垃圾填埋场中后期渗滤液的全量处理系统和方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及垃圾中转站渗滤液等高难有机废水的全量处理系统及方法。


背景技术：

2.我国至今已在大中城市建成了大量生活垃圾卫生填埋场，随着城市的发展和人们对居住环境要求的提高，垃圾填埋在垃圾处理处置中占比不断下降而垃圾焚烧占比不断上升，一些大中城市的原生垃圾已经不进入填埋场填埋。因此，垃圾填埋场新鲜垃圾逐渐减少而使渗滤液表现出中后期特征，该特征为b/c比特别低，而难降解cod和氨氮特别高，且c/n比严重失衡。
3.目前垃圾填埋场中后期渗滤液处理工艺一般采用mbr(a/o-a/o)生化+膜浓缩+蒸发的工艺路线或dtro+蒸发的工艺路线，以上工艺虽有较好的污染物去除效果，但仍存在诸多不足：c/n比失衡导致生化脱氮所加碳源过多、难降解cod高导致nf或ro膜堵塞严重，产水率降低，后段蒸发设备因为有机物高而导致不能出盐及换热系统堵塞严重等诸多问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述问题之一，本发明提供了一种垃圾填埋场中后期渗滤液的全量处理系统，包括预处理反应槽、一级mbr生化反应池、stro膜装置、湿式氧化反应塔和二级mbr生化反应池；
5.其中，所述一级mbr生化反应池分别与所述预处理反应槽、所述stro膜装置相连，所述湿式氧化反应塔分别与所述stro膜装置、所述二级mbr生化反应池相连；
6.所述一级mbr生化反应池包括一级厌氧池、一级好氧池和一级mbr超滤膜组件，所述二级mbr生化反应池包括二级厌氧池、二级好氧池和二级mbr超滤膜组件，所述一级好氧池分别与所述一级厌氧池、所述一级mbr超滤膜组件相连，所述二级好氧池分别与所述二级厌氧池、所述二级mbr超滤膜组件相连。
7.在本发明的一些实施例中，所述的全量处理系统还包括鼓风机，所述鼓风机分别与所述一级mbr生化反应池、所述二级mbr生化反应池相连。
8.在本发明的一些实施例中，所述的全量处理系统还包括纯氧制气装置，所述纯氧制气装置与所述湿式氧化反应塔相连。
9.在本发明的一些实施例中，所述的全量处理系统还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器分别与所述纯氧制气装置、所述湿式氧化反应塔相连。
10.在本发明的一些实施例中，所述湿式氧化反应塔包括相连的第一段反应塔和第二段反应塔，所述第一段反应塔、所述第二段反应塔分别与所述stro膜装置、所述二级mbr生化反应池相连。
11.在本发明的一些实施例中，所述第一段反应塔、所述第二段反应塔中的催化剂包括可溶性过渡金属盐、负载型贵金属催化剂和稀土金属助剂中的一种或多种。
12.在本发明的一些实施例中，所述可溶性过渡金属盐的过渡金属选自ti、cu、fe、ni、co、zn、mn中的一种或多种；
13.所述负载型贵金属催化剂的活性组分选自pt、ru、rh、pd、ir、au中的一种或多种；
14.所述稀土金属助剂选自la、ce、pr、nd、sm、eu中的一种或多种。
15.本发明还提供了一种采用上述全量处理系统处理垃圾填埋场中后期渗滤液的方法，包括：
16.将所述垃圾填埋场中后期渗滤液送入所述预处理反应槽中进行预处理，获得第一产水和污泥；
17.将所述第一产水送入所述一级mbr生化反应池中依次进行厌氧处理和好氧处理，获得第二产水；
18.将所述第二产水送入所述stro膜装置中进行处理，获得第三产水和浓缩液；
19.将所述浓缩液送入所述湿式氧化反应塔中进行反应，获得第四产水；
20.将所述第四产水送入所述二级mbr生化反应池依次进行厌氧处理和好氧处理，获得第五产水；
21.将所述第三产水和所述第五产水合并后排放；以及
22.排放所述污泥。
23.在本发明的一些实施例中，所述预处理包括混凝沉淀处理和/或机械过滤处理；
24.将所述第一产水送入所述一级mbr生化反应池中依次进行厌氧处理和好氧处理包括：
25.控制所述一级厌氧池的do浓度在0.5mg/l以下；以及
26.控制所述一级好氧池的do浓度控制在4mg/l以下、cod负荷在10kg/m3·
