一种垃圾渗滤液处理工艺系统和方法与流程

本发明涉及一种垃圾渗滤液处理工艺系统和方法，属于渗滤液处理技术领域。

背景技术：

我国城镇垃圾的数量逐年递增，若不进行妥善处置，很可能会存在垃圾围城的隐患。目前垃圾处置的方式有填埋、堆肥及焚烧等，其中填埋是我国垃圾处理的主要方式。垃圾填埋场的渗滤液是填埋场产生的主要污染，主要来自以下三个方面：(1)填埋场内的自然降雨和径流；(2)垃圾自身原有的含水；(3)由于微生物的厌氧发酵产生的水分。

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，其中含有致癌物、促癌物、辅致癌物的苯环等有机物和环境优先污染物“黑名单”上的二十多种有毒有害污染物，其水分复杂，水质和水量的波动性大，因此，妥善处理好垃圾填埋过程中产生的渗滤液，消除垃圾渗滤液对环境的影响是防止二次污染最重要的措施。

目前工程应用比较多的填埋场垃圾渗滤液处理技术有“预处理+mbr+纳滤/反渗透”或“预处理+两级dtro”等，但是膜技术存在不可避免的缺陷，都会产生膜的浓缩液，若要达标排放，仍需要进一步地处理，这将会增加经济负担。随着填埋时间的增加，垃圾渗滤液的水质情况在早期、中期、晚期会有很大的差异，因此采用单独的物化或生化技术较难满足排放标准。

随着垃圾填埋场的建设，渗滤液处理技术也在不断探索与发展，寻求一种经济合理，适应我国垃圾渗滤液处理的工艺对满足国家排放标准及推动我国垃圾填埋场的技术发展具有重要的意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，提供一种垃圾渗滤液处理工艺系统与方法，该方法经济、高效并能够有效处理不同阶段的垃圾渗滤液且均能稳定达到排放标准。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种垃圾渗滤液处理方法，包括如下步骤：

(1)、先对垃圾渗滤液进行预处理，调节水量、水质；获得预处理废水；

(2)、将预处理废水中的ph值调节至5.0-6.0，然后加入混凝剂混合反应，获得混凝处理废水；

(3)、对混凝处理废水在超声的辅助下进行三维电极-电fenton耦合处理获得电解废水，所述三维电极中阳极采用不锈钢板，阴极采用石墨板，填料为铁碳颗粒；

(4)、将电解废水的ph调整为6.8～7.2，然后进行a/o生化处理，获得生化处理废水，

(5)、将生化处理废水经三维电解进一步氧化、紫外消毒即获得处理出水。

在本发明中，所处理的垃圾渗滤液的cod值为2000-12000mg/l；nh3-n值为200-5000mg/l。

优选的方案，所述步骤1中，垃圾渗滤液在调节池中进行预处理，通过液位计调节垃圾渗滤液在调节池中的水量为0-60l/h。

优选的方案，所述步骤1中，通过搅拌将调节池中的垃圾渗滤液混合均匀，调节水质。通过将垃圾渗滤液混合均匀后，可以实现水质均化。

优选的方案，所述步骤2中混凝剂由有机混凝剂与无机混凝剂的组成，其中有机混凝剂为聚丙烯酰胺，无机混凝剂选自氯化铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的至少一种。

在本发明的技术方案中，以有机混凝剂聚丙烯酰胺作为助凝剂，以无机混凝剂作为混凝剂，在有机、无机混凝剂的协同作用下，可以获得更为优异的混凝效果。

优选的方案，所述步骤2中，所述有机混凝剂在预处理废水中的质量浓度为0.8-1.2mg/l，所述无机混凝剂在预处理废水中的质量浓度为0.5-3.0g/l。

优选的方案，所述步骤2中，反应时间为30-45min；

优选的方案，所述步骤3中，三维电极-电fenton耦合处理的电压为10-30v、极板间距为8cm-10cm。

在本发明中，所述的铁碳颗粒可以选用现有技术中的市售的经高温处理的铁碳颗粒。

优选的方案，所述铁碳颗粒中，铁碳质量比为：2～3:1。

优选的方案，所述步骤3中在超声的辅助下进行三维电极-电fenton耦合处理，所述超声的频率为20-25khz，超声的功率为400-500w，超声的时间为1-2h。

