CN101723564B - 生化、膜分离法垃圾渗滤液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理领域，特别是针对高浓度垃圾渗滤液的处理工艺。由以下步骤组成：一、将反应池中待处理的垃圾渗滤液加入氧化镁调节PH值至11～11.5；二、脱氨处理；三、再用磷酸调节PH值至8～8.5；四、入内循环厌氧反应器停留8～9小时；五、入内循环三相生物流化床停留2～3小时，流化床内充填陶粒载体；六、进入膜生物反应器停留6～7小时进行滤膜处理产生中水；七、中水送入精密过滤器，出水加入市售的阻垢剂，加入量以后续滤膜不结垢为度，然后入纳滤处理***；八、出水在送入反渗透装置前再补充加入市售的阻垢剂，加入量同样以后续滤膜不结垢为度，反渗透出水可达标排放；九、反渗透所产生的浓液通过焚烧处理；十、产生的污泥和浓液入竖沉式污泥浓缩池后回填埋场；十一、步骤十的污泥浓缩池上清液回流入步骤一的反应池。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是针对高浓度垃圾渗滤液的处理工艺。
背景技术
渗滤液中有机污染物浓度很高，要做到达标排放，化学耗氧量的去除率要保证在99％以上，传统的生化常规处理工艺根本无法达到，目前国内各垃圾场中的渗滤液处理能达到二级排放标准的运行实例极少。要彻底解决垃圾渗滤液的污染既是一个技术问题，也是一个社会问题，一直困扰着环卫和环保部门，多年来许多人做过不懈努力，但收效甚微。按二级及三级排放标准设计运行的渗滤液处理工程大多达不到设计目标，更不可能稳定达到一级排放标准。
目前我国渗滤液处理技术大致有以下是三种：一是沿用传统生活污水治理技术，以简单生化为主，基本不达标，这种工程占渗滤液工程总量的60％以上。二是近年来许多科研院所考虑到垃圾渗滤液的特点，不断探索一些新技术，改良了一些老办法，整合了一些新工艺，并应用于实际工程，但效果并不理想，这类工程占10％左右。三是一些填埋场苦于没有良好的处理技术，干脆自暴自弃，简单对付，这类工程占20％以上。
以上工艺技术的核心都是源于生活污水处理的生化处理技术，事实上这是一条国外早在20年前就走过的弯路。西方发达国家关注并大规模开展渗滤液处理是在20世纪50年代，基本上是在无奈和失败中探索，直到80年代随着膜处理技术应用于渗滤液处理，才走出了以反渗透技术为主，高效生物反应器结合反渗透的技术路线。
从国外近十几年来渗滤液处理技术发展来看，简单生化法处理渗滤液的技术已被逐渐淘汰，取而代之的是以反渗透为主的膜处理工艺和高效生化处理结合膜法的先进技术。2003年以来，随着国家加大环保、垃圾及渗滤液处理力度，重庆长生桥、北京南宫堆肥厂、青岛小涧西和广州兴丰垃圾填埋场等先后引进国外先进的反渗透处理渗滤液技术的工程相继建成，使我国的渗滤液处理水平迈上了一个台阶。
膜分离技术存在的问题：
反渗透工艺因其在渗滤液处理方面具有高效性、模块性和易于自动控制等优点，应用得越来越多，但其如下缺点也要引起重视：①小分子量的物质的截留效率还不尽如人意，如氨、小分子的AOX等物质；②高浓度的有机物或无机可沉降物容易造成污染膜或在膜表面结垢等问题；③由于操作压力很高造成能耗很高；④反渗透浓液的处理有较大困难，一般二级反渗透总回收率在75％～80％，浓液的总排量为处理量的20％～25％，将其回灌到填埋场中不 可取。因为浓液的污染物浓度很高，属于危险的垃圾。目前多采用蒸发和干燥的方法，但费用很高。
膜分离污染物的效果是显而易见的，经分离后的出水能够达到国家相应的排放标准，该法能连续化操作，机械化程度高，易于管理，水质的不稳定性对膜处理效果的影响较小。但该技术在国内迟迟不能被用于实际工程，究其原因为膜材料成本高，且膜在处理这种受污染较严重的水体时，膜极易被污染，较难清洗，难以再次利用。