d以上、mlvss在8000mg/l以上；并且
27.将所述第四产水送入所述二级mbr生化反应池中依次进行厌氧处理和好氧处理包括：
28.控制所述二级厌氧池的do浓度在0.5mg/l以下；以及
29.控制所述二级好氧池的do浓度控制在2-4mg/l、cod负荷在8kg/m3·
d以上、mlvss在6000mg/l以上。
30.在本发明的一些实施例中，所述的方法还包括：
31.采用所述第三产水将所述第四产水稀释至tds15000mg/l以下后，再将所述第五产水送入所述二级mbr生化反应池中；和/或
32.将所述第一产水送入所述stro膜装置中进行处理，使得所述浓缩液的cod在20000mg/l以上。
33.本发明采用采用生化、膜过滤、高级氧化组合技术联用，集成了各种生化处理和物化处理的优势，充分利用各工艺段的资源能源整合成一个统一体，有效降低系统运行费用，并将高盐、高难降解cod和高氨氮的垃圾填埋场中后期渗滤液处理至达标排放要求。
34.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
35.图1为本发明一实施例提供的垃圾填埋场中后期渗滤液的全量处理系统的结构示意图。
具体实施方式
36.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.除特别指出，本发明提供的技术方案中所用试剂、材料、仪器均可由常规渠道或市场购得。
41.图1示出了本发明一实施例提供的全量处理系统100，包括预处理反应槽10、一级mbr(membrane bio-reactor)生化反应池20、stro膜(碟管式反渗透膜)装置30、湿式氧化反应塔40和二级mbr生化反应池50。
42.其中，一级mbr生化反应池20包括一级厌氧池21、一级好氧池22和一级mbr超滤膜组件23，二级mbr生化反应池50包括二级厌氧池51、二级好氧池52和二级mbr超滤膜组件53。其中，一级好氧池22分别与一级厌氧池21、一级mbr超滤膜组件23相连，二级好氧池52分别与二级厌氧池51、二级mbr超滤膜组件53相连。
43.本实施例中，预处理反应槽10分别与一级厌氧池21、stro膜装置30相连。
44.可选地，本发明的预处理反应槽10一般采用混凝沉淀处理或机械过滤方式。主要是去除悬浮物及少量的cod(化学需氧量)和有机氮。预处理反应槽10可包含pac(聚合氯化
铝)或pfs(聚合硫酸铁)混凝搅拌池、pam(聚丙烯酰胺)反应池，配备搅拌机、加药和排泥系统，pam反应池出水进入沉淀池进行泥水分离，沉淀池型式为竖式沉淀池或斜板沉淀池或相似功能的沉淀池。
45.一级mbr生化反应池20、二级mbr生化反应池50采用厌氧和好氧结合的生化系统。通过厌氧/好氧池中微生物的生化作用去除掉废水中ss(悬浮物)、bod(生化需氧量)、有机氮、nh
3-n、no
3-n、重金属等，有效改善有机废水的硬度、色度、浊度。系统充分利用垃圾填埋场原有的bod物质，作为脱氮系统的反硝化碳源，不额外增加碳源。其中，一级好氧池22中的混合液和污泥会回流至一级厌氧池21中，二级好氧池52中的混合液和污泥会回流至二级厌氧池51中。
46.本实施例中，一级mbr生化系统20的超滤出水进入stro膜装置30中。该stro膜装置为网管式反渗透膜，能将难降解cod和tn进行截留。stro膜具有两大特殊的优点：即开放式流道和卷式膜组件设计，对进水ss和cod比普通ro膜要求低得多，能大大降低反渗透膜组件中常见的污堵和结垢，产水率可达80％以上，截留率可达99.8％以上。经过stro膜处理后产水可以达到严苛的水质排放要求。
47.本实施例中，湿式氧化反应塔40包括相连的第一段反应塔41和第二段反应塔42。其中，第一段反应塔41、第二段反应塔42分别与stro膜装置30、二级厌氧池51相连。stro膜装置30的浓缩液进入湿式氧化反应塔40。根据渗滤液膜浓缩液中所含难降解有机物的难降解程度，可采用一个反应塔或两个反应塔串联而成。有机物难降解程度适中时，仅采用一个反应塔，所使用氧化剂也仅为氧气；有机物难降解程度较高时，采用两个反应塔串联。第一段反应塔41所使用氧化剂为氧气，第二段反应塔42所使用氧化剂为臭氧。
