CN105481185B - 外分离全膜法处理环卫站滤出液的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，包括依次连接的重力隔油单元、离子浮选单元、厌氧单元、好氧单元和深度净化单元，所述厌氧单元包括厌氧污泥膨胀床和厌氧膜分离装置，在厌氧膜分离装置和厌氧污泥膨胀床之间设有混合液回流管；所述好氧单元包括好氧活性污泥反应器和好氧膜分离装置，在好氧膜分离装置和好氧活性污泥反应器之间设有污泥回流管。其利用两步除油，解决了滤出液中的浮油及乳化油的基础上，采用全流程微生物降解结合膜分离循环***，实现了微生物相、产水相及沼气相在运行方式上的相对独立，在保持高的生物固体浓度、高的循环搅拌强度和高的固液分离效率下，使有机物尤其是难降解大分子有机物得以降解。

Description

外分离全膜法处理环卫站滤出液的***和方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理，特别是外分离全膜法处理环卫站滤出液的***和方法。

背景技术

目前城市生活垃圾的收集和处理、处置逐渐趋于规范化，很多大城市都已建立了区域性的、具有相当规模的垃圾中转站，即环卫站。各居民小区、垃圾收集点的垃圾用收集小车运到环卫站内并倒入放置在地坑的垃圾箱中，经压缩后外运。由于垃圾中含有大量的易腐有机垃圾，且均为含水量较高的物质（一般含水量40-80%），极易产生垃圾废液，同时会有垃圾容器和地面的冲洗废水产生。由于垃圾中含有餐厨垃圾，该类废水呈浑浊乳液状，含有大量的乳化油及高分子难降解有机物，如果处理不当或渗入周围地面，将会造成严重的环境污染。

由于垃圾从产生到环卫站压榨，时间间隔一般不超过1-2d，因此其废水性质与垃圾填埋场的渗滤液有很大的区别：首先，对于一定区域范围、一定收集方式的环卫站，其水质特征较稳定，不会出现“年轻-中年-老年”填埋场渗滤液的波动性，但分类不完全时会有对生化处理有毒害的污染物；其次，由于垃圾在压缩之前的贮存时间短，大多数有机垃圾没有开始降解，废水中的有机氮和氨氮含量都较低；溶解性固体、盐份含量较高，当有工业垃圾混入时，重金属离子含量较高；大分子有机污染物浓度高，通过普通的生化难以生物降解。

根据对数个环卫站滤出液的水质进行检测结果，该类废水COD约6000-20000mg/L，BOD约3000-10000mg/L，TN约100-200mg/L，NH₃-N约50-100mg/L，TP约10-20mg/L，个别废水的油含量达1000mg/L以上，其中主要为乳化油。

目前，关于此类废水的研究较少，工程应用也处于初期试验阶段，大多对水质情况了解不够，工艺设计也不够成熟。在该类废水设计时必须从源头进行调查，充分了解环卫站垃圾的种类及所占比例，对其引起的滤出液废水水质的影响应给予充分的估计。如《中国国家危险废物名录》中规定：家庭日常生活中产生的废药品及其包装物、废杀虫剂和消毒剂及其包装物、废油漆和容剂及其包装物、废矿物油及其包装物、废胶片及废相纸、废荧光灯管、废温度计、废血压计、废镍镉电池和***电池以及电子类危险废物等，可以不按照危险废物进行管理。《含油污水处理工程技术规范》规定：含油污泥的处置应符合危险废物的有关规定。这些废物一旦混入生活垃圾，在垃圾压榨过程中会溶入滤出液而影响后续的处理过程。若对这些污染物没有采取有效的预处理措施，将导致厌氧或好氧处理单元的失效。

