一种城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳一体化装置的制作方法

本实用新型属于环保废水处理领域，特别涉及一种城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳一体化装置。

背景技术：

目前，垃圾转运站作为城镇生活垃圾收运系统中的重要枢纽和必要环节，能够有效减轻城市垃圾填埋场的处理压力和降低垃圾清运成本。而转运站在作业过程中产生的高浓度COD和氨氮的渗滤液容易造成二次污染，这已成为城镇亟待解决的二次污染源。

垃圾转运站渗滤液主要包括垃圾压缩过程中产生的垃圾压滤液，设备、车辆、地面的冲洗水以及职工的生活用水等，具有有机污染物浓度高、成分复杂、水质水量波动大和强烈恶臭等的特点。除北京、上海、广州和深圳等城市建设的大型垃圾转运站配有渗滤液处理设施外，部分城市的垃圾转运站渗滤液经过简单处理便将其纳入城镇污水管道，不利于城镇污水处理厂的稳定运行。绝对大多数垃圾转运站未经任何处理便直接排放至环境中，对环境造成严重污染。而在2008年7月，国家环保部和国家质量监督检疫总局联合发布《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）以代替《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997），排放要求将COD的排放限值由1000 mg/ L降低至100 mg/L，并增加了TN排放限值为40 mg/L以下，TP排放限值为3 mg/L以下，标准的提高迫使渗滤液处理技术急需提标改造。

《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）出台前我国垃圾填埋场渗滤液处理技术主要针对渗滤液高浓度有机污染物的去除，对TN和TP的去除鲜有关注。由于高浓度氨氮对于微生物活性的抑制作用，单纯的生化方法如厌氧-好氧（A/O）生物处理已无法使渗滤液达标排放；随后研发出的前置预处理+生化法组合工艺，也因为较高的投资成本和运行费用以及较差的稳定性等缺点而难以被广泛应用。直至近年来，由于膜技术的应用与发展，使得生化法与膜法的组合工艺成为目前渗滤液处理的最普遍和有效的处理工艺。但是膜工艺在实际运行过程中也存在操作工艺繁琐、负荷要求严格、药剂费用昂贵和膜的更换成本高以及浓缩液污染等问题，高昂的投资建设费用和运行成本，使国内大部分垃圾转运站和填埋场难以承受。

鉴于垃圾转运站渗滤液产生量相对较少、水质变化大、转运站分布分散等特点，同时从国家和行业的可持续发展需求出发，垃圾渗滤液处理工艺必须实现转型升级，迫切需要开发经济高效节能的新型垃圾转运站渗滤液原位快速处理可移动式一体化设备及其处理工艺，强化控碳脱氮除磷，实现转运站渗滤液达标排放。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，并提供一种移动式城镇垃圾转运站渗滤液原位快速高效脱氮除碳一体化装置，降低运行成本，实现垃圾转运站渗滤液达标排放。

本实用新型采用的具体技术方案是：

城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳一体化装置，其特征在于，其包括：UASB、初沉池、反硝化池、一级微氧池、二级微氧池、三级微氧池、四级微氧池、二沉池、混凝池、物化沉淀池、清水池、混凝药剂桶、污泥压滤机和废气处理设施；转运站渗滤液原水依次UASB、初沉池、反硝化池、一级微氧池、二级微氧池、三级微氧池、四级微氧池、二沉池、混凝池、物化沉淀池和清水池相连；UASB顶部设有上清液回流管，回流管另一端通过水泵连接UASB底部；初沉池底部设有污泥回流管，回流管另一端通过水泵连接UASB；四级微氧池底部设有混合液回流管，混合液回流管另一端通过水泵连接一级微氧池；二沉池底部设有污泥回流管，污泥回流管另一端通过水泵连接反硝化池；初沉池、二沉池、物化沉淀池和清水池底部均设有污泥排放管，污泥排放管另一端通过水泵连接污泥压滤机；UASB、初沉池、反硝化池、一级微氧池、二级微氧池、三级微氧池、四级微氧池、二沉池、混凝池、物化沉淀池和清水池顶部均设有废气收集管道与废气处理设施连接。

作为优选，所述的UASB顶部中心位置设有出气口，上部设有两个三相分离器，中部设有圆形弹性填料、透明圆形观察孔和水浴加热装置，底部设有布水装置。

作为优选，所述的反硝化池中部设有圆形弹性填料和pH探头；所述的一级微氧池、二级微氧池、三级微氧池、四级微氧池均设有微孔曝气盘和pH探头。

作为优选，所述的二沉池、物化沉淀池和清水池上部设有污泥截滤网。

作为优选，所述的废气处理设施内部设有多介质催化氧化填料，上部设有喷淋装置，底部设有布气盘。

本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型装置将灵活接口技术、多段微氧曝气技术、高效混凝吸附技术PLC智能控制系统集成到移动式一体化设备中，实现了城镇垃圾转运站渗滤液原位快速高效低耗稳定达标处理。