48.第一段反应塔41、第二段反应塔42中的催化剂包括可溶性过渡金属盐、负载型贵金属催化剂和稀土金属助剂中的一种或多种。可溶性过渡金属盐的过渡金属选自ti、cu、fe、ni、co、zn、mn中的一种或多种。负载型贵金属催化剂的活性组分选自pt、ru、rh、pd、ir、au中的一种或多种。稀土金属助剂选自la、ce、pr、nd、sm、eu中的一种或多种。
49.湿式氧化反应塔40能将浓缩液中大部分cod和总氮进行分解，cod去除率90％以上，总氮去除率90％以上，剩余有机物(cod)也被氧化降解成易生物降解的小分子有机物。
50.为使湿式氧化反应塔40中有机物分解产热本身能维持反应罐内温度稳定而不需额外加热，系统进水即stro膜装置30的浓缩液的cod需保证在20000mg/l以上。可选地，通过将前述的预处理反应槽10的出水部分或全部进入stro膜装置30中进行浓缩，从而调节浓缩液的cod值。
51.本实施例中，全量处理系统100还包括鼓风机60，鼓风机60分别与一级mbr生化反应池20、二级mbr生化反应池50相连，其为一级mbr生化反应池20、二级mbr生化反应池50提供空气。
52.本实施例中，全量处理系统100还包括纯氧制气装置70和臭氧发生器80，纯氧制气装置70与湿式氧化反应塔40相连，臭氧发生器80分别与纯氧制气装置70、湿式氧化反应塔40相连，分别与湿式氧化反应塔40提供氧气和臭氧。
53.纯氧制气装置70包括依次连通的空压机71、冷干机72、制氧机73、储气罐74，空压机将空气压缩后运送到冷干机中干燥，之后再经过分子筛制氧机制成纯度90％以上氧气后储存在储气罐中。
54.本实施例中，当湿式氧化反应塔80需要供应臭氧时，将纯氧制气装置70中储气罐的氧气输送到臭氧发生器80，臭氧发生器80采用氧气源臭氧发生器，利用氧气进行高压放电合成臭氧，臭氧浓度可为150-160g/(n)m3，氧化能力更强。臭氧发生器80还配套设置冷水机或板式换热器(需冷却水源，图中未示出)，用于为臭氧发生器80降温。
55.本发明进一步提供了采用上述全量处理系统处理垃圾填埋场中后期渗滤液的方法，包括：
56.s1:将垃圾填埋场中后期渗滤液送入预处理反应槽中进行预处理，获得第一产水和污泥；
57.s2:将第一产水送入一级mbr生化反应池中依次进行厌氧处理和好氧处理，获得第二产水；
58.s3:将第二产水送入stro膜装置中进行处理，获得第三产水和浓缩液；
59.s4:将浓缩液送入湿式氧化反应塔中进行反应，获得第四产水；
60.s5:将第四产水送入二级mbr生化反应池依次进行厌氧处理和好氧处理，获得第五产水；
61.s6:将第三产水和第五产水合并后排放；以及
62.s7:排放污泥。
63.垃圾填埋场中后期渗滤液的cod
cr
约6000-12000mg/l，b/c(bod/cod)比《0.4，nh
3-n1000-3500mg/l，tn(总氮)1200-4000mg/l，tds(溶解性总固体)8000-15000mg/l。
64.可选地，具体工艺如下：
65.渗滤液首先进入预处理反应槽，一般采用混凝沉淀处理或机械过滤方式，主要是去除悬浮物及少量的cod和有机氮。
66.预处理反应槽的沉淀池上清液(即第一产水)进入一级mbr生化反应池，采用缺氧和好氧相结合。先进入一级厌氧池中，控制反硝化池的do浓度在0.5mg/l以下。之后流入一级好氧池，do(溶氧量)浓度控制在4mg/l以下，cod负荷为10kg/m3·
d以上，mlvss(混合液挥发性悬浮固体浓度)为8000mg/l以上。一级好氧池还有混合液和污泥内回流至一级厌氧池中。通过缺氧/好氧池中微生物的生化作用去除掉废水中ss、bod、有机氮、nh
3-n、no
3-n、重金属等，有效改善有机废水的硬度、色度、浊度。系统充分利用垃圾填埋场原有的bod物质，作为脱氮系统的反硝化碳源，不额外增加碳源。因此，本发明也适合于现有采用生化法的垃圾填埋场中后期渗滤液处理设施的改造工程。
67.一级mbr生化反应池的超滤膜出水(即第二产水)的cod
cr
1500-3000mg/l，b/c比《0.15，nh
3-n 50-200mg/l，tn200-1000mg/l，tds7000-14000mg/l。
