化为氨氮；膜生物反应器(MBR)由缺氧池、好氧池和超滤膜组成，通过碳氧化反应进一步去除有机物污染物C0D，并通过硝化反硝化反应去除总氮。
[0004]根据生物脱氮理论，在膜生物反应器中脱氮时，应保持C/N为6?9之间，以保证硝化、反硝化反应的正常进行。因此，在上述垃圾渗滤液处理工艺中，来水经过厌氧反应器后进入膜生物反应器时，其氨氮通常为2000mg/L?3000mg/L，出现以下问题:
[0005]a、脱氮所需COD应为12000mg/L?18000mg/L之间，而经过厌氧反应器后COD浓度为4000mg/L?6000mg/L，无法满足要求，需要额外投加碳源，产生了较高的处理成本；
[0006]b、厌氧反应器后剩余的4000mg/L?6000mg/L的COD以好氧形式去除，相比厌氧处理成本较高；
[0007]C、缺氧、好氧脱氮工艺需要较高的回流比，进一步增加了运行成本；同时受到工艺本身的限制，当回流比为400%时，总氮去除率仅为80%，当进水总氮过高时无法达到出水标准；
[0008]厌氧氨氧化工艺的原理是厌氧氨氧化菌在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体将氨氮直接氧化成氮气，与传统的硝化、反硝化脱氮工艺相比，其主要特点是不需添加外加碳源，运行成本低廉，降低后续处理工艺的氨氮负荷。采用厌氧氨氧化工艺，氨氮的去除率可达85%，总氮去除率可达80%。经过厌氧和厌氧氨氧化处理后的污水，仍含有较高浓度的有机污染物和氨氮，设置膜生物反应器(MBR)，利用碳氧化和硝化、反硝化反应，进一步去除污水中的有机污染物、氨氮及总氮，然后利用膜组件进行固液分离。
[0009]综上所述，垃圾渗滤液在进入膜生物反应器前有效去除氨氮、总氮，并相应的去除有机污染物，是影响垃圾渗滤液处理工艺的关键因素，对降低运行成本、提高处理效率、稳定达标排放具有重要意义。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提出一种垃圾渗滤液处理方法及其系统，利用多级厌氧、厌氧氨氧化等技术单元的组合工艺，解决传统处理技术存在运行能耗高、需要额外投加碳源、出水效果不稳定等缺点，以应用于垃圾填埋场、垃圾焚烧厂等设施的垃圾渗滤液的处理。
[0011]本发明提出的垃圾渗滤液处理方法，包括以下步骤:
[0012](1)使垃圾渗滤液进入一级厌氧处理反应器，垃圾渗滤液在一级厌氧处理反应器中停留8?12天，使垃圾渗滤液停留时产生的污泥浓度达到为8?13g/L，使一级厌氧处理反应器中污泥停留时间为25?40天，使一级厌氧处理反应器中的溶解氧为0.1?0.5mg/L ；
[0013](2)使上述一级处理液进入二级厌氧处理反应器，在一级处理液在二级厌氧处理反应器中停留4?10天，使一级处理液停留时产生的污泥浓度达到为6?12g/L，使二厌氧处理反应器中污泥停留时间为18?35天，使二级厌氧处理反应器中的溶解氧为0.1?0.5mg/L,得到厌氧处理液；
[0014](3)使上述厌氧处理液进入厌氧氨氧化反应器中，使厌氧处理液在厌氧氨氧化反应器中产生的污泥浓度达到为3?10g/L，使厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间(SRT)为10?35天，向厌氧氨氧化反应器鼓入氧气，使厌氧氨氧化反应器中的溶解氧(D0)值为
0.1?0.5mg/L，参考氧化还原电位(0RP)控制在_200mV?50mV，得到去除氮气后的厌氧氨氧化处理液；
[0015](4)使厌氧氨氧化处理液进入沉淀池，使厌氧氨氧化处理液在沉淀池中停留
1.5-2.5小时，使厌氧氨氧化处理液进行固液分离，得到上清液和厌氧氨氧化污泥,并使其中的厌氧氨氧化污泥返回至厌氧氨氧化反应器中；
[0016](5)使步骤(4)的上清液，及步骤￠)中的回流液混合后进入缺氧池，使混合液在缺氧池中停留0.5-1小时,使缺氧池中的溶解氧(D0)值为0.2?1.0mg/L,污泥浓度为3?