为此开发一种适合国情的以高效生物反应器为主结合膜处理为辅的技术对实际工程应用价值的提高具有深远意义。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种高效经济的生化、膜分离法垃圾渗滤液处理工艺。
本发明所述的生化、膜分离法垃圾渗滤液处理工艺由以下步骤组成：
一、将反应池中待处理的垃圾渗滤液加入氧化镁调节PH值至11～11.5；
二、步骤一的处理液送入氨吹脱塔，进行脱氨处理；
三、步骤二脱氨处理后的液体再用磷酸调节PH值至8～8.5；出水经沉淀池去除磷酸镁；
四、步骤三的沉淀池出水入内循环厌氧反应器停留8～9小时；
五、步骤四中由内循环厌氧反应器出来的液体经缓冲池泵入内循环三相生物流化床停留2～3小时，流化床内充填陶粒载体；
六、步骤五内循环三相生物流化床的出水进入膜生物反应器停留6～7小时进行滤膜处理产生中水；将处理后产生的多余污泥定期泵入竖沉式污泥浓缩池；
七、步骤六的滤膜中水送入精密过滤器，出水加入市售的阻垢剂，加入量以后续滤膜不结垢为度；然后入纳滤处理***；纳滤膜产生的浓液因不含重金属可进入竖沉式污泥浓缩池；
八、步骤七纳滤的出水在送入反渗透装置前补充加入市售的阻垢剂，加入量以后续滤膜不结垢为度，反渗透出水可达标排放；
九、步骤八反渗透所产生的浓液通过焚烧处理；
十、步骤三、步骤六产生的污泥和步骤七产生的浓液入竖沉式污泥浓缩池后回填埋场；
十一、步骤十的污泥浓缩池上清液回流入步骤一的反应池。
步骤一中加入氧化镁主要是调节PH值至11～11.5，使垃圾渗滤液中的氨离子以游离氨的形式存在。步骤二中所述的氨吹脱塔为现有设备，以湍球填料塔为优选，主要的作用是吹脱除去垃圾渗滤液中的游离氨。步骤四内循环厌氧反应器在云贵及以南地区一般采用常温厌氧，云贵以北可以用自产沼气对厌氧进水加热来提高处理效果。步骤二、四、五、 六、七、八所述的氨吹脱塔、内循环厌氧反应器、内循环三相生物流化床、膜生物反应器、精滤、纳滤和反渗透装置可以选用现有设备。
本发明所述工艺由于有机地采用了物化、生化、膜分离法处理工艺，使得工程造价和运行成本大为降低；提高了膜生物反应器滤膜、纳滤膜和反渗透膜的使用年限；本发明所采用工艺与已有技术相比，处理负荷高；操作简便，可实现自动化操作。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和其他方面的优点将会变得更加清楚，但并不限制本发明。
本实施例所述的垃圾渗滤液为昆明某垃圾填埋场渗滤液，渗滤液从调节池自流或泵入反应池，用粉状氧化镁调整PH值至11～11.5，使垃圾渗滤液中的氨离子以游离氨的形式存在，然后用泵提升入湍球填料型氨吹脱塔，湍球塔可使布液更均匀同时防止填料球表面积垢。塔内装置一定高度的填料层。垃圾渗滤液从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动。空气通过风机从塔底鼓入，呈连续相由下而上同水逆流接触。填料为聚丙烯空心球。除氨后的处理液用磷酸调节PH值至8～8.5以弥补渗滤液磷源的不足，然后入沉淀池分离磷酸镁，出水自流入内循环厌氧反应器。该装置靠沼气的提升产生循环，使渗滤液与厌氧菌充分接触从而提高处理效果。而后经缓冲池泵入内循环三相生物流化床，流化床内充填陶粒载体，使进水与微生物充分接触，微生物粘附在载体表面形成生物膜，使活性污泥有良好的沉降性能，不易被出水带离反应器而在***内循环，筒体的上部为帽状，气、水和污泥的混合液进入反应器上部帽状的三相分离区分离；气体从上面离开反应器，澄清水从出水口流出，载体和部份污泥经过沉降区返回到反应器底部，出水自流入膜生物反应器进行好氧曝气和生物处理。