（2）本实用新型的装置具有废气处理系统和污泥脱水系统，不仅能够实现废水稳定达标排放，而且也能实现废气达标排放，污泥脱水后有利于下一步的无害化、稳定化和资源化处理处置，实现转运站渗滤液污染物的“固液气”达标处理处置，生化和物化的污泥产生量仅为50 kg/d (含水率约为99%)。

（3）本实用新型工艺出水稳定达标、耐冲击负荷、运行费用低和水力停留时间短。垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳处理工艺以“UASB+多段微氧脱氮除碳+混凝”工艺为核心，COD、氨氮、TN和TP去除率分别达到99%、95%、95%和95%以上，出水稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008 ）表2标准。本实用新型工艺抗冲击负荷强，在低温（＜20℃）条件下，UASB的COD去除负荷最高可达7.8 kg/m³•d。本实用新型的整体运行费用小于20元/吨废水，水力停留时间短，整套工艺的水力停留时间仅为11天。

（4）本实用新型工艺的新型脱氮除碳系统处理低C/N比的厌氧沼液具有同步脱氮除碳效率高，稳定性好的优点，在水质水量波动较大的条件下，COD_Cr和总氮去除率仍可分别达到85%和90%以上。

（5）本实用新型采用混凝剂，新型脱氮除碳系统生化出水经高效混凝深度处理后能够实现脱色和强化脱氮除碳去磷，保证工艺最终出水稳定达标排放。混凝剂的COD_Cr去除率为45%-60%，总磷去除率大于95%，色度去除率大于50%，且成本较低。

附图说明

图1为一种城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳一体化装置的结构示意图；

图2为本实用新型的废气处理设施的结构示意图；

图3为一种城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳处理工艺流程图;

图4为本实用新型实施例中处理后各主要污染物稳定运行阶段的去除效果，其中a: COD；b：氨氮；c：TN；d：TP；

图5为不同混凝剂的COD去除效果差异。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本实用新型做进一步详述：

如图1所示，一种城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳一体化装置，包括：膨化型的UASB1、初沉池2、反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7、二沉池8、混凝池9、物化沉淀池10、清水池11、混凝药剂桶12、污泥压滤机和废气处理设施14。转运站渗滤液原水出口依次与UASB1、初沉池2、反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7、二沉池8、混凝池9、物化沉淀池10和清水池11相连。反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7组成了一个多段微氧生化系统，对污水中的污染物进行高效去除。UASB1顶部中心位置设有出气口15，上部设有两个三相分离器16，中部设有圆形弹性填料17、透明圆形观察孔18和水浴加热装置19，底部设有布水装置20。UASB1顶部设有上清液回流管，回流管另一端通过水泵连接UASB1底部；初沉池2底部设有污泥回流管，回流管另一端通过水泵连接UASB1；四级微氧池7底部设有混合液回流管，混合液回流管另一端通过水泵连接一级微氧池4；二沉池8底部设有污泥回流管，污泥回流管另一端通过水泵连接反硝化池3。反硝化池3中部设有圆形弹性填料17和pH探头；所述的一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7均设有微孔曝气盘21和pH探头。初沉池2、二沉池8、物化沉淀池10和清水池11底部均设有污泥排放管，污泥排放管另一端通过水泵连接污泥压滤机；UASB1、初沉池2、反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7、二沉池8、混凝池9、物化沉淀池10和清水池11顶部均设有废气收集管道与废气处理设施14连接。二沉池8、物化沉淀池10和清水池11上部设有污泥截滤网22，对出水中的污泥进行拦截。废气处理设施14内部设有多介质催化氧化填料23，上部设有喷淋装置24，底部设有布气盘25。多介质催化氧化填料的具体类型可以根据废气的成分和性质进行合理选择。

基于上述装置，一种使用所述装置的城镇垃圾转运站渗滤液原位脱氮除碳处理工艺，包括以下步骤：

1) 转运站渗滤液首先进入UASB1进行水解酸化和厌氧产沼，USAB1顶部上清液回流UASB1底部，回流比为100%-200%，回流时间为24 h；

2) 经步骤1）处理后的低C/N厌氧沼液流经初沉池2，初沉池2底部污泥定时泵入UASB1系统以补充流失的污泥，以保证UASB的脱氮微生物活性，维持平均COD去除负荷在5kg/m³·d以上；经过初步沉淀后上清液依次流经反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7；同时，四级微氧池7的混合液回流至一级微氧池4；通过在线溶氧仪控制反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6和四级微氧池7的溶解氧浓度为0 mg/L左右，令供氧量与耗氧量达到平衡状态，为厌氧氨氧化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、聚糖菌和聚磷菌等微生物进行控碳脱氮除磷过程提供最佳生境；四级微氧池7出水进入二沉池8泥水分离，二沉池8底部部分污泥回流至反硝化池3，剩余污泥定期排放；