4.5g/L，得到缺氧处理液；
[0017](6)使步骤(5)的缺氧池处理液进入好氧池，缺氧处理液在好氧池中停留时间为
1.5-4小时，向好氧池中鼓入氧气,使好氧池中的溶解氧(D0)值为2.5?4.0mg/L,污泥浓度为3?4.5g/L，使好氧池末端处理液回流到缺氧池，回流比为200-400%，在好氧池末端或后部设置超滤膜，使好氧池末端处理液得到固液分离，固液分离后的好氧处理液为处理系统出水。
[0018]本发明提出的垃圾渗滤液处理系统，包括:一级厌氧反应器、二级厌氧反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池、缺氧池、好氧池、膜组件和鼓风机；所述的一级厌氧反应器的进口端与来水相连接，一级厌氧反应器的出口端与所述的二级厌氧反应器相连，二级厌氧反应的出口端与所述的厌氧氨氧化反应器的进口端相连接，厌氧氨氧化反应器的出水进入沉淀池，沉淀池的出口端与所述的缺氧池的进口端相连接，缺氧池的出水进入所述的好氧池，好氧池的部分出水通过回流泵送至缺氧池的进口端，好氧池的出水进入膜组件进行固液分离，所述的鼓风机将空气送入厌氧氨氧化反应器和好氧池，以满足厌氧氨氧化反应器和好氧池对氧气的需求。
[0019]本发明提出的垃圾渗滤液处理方法及其系统，具有以下优点:
[0020]1、本发明的垃圾渗滤液处理方法，充分结合厌氧反应器去除C0D、厌氧氨氧化技术去除总氮、膜生物反应器高效分离的优势，将多级厌氧反应器、厌氧氨氧化技术、膜生物反应器技术进行结合，使本发明方法具有不需外加碳源、脱氮效率高、系统运行稳定、剩余污泥产量低等优点。
[0021]2、本发明的垃圾渗滤液处理系统，通过设置多级厌氧反应器，可以有效的降低垃圾渗滤液中的COD浓度，降低单位处理成本，为后续的厌氧氨氧化单元创造有利进水条件；同时还能实现有机污染物的资源化利用，利用厌氧反应器产生的沼气为厌氧氨氧化单元加热保温，厌氧氨氧化单元可以大幅去除系统的氨氮、总氮，将后续膜生物反应器的负荷降低至正常水平，可以充分的发挥出膜生物反应器处理效率高、固液分离效果好、脱氮稳定高效的优点，使其出水稳定达标；利用厌氧反应器去除C0D、利用厌氧氨氧化技术进行脱氮，相比传统工艺中好氧去除C0D、硝化反硝化脱氮，极大的降低了鼓风曝气、泵送回流等成本，总体电耗降低50?60% ;不需要额外投加碳源，是一种可持续的生物处理技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述的垃圾渗滤液处理工艺的示意图
[0023]图1中，I是一级厌氧反应器，2是二级厌氧反应器，3是厌氧氨氧化反应器，4是沉淀池，5是缺氧池，6是好氧池,7是膜组件，8是回流泵，9是鼓风机。
【具体实施方式】
[0024]本发明提出的垃圾渗滤液处理方法，包括以下步骤:
[0025](I)使垃圾渗滤液进入一级厌氧处理反应器，垃圾渗滤液在一级厌氧处理反应器中停留8?12天，使垃圾渗滤液停留时产生的污泥浓度达到为8?13g/L，使一级厌氧处理反应器中污泥停留时间(SRT)为25?40天，使一级厌氧处理反应器中的溶解氧(DO)为0.1?0.5mg/L，本步骤的目的是去除垃圾渗滤液的有机物，即实现对化学需氧量(COD) 70?85%的去除率，得到一级处理液；
[0026](2)使上述一级处理液进入二级厌氧处理反应器，在一级处理液在二级厌氧处理反应器中停留4?10天，使一级处理液停留时产生的污泥浓度达到为6?12g/L，使二厌氧处理反应器中污泥停留时间(SRT)为18?35天，使二级厌氧处理反应器中的溶解氧(DO)为0.1?0.5mg/L ;本步骤的目的是进一步去除一级处理液中的有机物，即实现对化学需氧量(COD)60?75%的去除率，得到厌氧处理液；
[0027](3)使上述厌氧处理液进入厌氧氨氧化反应器中，使厌氧处理液在厌氧氨氧化反应器中产生的污泥浓度达到为3?10g/L，使厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间(SRT)为10?35天，向厌氧氨氧化反应器鼓入氧气，使厌氧氨氧化反应器中的溶解氧(DO)值为
0.1?0.5mg/L，参考氧化还原电位(ORP)控制在_200mV?50mV，得到去除氮气后的厌氧氨氧化处理液；本步骤的目的是使厌氧处理液中的氨氮通过厌氧氨氧化反应得到去除，实现氨氮去除率大于85%，总氮去除率大于80% ；
[0028](4)使厌氧氨氧化处理液进入沉淀池，使厌氧氨氧化处理液在沉淀池中停留