目前部分已建成的环卫站废水处理设施，大多采用传统厌氧加好氧的工艺，未设置预处理单元，在厌氧单元耐冲击负荷能力较弱的情况下，厌氧处理负荷低、去除率低，出水中仍含有较高浓度的COD。废水进入好氧单元后曝气量大，停留时间长，最后残留在废水中的胞外酶、腐殖酸类不可生物降解有机物，出水仅能达到《综合排放标准》三级标准的要求，且占地面积大、出水水质不稳定，为末端污水厂造成了负荷冲击或对周边环境造成了安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种高效的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***和方法，使其中的有机物尤其是难降解大分子有机物得以有效降解，提高各个单元的处理效果和出水水质，使出水经深度净化后，产水各项指标可达到《生活饮用水卫生标准》的要求。

为了实现上述目的，本发明所设计的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，包括依次连接的重力隔油单元、离子浮选单元、厌氧单元、好氧单元和深度净化单元，所述重力隔油单元内设有隔油槽，所述离子浮选单元内设有离子浮选机；所述厌氧单元包括厌氧污泥膨胀床和厌氧膜分离装置，在厌氧膜分离装置和厌氧污泥膨胀床之间设有混合液回流管；所述好氧单元包括好氧活性污泥反应器和好氧膜分离装置，在好氧膜分离装置和好氧活性污泥反应器之间设有污泥回流管；所述深度净化单元包括臭氧催化装置、活性炭吸附装置和反渗透膜分离装置。

所述隔油槽的形式为平流式、平行板式或倾斜板式。

所述厌氧膜分离装置和好氧膜分离装置上均设有外置式管式膜组件，根据进水COD的高低和水量的大小，可采用泵提水平式或气提垂直式。

一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的方法，包括采用上述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，其中滤出液经收集进入原水池，经泵提升进入隔油槽进行重力除浮油后，在离子浮选机中进一步去除乳化油和部分溶解油；除油后的废水进入厌氧污泥膨胀床，在此进行颗粒污泥的形成、膨胀、与进水的充分混合及有机物的吸附、传质和降解，为了提高厌氧污泥膨胀床中的污泥浓度、促进颗粒污泥的形成、加强搅拌强度、提高反应速率和难降解大分子有机物的去除率，将厌氧污泥膨胀床的中上部中含有污泥絮体的泥水混合液流入厌氧膜分离装置中，并在适当流速的水力剪切力下对含厌氧微生物固体的颗粒混合液进行分离，其中分离得到的混合液经过固液混合液回流管循环至厌氧污泥膨胀床，分离的出水进入好氧活性污泥反应器进行小分子等有机物的好氧分解，同时利用好氧膜分离装置对好氧污泥进行分离，其中分离得到的污泥经过污泥回流管循环至好氧活性污泥反应器，分离得到的出水进入深度净化单元，经过臭氧催化装置、活性炭吸附装置和反渗透膜分离装置的处理后，可进行回用。

为了提高厌氧污泥膨胀床内的搅拌程度、降低厌氧膜分离装置的膜面流速从而延缓膜污染、减小流速对微生物颗粒的水力剪切作用，所述厌氧污泥膨胀床顶部还连接有沼气收集单元，以进行沼气的循环搅动。。

所述厌氧污泥膨胀床产生的沼气从顶部排入沼气收集单元，然后利用压缩机将部分沼气送入厌氧膜分离装置的入口，并同混合液一起流经过滤膜，然后经混合液回流管循环至进入厌氧污泥膨胀床底部并搅动污泥。当沼气产量大时可对其进行利用，量小时可设置火炬燃烧装置将其彻底燃烧分解。