处理后的水由泵通过浸没式滤膜组件过滤后抽出；微生物被滤膜截留在生物反应器中，使反应器有巨大生物量，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题；实现了水力停留时间与污泥泥龄的彻底分离，可同时进行硝化、反硝化；产生的多余污泥定期泵入竖沉式污泥浓缩池，污泥浓缩池上清液回流入首级反应池。膜生物反应器取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺，所出中水入精滤、纳滤工艺。精滤是后续纳滤、反渗透的预处理工艺可以确保纳滤装置的进水水质及后续反渗透高压进水泵的正常运转，同时起到保护纳滤膜和反渗透膜的作用。设置纳滤是为了去除重金属。一般在精密过滤器、纳滤的出水中需加入阻垢剂，所述的阻垢剂品种很多，常用有美国产PTPO100八倍浓缩液或美国产MDC220原液，配制浓度为含原液10％～20％(重量百分比，下同)，加入量以后续滤膜不结垢为度，一般为1mg/L～3mg/L阻垢剂原液。当渗滤液CODcr＞15000mg/L时，渗滤液中有 400mg/L～500mg/L的COD无法用生化法去除，出水要达到《城市生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008的新要求，用纳滤、反渗透作终结把关处理是必要的，纳滤、反渗透处理后的水可优于排放标准。由于纳滤前采用了高效的内循环厌氧反应器、内循环三相生物流化床、膜生物反应器工艺，使处理液出水优于传统生物法工艺。从而减轻了纳滤、反渗透负载，提高了纳滤膜与反渗透膜的使用年限。使反渗透的排放浓液下降到1.5％以下，仅为超滤、二级反渗透工艺浓液排放量的7.5％，并可用自产沼气通过焚烧炉处理不需用外来能源。工艺产生的污泥经竖沉式污泥浓缩池后回填埋场有利于垃圾的厌氧发酵。当渗滤液CODcr＜15000mg/L时，本工艺后续反渗透可省略，纳滤出水即可达标排放。
经过实验比较，市场上如重庆长生桥渗滤液处理厂采用二级反渗透处理工艺，处理规模500m3/d，工程投资约3700万元，理论处理成本报10元/m3，实际运行成本要高得多，处理液回收率80％，有20％的反渗透浓液只能储存处理。市场上也有用传统厌氧、好氧工艺作反渗透工艺的前处理，由于传统厌氧、好氧处理负荷低，停留时间长，占地面积大，故工程投资大。如广州新丰渗滤液处理厂采用的是UASB+SBR+反渗透处理工艺，处理规模500m3/d，工程投资约6000万元，处理成本约25元/m3。
内循环厌氧反应器、内循环三相生物流化床反应器首先由荷兰帕克公司开发应用。内循环厌氧反应器是根据UASB的原理开发成功的。它由混合区、污泥膨胀床、精处理区和循环***四个部分组成。它与其它厌氧处理工艺相比有以下特点：
1、因反应器为立式结构，高度一般为14～25m，故占地面积小，同时沼气收集也方便。
2、有机负荷高，水力停留时间短。它与其它厌氧处理工艺的有机负荷和水力停留时间比较见下表。
| 工艺 | 有机负荷KgCOD/(m3·d) | 水力停留时间h |
| 普通消化池 | 0.5～2 | ＞90 |
| 接触消化池 | 2～4 | 10～15 |
| 厌氧过滤器 | 3～10 | ＞20 |
| UASB | 10～30 | 1～12 |
| 内循环厌氧反应器 | 18～70 | 2～6 |
3、剩余污泥少，约为进水COD的1％，且容易脱水。
4、靠沼气的提升产生循环，不需要外部动力进行搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗。