1.5-2.5小时，使厌氧氨氧化处理液进行固液分离,得到上清液和厌氧氨氧化污泥,并使其中的厌氧氨氧化污泥返回至厌氧氨氧化反应器中；
[0029](5)使步骤(4)的上清液，及步骤￠)中的回流液混合后进入缺氧池，使混合液在缺氧池中停留0.5-1小时,使缺氧池中的溶解氧(DO)值为0.2?1.0mg/L,污泥浓度为3?4.5g/L，得到缺氧处理液；本步骤的目的是使上清液中剩余的硝酸盐氮通过反硝化反应，以氮气形式从系统中去除。
[0030](6)使步骤(5)的缺氧池处理液进入好氧池，缺氧处理液在好氧池中停留时间为
1.5-4小时，向好氧池中鼓入氧气，使好氧池中的溶解氧(D0)值为2.5?4.0mg/L,污泥浓度为3?4.5g/L，好氧池中设置回流泵，使好氧池末端处理液回流到缺氧池，回流比为200-400 %，在好氧池末端或后部设置超滤膜，使好氧池末端处理液得到固液分离，固液分离后的好氧处理液为处理系统出水。本步骤的目的是使缺氧池处理液中剩余的有机物得到氧化而去除，缺氧池处理液中的氨氮被氧化为硝酸盐氮，随回流液回流至缺氧池后被去除。
[0031]本发明提出的垃圾渗滤液处理系统，其结构如图1所示，包括:一级厌氧反应器1、二级厌氧反应器2、厌氧氨氧化反应器3、沉淀池4、缺氧池5、好氧池6、膜组件7和鼓风机8 ;一级厌氧反应器1的进口端与来水相连接，一级厌氧反应器1的出口端与二级厌氧反应器2相连，二级厌氧反应2的出口端与厌氧氨氧化反应器3的进口端相连接，厌氧氨氧化反应器3的出水进入沉淀池4，沉淀池4的出口端与所述的缺氧池5的进口端相连接，缺氧池5的出水进入所述的好氧池6，好氧池6的部分出水通过回流泵8送至缺氧池5的进口端，好氧池6的出水进入膜组件7进行固液分离，所述的鼓风机9将空气送入厌氧氨氧化反应器3和好氧池6，以满足厌氧氨氧化反应器和好氧池对氧气的需求。
[0032]结合附图对本发明所涉及的技术作进一步说明。
[0033]本发明提出的垃圾渗滤液处理系统中，厌氧处理采用多级厌氧反应器(2级及以上)，实现较高的氨化效率和C0D去除率。一级厌氧反应器维持较高的污泥浓度，在高负荷条件下运行，将进水中的C0D降低70?85% ;二级厌氧反应器污泥浓度、负荷较一级厌氧反应器略低，进一步降低C0D，实现去除率60%?75%，使其满足后续膜生物反应器的有利运行条件。当进水C0D浓度过高，两级厌氧反应器不能满足C0D处理要求时，可以采用三级厌氧反应器串联的方式。在本技术的实际应用中，通常选择厌氧生物滤池、UASB、1C、EGSB等厌氧反应器，也可以选择其他厌氧反应器；
[0034]本发明处理系统中的厌氧氨氧化反应器3，依靠微生物的作用实现对氮的去除，其具体实施形式可以以活性污泥状态、生物膜状态实施，其池型可以是长方形的推流式结构，也可以是沟道式结构，也可以采用同时进出水的滗水器形式。厌氧氨氧化池采用主要控制溶解氧，参考控制氧化还原电位(0RP)的运行方式，限制鼓风机对池体中的供养，创造厌氧氨氧化菌群的优势生长条件，使亚硝化细菌可以将部分氨氮氧化为亚硝氮，亚硝氮又与其他氨氮在厌氧氨氧化细菌的作用下转化为氮气，实现总氮的去除。
[0035]本处理系统中的缺氧池和好氧池共同组成了 A/0脱氮系统，通过两级厌氧反应器和厌氧氨氧化反应器的处理后，使A/0系统进水中C/Ν比达到合适比例，利于A/0脱氮系统同时去除水中剩余的C0D、氨氮等，稳定达到出水排放标准。
[0036]本发明处理系统中的厌氧氨氧化反应器，依靠微生物的作用实现对氮的去除，包括厌氧氨氧化反应、短程反硝化反应等，其微生物主要包括厌氧氨氧化菌、自养型反硝化菌和异养型反硝化菌等；在不需要外加碳源的条件下，实现氨氮去除率大于85%，总氮去除率大于80%。厌氧氨氧化反应器通过鼓风机提供氧气，用于亚硝化反应的进行，如将氨氮氧化为亚硝氮等。
[0037]本发明处理系统中的膜组件，采用内置式超滤膜。
[0038]以下介绍本发明的一个实施例:
[0039]垃圾处理厂产生的渗滤液浓度较高，COD达到75000mg/L，TKN达到3000mg/L。由于采用常规工艺处理难度大，成本较高，使用本发明方法和系统进行处理，进水先进入厌氧处理单元，选用两级UASB反应器，COD去除效率分别达到80%、70%，出水COD降低至4500mg/L,使C/N比达到1.5:1。后续厌氧氨氧化单元选用升流式厌氧氨氧化反应器,其进水COD4500mg/L、氨氮3000mg/L，通过鼓风曝气为反应器提供氧气，进行厌氧氨氧化反应，出水氨达到氮450mg/L。后续进入生化反应单元，本单元为A/0工艺，O段选用膜生物反应器，采用微孔曝气方式，使用内置式超滤膜进行固液分离。经过膜生物反应器后，实现出水氨氮小于I Omg/L, TN小于40mg/L，满足《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008》表2要求。系统整体运行稳定，出水效果好，相比传统硝化反硝化脱氮过程，总体电耗降低58%。