首先针对滤出液废水进行两级分步除油，隔油槽去除粒径大于等于60-100μm的油滴，对浮油的去除率达70%以上，其形式可根据来水的实际情况、要求的占地面积、基建投资、维修清洗程度等进行选择，有平流式、平行板式或倾斜板式，也可通过加酸调节pH值提高浮油和分散油的去除效果；离子浮选机可去除小于5-10μm的油滴，无机浮选剂采用无机铝盐或亚铁盐，有机浮选剂采用破乳稳定效果好、残渣低、与水混合呈乳状的阳离子有机高分子浮选剂，可将油含量降低至10mg/L以下，对乳化油的去除率大于80%。由于水中的油会粘附在微生物的外表面，抑制其呼吸和代谢功能，因此，通常要求进入生物处理构筑物的含油污水的油含量不得超过30mg/L。而经过本发明的第一级除油，浮油和分散油得到了去除，但乳化油需经过第二级即离子浮选机进行去除，方能确保后续生化***的稳定运行；同时在离子浮选过程也可去除一定量的重金属离子。

其次在厌氧单元，废水从厌氧污泥膨胀床的底部进入，通过厌氧颗粒污泥床，同时与经混合液回流管从厌氧膜分离装置回流来的固液混合液混合，以10-15m/h的升流速度上升到中上部的出水回流区。在此过程中，大分子有机物进行降解并转化为CO₂和CH₄，它们上升到厌氧污泥膨胀床的顶部排出至沼气收集单元，在上升过程中同时对污泥床产生搅拌和气提作用，该作用产生的折合上升流速约为6-8m/h。而本***产生的颗粒污泥的静置沉降速率约为60-80m/h，因此在高的水流和气流混合搅拌强度下，大多数颗粒污泥仍能集中在中下部的污泥床中，而不随出水流出，随水出流部分通过外置的厌氧膜分离装置进行分离循环。

所述厌氧单元中厌氧污泥膨胀床和厌氧膜分离装置所组成的有机物发酵降解、外置膜固液分离、微生物固体循环、沼气分离为一整体，但运行方式相对独立的***，在HRT（水力停留时间）仅1-2d时，SRT（污泥停留时间）可高达30-50d以上。在高的生物固体浓度、高的循环搅拌强度、高的上升流速即污泥床呈膨胀状态下，使有机物尤其是难降解大分子有机物得以有效降解，并具有高的固液分离效率和好的出水水质。

所述厌氧污泥膨胀床为普通厌氧污泥膨胀床的变形形式，其取消了普通EGSB对分离条件要求极其严格的三相分离器，固液分离依靠外置的厌氧膜分离装置实现，循环回流量和升流速度的大小主要依据厌氧膜分离循环装置的膜面流速、水力剪切对颗粒污泥形成的影响、微生物与进水有机物的混合接触条件而定，解决了高的升流速度或混合强度与固液分离困难造成的污泥流失之间的矛盾；另外厌氧污泥膨胀床不设排水口，中上部混合液进入厌氧膜分离装置，截留的微生物固体进行回流循环，膜的产水即为厌氧单元的出水。其中膜面流速1-2m/s，平均污泥浓度维持在20-40g/L，浓液回流比85%-90%，COD的去除率85%以上，膜组件过滤精度0.1-0.2μm。

另外在滤出液经过厌氧单元的处理后，大分子物质已经在水解酸化阶段部分被分解，小分子状态的COD大部分被厌氧菌利用而转化为了CH₄和CO₂从***中除去，悬浮状态的污染物也已经通过外置式厌氧膜进行了截留。此外，本***中外置式的厌氧膜分离装置的过滤精度控制在0.1-0.2μm，在截留悬浮固体的同时也去除了细菌、部分病毒及大尺寸胶体，此时虽然厌氧的出水非常清澈，但是残留在废水中的污染物还有溶解性的小分子有机物（分子量小于1000，如糖、游离酸、维生素等）、盐分、氨氮等，同时COD含量还比较高。因此仍需进一步处理，故本***采用好氧活性污泥反应器结合好氧膜分离装置对其进行好氧分解。由于环卫站滤出液中虽然氨氮含量很低，但有机氮占比例较大，这部分有机氮经过前端的厌氧过程后，被分解会造成水中的氨氮含量远远高于进水。因此在好氧阶段需要综合考虑BOD₅的去除和NH₃-N的去除，同时尽可能提高硝化菌所占的比例。为了达到这样一个目的，本发明采用活性污泥同外置膜分离相结合的工艺，截留硝化菌和异养菌、提高污泥浓度、降低污泥负荷，提高出水水质。好氧分为两阶段，前一阶段运行在减速增殖期，后一阶段运行在内源呼吸期。此做法的优点是：缩小好氧池的容积、降低进入膜管中的有机物浓度进而提高膜通量、延缓膜污染、提高第二阶段曝气池中硝化菌的比例。