68.一级mbr生化反应池的超滤膜出水进入stro膜装置，将难降解cod和tn进行截留。经过stro膜处理后产水可以达到严苛的水质排放要求。同时，为使后续湿式氧化反应塔中有机物分解产热本身能维持反应罐内温度稳定而不需额外加热，通过将前述的预处理反应槽出水部分或全部进入stro膜装置进行浓缩，调配后stro膜装置浓缩液cod在20000mg/l以上，nh
3-n 400-2000mg/l，tn1500-6000mg/l，tds35000-75000mg/l。
69.stro膜装置浓缩液进入湿式氧化反应塔，湿式氧化反应塔反应温度为150-250℃，反应压力为1-8mpa，反应时间为1-3h。为使湿式氧化反应塔中有机物分解产热本身能维持反应罐内温度稳定而不需额外加热，系统进水即stro膜装置的浓缩液的cod需保证在
20000mg/l以上。湿式氧化反应塔能将浓缩液中大部分cod和总氮进行分解，cod去除率90％以上，总氮去除率90％以上，剩余有机物(cod)也被氧化降解成易生物降解的小分子有机物。经湿式氧化反应塔处理后出水cod
cr 500-4000mg/l，b/c比》0.5，nh
3-n 40-200mg/l，tn150-600mg/l，tds35000-75000mg/l。由于不用外加热源，所以湿式氧化反应塔整体运行成本非常低。
70.湿式氧化反应塔出水(即第四产水)与一半以上stro膜装置产水(即第三产水)混合降低盐分至tds15000mg/l以下后，进入二级mbr生化反应池。先进入二级厌氧池中，控制反硝化池的do浓度在0.5mg/l以下。之后流入二级好氧池，do浓度控制为2-4mg/l，cod负荷为8kg/m3·
d以上，mlvss为6000mg/l以上。二级好氧池还有混合液和污泥内回流至二级厌氧池中。由于本系统充分利用湿式氧化系统转化成易生物降解的小分子有机物(bod)，作为脱氮系统的反硝化碳源，不额外增加或仅需极少量添加碳源。同时，前述的湿式氧化反应塔产水温度高，所带热量在冬季可用于二级mbr生化反应池提升生化反应微生物所需适宜温度，使生化系统对污染物的去除效率更高。通过缺氧/好氧池中微生物的生化作用去除掉废水中大部分ss、cod、bod、tn、色度、浊度、重金属等。由于湿式氧化反应塔将大部分难降解有机物转化成易生物降解的小分子有机物，所以大部分情况下经本生化系统处理后出水(即第五产水)可以达到排放标准，再与stro膜装置产水(即第三产水)混合合并排放，最终产水cod
cr
《100mg/l，nh
3-n《25mg/l，tn《40mg/l。如经本生化系统处理后出水仍较高而达不到排放标准，则还可将本系统部分出水回流至stro膜装置进一步处理。
71.本发明充分挖掘和利用了系统内部资源能源，尽可能地实现设备最小化和资源最大化，从而有效降低了系统运行费用。实施本发明的技术方案能够有以下有益效果：
72.(1)本发明的技术方案采用生化、膜过滤、高级氧化组合技术联用，集成了各种生化处理和物化处理的优势，充分利用了各工艺段的资源能源整合成一个统一体，有效降低了系统运行费用。
73.(2)本发明提供的一级和二级mbr生化系统，分别利用垃圾填埋场原有的bod物质和湿式氧化系统转化成易生物降解的小分子有机物(bod)，作为脱氮系统的反硝化碳源，而不额外增加或仅需极少量添加碳源。
74.(3)本发明采用网管式反渗透stro膜系统，对进水ss和cod比普通ro膜要求低，能大大降低反渗透膜组件中常见的污堵和结垢，产水可以达到严苛的水质排放要求。
75.(4)本发明stro膜浓缩液采用湿式氧化系统，根据渗滤液膜浓缩液中所含难降解有机物的难降解程度，可采用一个反应区或两个反应区串联而成，所使用氧化剂为氧气和臭氧。为使湿式氧化系统中有机物分解产热本身能维持反应罐内温度稳定而不需额外加热，系统进水即stro膜系统浓缩液cod保证在20000mg/l以上。由于不用外加热源，所以运行成本非常低。
76.(5)湿式氧化系统出水，与一半以上stro膜产水混合，降低盐分至tds15000mg/l以下后，再进入二级mbr生化系统，为生化系统微生物创造适宜的生长环境。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。