CN109179883A - 一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，包括以下步骤：1)将老龄垃圾渗滤液注入紫外‑芬顿反应器中，调节渗滤液的pH为酸性后，向紫外‑芬顿反应器中添加亚铁离子溶液，最后再向紫外‑芬顿反应器中投入双氧水；2)调节紫外‑芬顿反应器中的紫外波段，然后在紫外灯的照射下进行氧化反应，反应体系液面覆盖紫外灯管；氧化反应完成后，将紫外‑芬顿反应器中的出水导入絮凝沉淀池，调节pH至碱性，静置沉淀；4)取絮凝沉淀池上清液至矿化垃圾生化反应器中，通过过滤层A的初步过滤进入硝化反应层中进行硝化反硝化反应，处理后的出水进入过滤层B向外排放；本发明还包括应用于上述方法的装置。本发明可大大提高老龄垃圾渗滤液的可生化性。

Description

一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法及装置

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液处理领域，具体涉及一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法及装置。

背景技术

垃圾渗滤液是生活垃圾、工业垃圾卫生填埋过程中产生的一种高浓度、高污染的有机废水，其成分复杂，色度高且恶臭，特别是老龄生活垃圾渗滤液(填埋时间超过5年)，其BOD5/COD值较低，可生化性降低；氨氮浓度升高，C/N比减小，营养比例严重失调，严重影响渗滤液生化处理***的有效运行。

国家新颁布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)对垃圾渗滤液的排放水质提出了严格的排放标准，这为老龄期垃圾渗滤液处理尤其是脱氮处理提出了挑战，因此通过物理化学方法提高老龄垃圾渗滤液的可生化性很有必要。

矿化垃圾指卫生填埋的垃圾经过若干年降解后，基本达到稳定化的状态，在物理性质上表现类似砂土的性质，但是在结构和化学特征上又完全有别于砂土，特别是有机质、总氮、总磷含量、阳离子交换量等性质明显超过砂土，具有优良的理化性质和较强的吸附性能。矿化垃圾细料作为老龄生活垃圾渗滤液预处理的基质材料，能提供极好的吸附交换条件和优良的微生物生存环境。现有的垃圾填埋场渗滤液处理工艺对于常规的垃圾渗滤液即可处理达标排放，但不适于老龄化垃圾渗滤液的处理，垃圾渗滤液自身是一种组分复杂、毒性强的难降解高浓度有机废水，对微生物有显著的毒害作用，尤其随着“年龄”的增长，老龄化垃圾渗滤液所含的难降解有机毒物比例升高，导致渗滤液可生化性逐年下降，极难处理。渗滤液的可生化性的反映指标一般是依照水中BOD₅/COD的比值，其值低于0.2不易生化，0.2-0.3难生化、0.3-0.45可生化，大于0.45易生化，对于一般的老龄化垃圾渗滤液其BOD₅/COD比值一般小于0.1，老龄化垃圾经过预处理其COD值降低，可生化性提高。因此，如何提高老龄垃圾渗滤液的可生化性具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法及装置，它先利用紫外-芬顿高级氧化技术进行氧化反应，然后在絮凝沉淀池均衡废水水质，调节pH后将废水喷淋至矿化垃圾生化处理装置内，经过矿化垃圾的生化处理可以去除废水中大部分的COD和氨氮，可大大提高老龄垃圾渗滤液的可生化性。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，包括以下步骤：

1)向紫外-芬顿反应器中加料：将老龄垃圾渗滤液注入紫外-芬顿反应器中，调节渗滤液的pH为酸性后，向紫外-芬顿反应器中添加亚铁离子溶液，亚铁离子溶液是被氧化的还原剂,与双氧水合用可将水中有机物氧化为无机物，后续可添加Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺等离子溶液，与紫外、亚铁离子协同反应，产生更多的羟基自由基，分解有机物，同时保证Fe³⁺与Fe²⁺高效良好的循环反应，加速有机物的降解；亚铁离子溶液体积按照渗滤液的3.5‰～4.5‰体积分数投加量投加，最后再向紫外-芬顿反应器中投入占渗滤液的10‰～15‰体积分数的双氧水；

2)紫外-芬顿反应器中进行氧化反应：调节紫外-芬顿反应器中的紫外波段，然后在紫外灯的照射下进行氧化反应，反应体系液面覆盖紫外灯管，紫外灯产生的紫外有利于芬顿反应中的羟基自由基的产生,提高氧化效率；