3）步骤2）中二沉池8泥水分离后的上清液排入混凝池9，往混凝池9内加入混凝剂，通过曝气方式与废水混合均匀进行深度控碳脱氮除磷，再经物化沉淀池10进行泥水分离，物化沉淀池10底部污泥定期排放；

4）步骤3）物化沉淀池10中上清液进入清水池11，停留一定时间后，出水达标排放。

装置在运行过程中会在各阶段产生一定的废气和污泥，因此可以进一步对整个工艺中产生的污泥和废气进行处理。步骤2）、步骤3）和步骤4）中的二沉池8、物化沉淀池10和清水池11底部污泥通过污泥排放管定期排放至污泥压滤机，压滤脱水后外运处置。步骤1）、步骤2）、步骤3）和步骤4）中UASB1、初沉池2、反硝化池3、一级微氧池4、二级微氧池5、三级微氧池6、四级微氧池7、二沉池8、混凝池9、物化沉淀池10、清水池11产生的废气进入废气处理设施14处理后达标排放。

实施例

下面以杭州某镇垃圾转运站渗滤液处理过程为例，利用上述装置和工艺对转运站渗滤液进行处理，原水水质状况如表1所示：

工艺方法的具体流程如图2，装置和处理工艺如前所述，而部分具体参数如下：每天将1.5吨垃圾转运站渗滤液原水通过水泵泵入UASB进行厌氧发酵反应，同时顶部上清液回流UASB底部，回流比为100%-200%，回流时间为24 h。厌氧发酵过程中产生的废气经过收集、利用废气处理设施处理后达标排放。在UASB反应器反应3.2天后COD浓度可降低至4000-5000 mg/L。厌氧反应结束后将厌氧沼液自流至初沉池中，初沉池底部污泥定时泵入UASB系统以补充流失的污泥，然后废水依次流经反硝化池、一级微氧池、二级微氧池、三级微氧池、四级微氧池、二沉池。

四级微氧池的混合液回流至一级微氧池，回流时间为24 h；二沉池部分污泥回流至反硝化池，回流时间为24 h。通过在线pH计、在线溶氧仪和PLC智能控制整套装置的运行。稳定运行期间，新型脱氮除碳系统的出水COD浓度为200 mg/L左右，出水氨氮浓度小于25 mg/L，出水总氮浓度小于40 mg/L，出水总磷浓度小于5 mg/L，相应的去除率可分别达到95%，99%，94%和92%，具体运行水质效果见图4。

二沉池上清液通过自流作用连续进入混凝池，混凝剂通过计量泵泵入混凝池内，通过曝气方式进行混合，反应后出水进入物化沉淀池进行泥水分离，上清液流入清水池后达标排放。二沉池、物化沉淀池和清水池上部设有污泥截滤网，可防止污泥过度流失。初沉池、二沉池、物化沉淀池和清水池底部污泥定期排放至污泥压滤机，压滤脱水后污泥含水率可达到85%，外运处置。混凝剂采用PFS，其效果和聚合氯化铁十分接近，但PFS的成本要比聚合氯化铁低400-500元/吨。而PAC和碱式PAC的效果也十分类似，但是效果都不太理想，最高去除率都低于60%，更有甚者碱式PAC的添加量提高至2g/L，COD去除率反而下降，而且它们对于色度的去除效果也差强人意。如果以50%的COD去除率为目标，以PAC、碱式PAC、聚合氯化铁和PFS作为混凝剂的成本分别为1.82元、1.32元、1.28元和1.25元，图5的结果表明PFS在相同COD去除效果的条件下，其成本最低，故本实用新型处理工艺中选用PFS作混凝剂。

在混凝池中可实现深度脱氮除磷和脱色控碳，COD去除率达到50%左右，总氮去除率为10%左右，总磷去除率大于95%。本实用新型工艺的最后出水COD≤100 mg/L，氨氮≤10 mg/L，总氮≤30 mg/L，总磷≤0.5 mg/L，可稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008 ）表2标准的排放要求，整体运行成本小于20元/吨废水。

该工艺对上述废水的具体处理效果如下表：

表2垃圾转运站渗滤液处理工艺的进出水水质情况

由此可见，本实用新型的装置及工艺对城镇垃圾转运站渗滤液的处理效率较高，成本较低，与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。