好氧膜分离装置仍采用外置式管式膜，其能去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。通过截留和提高反应器中的微生物浓度、硝化菌的比例，其本质是小有效容积、高污泥浓度、低污泥负荷的运行工艺，对含高凯氏氮的废水，具有重要的保障意义。

最后为了达到回用水的标准，在***的末尾设置深度净化单元。由于前段产水为UF膜的出水，因此在此阶段不需再设机械过滤装置，可采用臭氧催化装置、活性炭吸附装置和反渗透膜分离装置的结合。

本发明得到的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***利用两步除油，解决了滤出液中的浮油及乳化油的基础上，采用全流程微生物降解结合膜分离循环***，实现了微生物相、产水相及沼气相在运行方式上的相对独立，在保持高的生物固体浓度、高的循环搅拌强度和高的固液分离效率下，使有机物尤其是难降解大分子有机物得以有效降解。

本发明得到的外分离全膜法处理环卫站滤出液的方法，各单元步骤紧密结合，能有效地去除环卫站滤出液中的化学需氧量、氮和磷等污染因子，工艺设备可车间加工成一体化设备、运输方便、工期较短、占地面积小、处理出水水质好，可达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》的要求。

附图说明

图1是实施例1的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***的流程图；

图2是实施例2的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***的流程图。

图中：原水池1、隔油槽2、离子浮选机3、厌氧污泥膨胀床4、厌氧膜分离装置5、好氧活性污泥反应器6、好氧膜分离装置7、臭氧催化装置8、活性炭吸附装置9、反渗透膜分离装置10、混合液回流管12、污泥回流管13、沼气收集单元14。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，包括依次连接的重力隔油单元、离子浮选单元、厌氧单元、好氧单元和深度净化单元，所述重力隔油单元内设有隔油槽2，所述离子浮选单元内设有离子浮选机3；所述厌氧单元包括厌氧污泥膨胀床4和厌氧膜分离装置5，在厌氧膜分离装置5和厌氧污泥膨胀床4之间设有混合液回流管12；所述好氧单元包括好氧活性污泥反应器6和好氧膜分离装置7，在好氧膜分离装置7和好氧活性污泥反应器6之间设有污泥回流管13；所述深度净化单元包括臭氧催化装置8、活性炭吸附装置9和反渗透膜分离装置10。

所述隔油槽2的形式为平流式、平行板式或倾斜板式。

所述厌氧膜分离装置5和好氧膜分离装置7上均设有外置式管式膜组件。

一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的方法，包括采用上述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，滤出液经收集进入原水池1，经泵提升进入隔油槽2进行重力除浮油后，在离子浮选机3中进一步去除乳化油和部分溶解油；除油后的废水进入厌氧污泥膨胀床4，在此进行颗粒污泥的形成、膨胀、与进水的充分混合及有机物的吸附、传质和降解；为了提高厌氧污泥膨胀床4中的污泥浓度、促进颗粒污泥的形成、加强搅拌强度、提高反应速率和难降解大分子有机物的去除率，将厌氧污泥膨胀床4的中上部中含有污泥絮体的泥水混合液流入厌氧膜分离装置5中，并在适当流速的水力剪切力下对含厌氧微生物固体的颗粒混合液进行分离，其中分离得到的混合液经过固液混合液回流管12循环至厌氧污泥膨胀床4，分离的出水进入好氧活性污泥反应器6进行小分子等有机物的好氧分解，同时利用好氧膜分离装置7对好氧污泥进行分离，其中分离得到的污泥经过污泥回流管13循环至好氧活性污泥反应器6，分离得到的出水进入深度净化单元，经过臭氧催化装置8、活性炭吸附装置9和反渗透膜分离装置10的处理后，可进行回用。