通过在三维电极-电fenton耦合处理过程中进行超声可以进一步的防止含铁碳的颗粒表面的氧化物或氢氧化物，缓解铁的钝化，提高ph的适应性，因此在进行三维电极-电fenton耦合处理过程中无需进行ph调节。

优选的方案，所述步骤3中，三维电极-电fenton耦合处理过程中，通过在阴极进行曝气，原位生成h2o2，所述曝气量为500-2000l/h。

在发明的技术方案中，采用常规现有的铁碳填料，结合本发明的超声辅助，且通过曝气的方式原位形成，即可以实现垃圾渗滤液的nh3-n与cod的大幅降低，且可解决垃圾渗滤液出水色度的问题，实现垃圾渗滤液的可生化性。这样可以有效的控制本发明的处理成本。

当然由于本发明所采用的是三维电极的工艺，如果所面临的是高难度处理的含大量有机污染物的废水，则可以进一步引入铁盐、铜盐等加强微电解，同时进一步引入tio2/活性碳复合材料、tio2纳米粒子作为光催化剂，进一步的加强三维电极-电fenton耦合处理过程的效果。

优选的方案，所述步骤3中a/o生化处理处理过程中，先进行缺氧反应，再进行好氧反应；所述缺氧反应在缺氧池中进行；所述好氧反应在好氧池中进行，好氧池中加入复合硝化菌和mbbr填料，所述复合硝化菌在电解废水中质量浓度为1-3g/l，所述mbbr填料的填充率为缺氧池容量的30-50％；所述mbbr填料的材质为聚丙烯，所述好氧池在生化处理过程中，持续曝气，曝气流量为400-600l/h。

优选的方案，所述步骤2、步骤3、步骤4中产生的污泥沉淀经过浓缩后运至填埋场。

优选的方案，所述步骤5中，三维电解所用阳极采用不锈钢板，阴极采用石墨板，填料为铁碳颗粒；所述三维电解所用电压为10-30v、极板间距为8cm-10cm；铁碳质量比为2～3:1。

本发明一种垃圾渗滤液处理工艺系统，包括对垃圾渗滤液进行预处理的调节池、将预处理废水进行混凝处理的混凝沉淀池、将混凝处理废水进行三维电极-电fenton耦合处理的三维电解池、对电解废水进行生化处理的a/o生化池、对生化处理废水进一步氧化的三维电解槽；还包括对污泥浓缩的污泥浓缩池，

所述调节池、混凝沉淀池、三维电解池、a/o生化池、三维电解槽依次连接；

所述污泥浓缩池同时与混凝沉淀池、三维电解池、a/o生化池、沉淀池相连。

本发明一种垃圾渗滤液处理工艺系统，所述a/o生化池由缺氧池与好氧池、沉淀池组成。

本发明一种垃圾渗滤液处理工艺系统，还包括多个曝气装置，所述一部分曝气装置与所述好氧池的内侧壁连接，所述另一部分曝气装置与所述三维电解池阴极侧壁和底部相连。

本发明一种垃圾渗滤液处理工艺系统，所述三维电解池设有超声系统，超声探头插入三维电解池水面下30-40mm。

本发明上述的垃圾渗滤液处理方法即利用本发明提供的垃圾渗滤液处理工艺系统，(1)垃圾渗滤液自流入调节池进行预处理，在调节池中通过调节水量、水质实现水质均化，并降解部分的cod和氨氮；(2)预处理废水自流入混凝沉淀池中，先将废水的ph值调整到5.0-6.0，加入混凝剂混合均匀后沉淀，可有效去除渗滤液中cod、ss、重金属及色度等；(3)混凝处理水自流入三维电解池，对废水中的有机污染物进行氧化反应。三维电解设备中的填料由铁碳颗粒组成，产生的fe²⁺和加入的h2o2组成芬顿试剂，生成的·oh自由基可以将废水中的有机污染物进行氧化还原。反应后的废水中难降解有机物以及氨氮被有效降解，同时废水的可生化性也有了较大的提高；(4)将电解废水ph值调整到7.0，使之适合生化处理，然后废水自流入a/o生化系统，通过生化系统内设置的生物填料的强化削减作用，废水中的cod得到充分降解；并定向投加高效复合硝化菌，废水中的氨氮绝大部分转化为亚硝酸盐或硝酸盐，然后通过缺氧反硝化作用使亚硝酸盐或硝酸盐变成氮气，氨氮、总氮均得到有效去除；(5)在生化系统后设置三维电解作为深度处理措施。沉淀池出水被泵入三维电解槽进行氧化反应，出水经紫外消毒后各项指标均能保证达标到排放标准。混凝沉淀、三维电解及a/o生化系统产生的剩余污泥被收集至污泥浓缩池，最后在运回至填埋场。整个处理工艺基本不产生二次污染。