[0040]本发明方法中涉及的化学需氧量COD (Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量，是指废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示。
[0041]本发明方法中涉及的污泥停留时间SRT (Sludge Retent1n Time),是指反应池中池微生物细胞的平均停留时间，也就是污泥泥龄。涉及的溶解氧DO (Dissolved Oxygen)，是指空气中的分子态氧溶解在水中，称为溶解氧。氧化还原电位ORP (Oxidat1n-Reduct1nPotential)，是表征介质氧化性或还原性的相对程度。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。
【权利要求】
1.一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)使垃圾渗滤液进入一级厌氧处理反应器，垃圾渗滤液在一级厌氧处理反应器中停留8?12天，使垃圾渗滤液停留时产生的污泥浓度达到为8?13g/L，使一级厌氧处理反应器中污泥停留时间为25?40天，使一级厌氧处理反应器中的溶解氧为0.1?0.5mg/L ； (2)使上述一级处理液进入二级厌氧处理反应器，在一级处理液在二级厌氧处理反应器中停留4?10天，使一级处理液停留时产生的污泥浓度达到为6?12g/L，使二厌氧处理反应器中污泥停留时间为18?35天，使二级厌氧处理反应器中的溶解氧为0.1?0.5mg/L，得到厌氧处理液； (3)使上述厌氧处理液进入厌氧氨氧化反应器中，使厌氧处理液在厌氧氨氧化反应器中产生的污泥浓度达到为3?10g/L，使厌氧氨氧化反应器中污泥停留时间(SRT)为10?35天，向厌氧氨氧化反应器鼓入氧气，使厌氧氨氧化反应器中的溶解氧(DO)值为0.1?0.5mg/L，参考氧化还原电位(ORP)控制在_200mV?50mV，得到去除氮气后的厌氧氨氧化处理液； (4)使厌氧氨氧化处理液进入沉淀池，使厌氧氨氧化处理液在沉淀池中停留1.5-2.5小时，使厌氧氨氧化处理液进行固液分离，得到上清液和厌氧氨氧化污泥，并使其中的厌氧氨氧化污泥返回至厌氧氨氧化反应器中； (5)使步骤(4)的上清液，及步骤￠)中的回流液混合后进入缺氧池，使混合液在缺氧池中停留0.5-1小时,使缺氧池中的溶解氧(DO)值为0.2?1.0mg/L,污泥浓度为3?4.5g/L，得到缺氧处理液； (6)使步骤(5)的缺氧池处理液进入好氧池，缺氧处理液在好氧池中停留时间为1.5-4小时，向好氧池中鼓入氧气，使好氧池中的溶解氧(DO)值为2.5?4.0mg/L,污泥浓度为3?4.5g/L，使好氧池末端处理液回流到缺氧池，回流比为200-400%，在好氧池末端或后部设置超滤膜，使好氧池末端处理液得到固液分离，固液分离后的好氧处理液为处理系统出水。
2.一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于该系统包括:一级厌氧反应器、二级厌氧反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池、缺氧池、好氧池、膜组件和鼓风机；所述的一级厌氧反应器的进口端与来水相连接，一级厌氧反应器的出口端与所述的二级厌氧反应器相连，二级厌氧反应的出口端与所述的厌氧氨氧化反应器的进口端相连接，厌氧氨氧化反应器的出水进入沉淀池，沉淀池的出口端与所述的缺氧池的进口端相连接，缺氧池的出水进入所述的好氧池，好氧池的部分出水通过回流泵送至缺氧池的进口端，好氧池的出水进入膜组件进行固液分离，所述的鼓风机将空气送入厌氧氨氧化反应器和好氧池，以满足厌氧氨氧化反应器和好氧池对氧气的需求。
【文档编号】C02F9/14GK104402170SQ201410616983
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】杜昱, 王俩, 李晓尚, 王明炜, 袁芳, 李召军, 戈东育, 白建刚 申请人:天津市艾德仪环保能源科技发展有限公司, 中环水务建设有限公司