本发明所述高效节能处理垃圾渗滤液工艺由于采用了内循环三相生物流化床反应器，当渗滤液厌氧处理后CODcr：1500mg/L时，负荷可达10～15KgCOD/(m3·d)。处理率可达 70％以上。内循环三相生物流化床反应器的开发成功同样在好氧生化处理领域实现了质与量的突破。
内循环三相生物流化床反应器与其它好氧处理工艺相比，有以下特点：
1、高度与直径比大，故占地面积小。
2、水力停留时间短，一般为0.5～4h。
3、剩余污泥少，小于进水COD的5％；污泥回流在同一反应器内完成，不需要外加动力。
4、流化性能好，反应器大部分载体参与循环流动，因此不存在床中载体分层现象。各载体在床中所受到的磨擦、剪切基本相同，载体流化具有良好的均匀性，这为均匀的生物膜形成提供了条件。
5、氧的转移率高。由于反应器在中心筒曝气的截面积小于在整个床曝气时的截面积(传统流化床)、同时大量液体循环会夹带一些细小的气泡，这样使气-液接触时间延长，从而提高了氧的转移效率。实测表明，空气利用率可达30％～50％，动力效率可达2KgO2/(KW.h)～5KgO2(KW.h)。
6、载体流失量少，不需专门的脱膜设备。由于整个反应器内载体受到的剪切与磨擦基本上均匀一致，因此不会出现因生物膜增厚，载体变轻而在床内分层现象(这是传统流化床的基本现象)，所以既能在不增加脱膜设备的情况下，保证反应器中生物载体的膜不会过度增长，同时又不会流失载体，这样就大大简化了原来的流化床处理污水所需的辅助设备。
7、流化床内生物量高、反应器体积小，生物量一般可达20g/L～40g/L，是传统活性污泥法的5～8倍。因活性污泥在反应器内循环，泥龄很高(一般为20d)，污泥产率低，而且可产生一些生长速度很慢的硝化菌等，故内循环三相生物流化床适合于处理含氮化合物及其它难降解的化合物。
8、由于内循环三相生物流化床反应器具有巨大的生物量，并且是典型的完全混合型生物反应器。因此对冲击负荷(水力负荷冲击和有机负荷冲击)抵抗能力强，能很快恢复到冲击前的状态，处理效率高。
内循环厌氧反应器、内循环三相生物流化床工艺其污泥产量仅为传统厌氧-好氧法的10％，占地面积仅为传统厌氧-好氧法的20％。
Claims (1)
1.一种生化、膜分离法垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于由以下步骤组成：
一、将反应池中待处理的垃圾渗滤液加入氧化镁调节PH值至11～11.5；
二、步骤一的处理液送入氨吹脱塔，进行脱氨处理；
三、步骤二脱氨处理后的液体再用磷酸调节PH值至8～8.5；出水经沉淀池去除磷酸镁；
四、步骤三的沉淀池出水入内循环厌氧反应器停留8～9小时；
五、步骤四中由内循环厌氧反应器出来的液体经缓冲池泵入内循环三相生物流化床停留2～3小时，流化床内充填陶粒载体；
六、步骤五内循环三相生物流化床的出水进入膜生物反应器停留6～7小时进行滤膜处理产生中水；将处理后产生的多余污泥定期泵入竖沉式污泥浓缩池；
七、步骤六的滤膜中水送入精密过滤器，出水加入市售的阻垢剂，加入量以后续滤膜不结垢为度；然后入纳滤处理***；纳滤膜产生的浓液因不含重金属可进入竖沉式污泥浓缩池；
八、步骤七纳滤的出水在送入反渗透装置前补充加入市售的阻垢剂，加入量以后续滤膜不结垢为度，反渗透出水可达标排放；
九、步骤八反渗透所产生的浓液通过焚烧处理；
十、步骤三、步骤六产生的污泥和步骤七产生的浓液入竖沉式污泥浓缩池后回填埋场；
十一、步骤十的污泥浓缩池上清液回流入步骤一的反应池。
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