本发明的有益效果：

本发明采用物化法与生化法协同处理垃圾渗滤液，填埋初期，渗滤液可生化性较好，优先考虑生化法，因为生化法成本低、处理量大，但渗滤液中含有大量难降解物质和毒性物质，生化处理出水仍不能达标，需要其他工艺(如物化工艺)对其进一步处；当填埋超过5年后，渗滤液的可生化性变差，应考虑物化法。因为物化法不受水质水量变化，且出水稳定.但物化法成本较高.所以一般作为前处理或后处理工艺。配合生化法处理，前处理工艺可提高渗滤液的可生化性。后处理工艺可去除渗滤液中难降解物质和毒性物质。可见，针对不同阶段渗滤液的水质情况，生化法和物化法联合处理垃圾渗滤液的效果较好。因此本发明的处理工艺能够经济、高效并能够有效处理不同阶段的垃圾渗滤液且均能稳定达到排放标准。

本发明的工艺可以用于垃圾渗滤液的处理，也可用于其它难降解有机物、高氨氮废水的处理，且无二次污染产生。混凝沉淀过程可以有效除去垃圾渗滤液中的部分cod、重金属离子、ss等。三维电解池以铁碳为填料，铁可以使用铁屑，实现资源化利用，产生的fe²⁺和加入的h2o2组成芬顿试剂，生成的羟基自由基可以将废水中的有机污染物进行氧化还原；同时引入超声装置产生超声波，消除部分存在铁碳表面的氧化物或氢氧化物，缓解铁的钝化，加快难降解有机物的降解及氨氮、总氮的去除，减轻后续生化处理的负荷。本工艺可以使垃圾渗滤液稳定达标排放。

本发明的工艺进行混凝处理后，先进行三维电解-芬顿预处理不仅提高了渗滤液处理系统整体的抗冲击能力，还提高了后续生化反应的可生化性；三维电解-芬顿深度氧化解决了出水色度的问题，为后续处理奠定基础，提高了达标稳定性、可靠性；同时，三维电解、超声及电芬顿氧化有协同作用，有利于垃圾渗滤液中的nh3-n与cod的去除；同时在缺氧池/好氧池(a/o)中投加mbbr填料，形成泥-膜复合体系，加强了微生物的富集，提高了难降解有机物及总氮的去除效率。

本发明的工艺简单，虽然所采用的都是常规的工艺操作，但是通过合理的组合、且对一些工艺细节进行改进，使得本发明可以高效、低成本的处理不同阶段的垃圾渗滤液。

附图说明

图1为本发明一种垃圾渗滤液处理工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明的垃圾渗滤液工艺系统，包括依次连连的调节池、混凝沉淀池、三维电解池、a/o生化池、沉淀池、三维电解槽；还包活污泥浓缩池，所述污泥浓缩池同时与混凝沉淀池、三维电解池、a/o生化池、沉淀池相连。

进一步的，本发明的垃圾渗滤液的处理方法，包活以下几中实施方式：

实施例1

(1)垃圾渗滤液(cod值为10000，氨氮值为700)自流入调节池，在调节池中通过液位计控制水量50l/h，加入搅拌装置实现水质均化，可降解部分的cod和氨氮；

(2)调节池废水自流入混凝沉淀池中，先将废水的ph值调整到5.5，加入混凝剂为聚合氯化铝，其投加量为2.5g/l；助凝剂为聚丙烯酰胺，其投加量为1.0mg/l，混合均匀后沉淀；

(3)混凝沉淀出水自流入三维电解池，对废水中的有机污染物进行氧化反应。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为10cm，电压为12v。铁碳填料中铁碳质量比为2:1。此外，在三维电解池中加入超声装置，超声探头位于液面35mm，功率为500w。