流程经过深度净化单元后，反渗透膜分离装置10的产水能稳定达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》的要求。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供的一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，其大体流程与实施例1相同，但在具体使用过程中，为了提高厌氧污泥膨胀床4内的搅拌程度、降低厌氧膜分离装置5的膜面流速从而延缓膜污染、减小流速对微生物颗粒的水力剪切作用，所述厌氧污泥膨胀床4顶部还连接有沼气收集单元14。所述厌氧污泥膨胀床4产生的沼气从顶部排入沼气收集单元14，然后利用压缩机将部分沼气送入厌氧膜分离装置5的入口，并同混合液一起流经过滤膜，然后经混合液回流管12循环至进入厌氧污泥膨胀床4底部并搅动污泥。当沼气产量大时可对其进行利用，量小时可设置火炬燃烧装置将其彻底燃烧分解。

Claims (5)

1.一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，它包括依次连接的重力隔油单元、离子浮选单元、厌氧单元、好氧单元和深度净化单元，其特征在于：所述重力隔油单元内设有隔油槽（2），所述离子浮选单元内设有离子浮选机（3）；所述厌氧单元包括厌氧污泥膨胀床（4）和厌氧膜分离装置（5），在厌氧膜分离装置（5）和厌氧污泥膨胀床（4）之间设有混合液回流管（12），所述厌氧污泥膨胀床（4）顶部还连接有沼气收集单元（14）；所述好氧单元包括好氧活性污泥反应器（6）和好氧膜分离装置（7），在好氧膜分离装置（7）和好氧活性污泥反应器（6）之间设有污泥回流管（13）；所述深度净化单元包括臭氧催化装置（8）、活性炭吸附装置（9）和反渗透膜分离装置（10）。

2.根据权利要求1所述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，其特征在于：所述隔油槽（2）的形式为平流式、平行板式或倾斜板式。

3.根据权利要求1所述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，其特征在于：所述厌氧膜分离装置（5）和好氧膜分离装置（7）上均设有外置式管式膜组件。

4.一种外分离全膜法处理环卫站滤出液的方法，包括采用如上述权利要求1-3中任一项所述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的***，其特征在于：滤出液经收集进入原水池（1），经泵提升进入隔油槽（2）进行重力除浮油后，在离子浮选机（3）中进一步去除乳化油和部分溶解油；除油后的废水进入厌氧污泥膨胀床（4），在此进行颗粒污泥的形成、膨胀、与进水的充分混合及有机物的吸附、传质和降解，然后厌氧污泥膨胀床（4）中的泥水混合液进入厌氧膜分离装置（5），在适当流速的水力剪切力下对含厌氧微生物固体的颗粒混合液进行分离，其中分离得到的固液混合液经过混合液回流管（12）循环至厌氧污泥膨胀床（4），分离的出水进入好氧活性污泥反应器（6）进行小分子有机物的好氧分解，同时利用好氧膜分离装置（7）对好氧污泥进行分离，其中分离得到的污泥经过污泥回流管（13）循环至好氧活性污泥反应器（6），分离得到的出水进入深度净化单元，经过臭氧催化装置（8）、活性炭吸附装置（9）和反渗透膜分离装置（10）的处理后，可进行回用。

5.根据权利要求4所述的外分离全膜法处理环卫站滤出液的方法，其特征在于：所述厌氧污泥膨胀床（4）产生的沼气从顶部排入沼气收集单元（14），然后利用压缩机将部分沼气送入厌氧膜分离装置（5）的入口，并同混合液一起流经过滤膜，然后经混合液回流管（12）循环至进入厌氧污泥膨胀床（4）底部并搅动污泥。