(4)三维电解池出水通过自流进入a/o生化系统，先流入缺氧池，再从缺氧池流入好氧池，然后从好氧池流入二沉池，在二沉池产生的污泥进入污泥浓缩池。所在好氧池中加入的生物填料是mbbr填料，填充率为池容的40％，填料的材质为聚丙烯；所加入的复合硝化菌选择市售购买，投加量为3g/l。

(5)在生化系统后设置三维电解作为深度处理措施。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为10cm，电压为12v。铁碳填料中铁碳质量比为2:1。沉淀池出水被泵入三维电解槽进行氧化反应，出水经紫外消毒后达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表1实施例1垃圾渗滤液的处理结果

实施例2

(1)垃圾渗滤液(cod值为5500，氨氮值为1000)自流入调节池，在调节池中通过液位计控制水量为50l/h，加入搅拌装置实现水质均化，可降解部分的cod和氨氮；

(2)调节池废水自流入混凝沉淀池中，先将废水的ph值调整到5.5，加入混凝剂为聚合氯化铝，其投加量为2.0g/l；助凝剂为聚丙烯酰胺，其投加量为0.8mg/l，混合均匀后沉淀；

(3)混凝沉淀出水自流入三维电解池，对废水中的有机污染物进行氧化反应。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为8cm，电压为12v。铁碳填料中铁碳质量比为3:1。此外，在三维电解池中加入超声装置，超声探头位于液面30mm，功率为400w。

(4)三维电解池出水通过自流进入a/o生化系统，先流入缺氧池，再从缺氧池流入好氧池，然后从好氧池流入二沉池，在二沉池产生的污泥进入污泥浓缩池。所在好氧池中加入的生物填料是mbbr填料，填充率为池容的35％，填料的材质为聚丙烯；所加入的复合硝化菌选择市售购买，投加量为2g/l。

(5)在生化系统后设置三维电解作为深度处理措施。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为8cm，电压为12v。铁碳填料中铁碳质量比为3:1。沉淀池出水被泵入三维电解槽进行氧化反应，出水经紫外消毒后达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表2实施例2垃圾渗滤液的处理结果

实施例3

(1)垃圾渗滤液(cod值为2850，氨氮值为1560)自流入调节池，在调节池中通过液位计控制水量为50l/h，加入搅拌装置实现水质均化，可降解部分的cod和氨氮；

(2)调节池废水自流入混凝沉淀池中，先将废水的ph值调整到5.5，加入混凝剂为聚合氯化铝，其投加量为1.0g/l；助凝剂为聚丙烯酰胺，其投加量为0.8mg/l，混合均匀后沉淀；

(3)混凝沉淀出水自流入三维电解池，对废水中的有机污染物进行氧化反应。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为8cm，电压为10v。铁碳填料中铁碳质量比为2:1。此外，在三维电解池中加入超声装置，超声探头位于液面40mm，功率为400w。

(4)三维电解池出水通过自流进入a/o生化系统，先流入缺氧池，再从缺氧池流入好氧池，然后从好氧池流入二沉池，在二沉池产生的污泥进入污泥浓缩池。所在好氧池中加入的生物填料是mbbr填料，填充率为池容的30％，填料的材质为聚丙烯；所加入的复合硝化菌选择市售购买，投加量为2g/l。

(5)在生化系统后设置三维电解作为深度处理措施。三维电解装置中电极是用不锈钢为阳极，石墨为阴极，电极之间的间距为8cm，电压为10v。铁碳填料中铁碳质量比为2:1。沉淀池出水被泵入三维电解槽进行氧化反应，出水经紫外消毒后达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表3实施例3垃圾渗滤液的处理结果

对比例1

该对比例的工艺条件与实施例1相同，仅是调节池出来的调节池废水先自流入三维电解池，然后三维电解池的出水再自流入混凝沉淀池。

经检测，最终出水经紫外消毒后未达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表4对比例1垃圾渗滤液的处理结果

对比例2

该对比例的其他工艺条件与实施例1相同，仅是在进行三维电极-电fenton耦合处理过程中，未进行超声。

经检测，最终出水经紫外消毒后未达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表5对比例2垃圾渗滤液的处理结果

对比例3

该对比例的其他工艺条件与实施例1相同，仅是预处理废水(进入混凝池中的废水)中的ph值调节至3.5；

经检测，最终出水经紫外消毒后未达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)直接达标出水。

表6对比例3垃圾渗滤液的处理结果