3)絮凝沉淀：氧化反应完成后，将紫外-芬顿反应器中的出水导入絮凝沉淀池，调节pH至碱性，静置沉淀；

4)过滤并进行硝化反硝化反应：取絮凝沉淀池上清液至矿化垃圾生化反应器中，此时上清液中主要含COD、氨氮、BOD₅和一些其他金属离子，通过过滤层A的初步过滤进入硝化反应层中，进行硝化反硝化反应去除废水中难降解的有机物，该难降解的有机物主要为COD和氨氮，最后处理后的出水进入过滤层B向外排放，最后处理后的出水中也主要含有COD、氨氮、BOD、钙等离子，但是这些离子的浓度较低，。

作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤1)中的亚铁离子溶液为FeSO4·7H2O、氯化亚铁、碳酸亚铁中的任何一种。

进一步的，所述步骤1)中的双氧水浓度为30％分析纯浓度。

进一步的，所述步骤4)中絮凝沉淀池内的上清液通过喷淋装置喷至矿化垃圾生化反应器上层结构中。

进一步的，所述步骤1)中使用硫酸调节pH至3.0～4.5。

进一步的，所述步骤2)中选用紫外线的波段为以主波长为185～254nm的紫外灯，其波段的选择为190～230nm效果最佳，反应时间为30～60min，可进行曝气操作，也可不进行曝气操作，曝气操作可以增加药剂与渗滤液充分混合，缩短反应时间，但不曝气操作对其处理效果影响不大，可通过适当延长处理时间也能达到较好的充分混合效果。

进一步的，所述步骤3)中使用NaOH溶液调节pH至8.0～9.0，静置3～4h后取上清液进行后续处理。

进一步的，所述步骤4)中上清液在矿化垃圾生化反应器中停留时间为12～24h，曝气时间为4～6h，进水周期为20-26h，进水时间为4～5h。

一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理装置，包括紫外-芬顿反应器、絮凝沉淀池、矿化垃圾生化反应器、曝气装置、紫外发生器和紫外灯，所述紫外-芬顿反应器为一密闭型容器，其内部设有一反应腔，紫外-芬顿反应器上部开设药剂投放口、废水进水口和废水排水管，所述紫外发生器置于紫外-芬顿反应器外部，且与位于反应腔中的紫外灯相连接，反应腔内设有pH在线检测装置；所述矿化垃圾生化反应器为一密闭容器，上部开有进水管和喷淋装置，下部开有出水口，矿化垃圾生化反应器内设有硝化反应层和位于硝化反应层两端的过滤层A、过滤层B，所述曝气装置均匀置于硝化反应层中；所述絮凝沉淀池设置在紫外-芬顿反应器与矿化垃圾生化反应器之间，絮凝沉淀池内也设有pH在线检测装置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述过滤层A和过滤层B均为碎石层，所述过滤层A的厚度为8-25cm，所述过滤层B的厚度为16-35cm，所述硝化反应层的厚度为150-350cm。

本发明主要是针对老龄垃圾渗滤液，老龄垃圾渗滤液自身是一种组分复杂、毒性强的难降解高浓度有机废水，对微生物有显著的毒害作用，尤其随着“年龄”的增长，其所含的难降解有机毒物比例升高，导致渗滤液的可生化性逐年下降，紫外芬顿反应器预处理老龄垃圾渗滤液可以有效的分解难降解有机物，削减有机物毒性，显著提高可生化性和对微生物的毒害作用。

矿化垃圾是垃圾在填埋场中历经好氧、兼氧和厌氧等负责的环境逐渐形成的一种微生物数量庞大、种类繁多、水力渗透性能优良、多相多孔的自然生物体系，它作为一种生物介质降解料，能够降解难降解的污染有机物。回灌作为垃圾填埋场处理垃圾是渗滤液的一种手段，其长期回灌有利于矿化垃圾筛选出高效的降解渗滤液优势微生物菌群，形成高效的渗滤液处理能力。同时矿化垃圾本身多相多孔的结构特征导致其吸附性能优良，能够很好的深度处理渗滤液。本发明技术采用矿化垃圾生化反应器，其矿化垃圾填料层具有易于降解老龄垃圾渗滤液的优势菌群，同时作为一种成本低廉的吸附材料对老龄化垃圾渗滤液进行深度处理，实现该废水的高效、低成本的处理目的。

采用紫外-芬顿反应、絮凝沉淀对老龄化垃圾渗滤液进行前置处理可以提高其可生化性，通过对湖南某老龄化垃圾渗滤液试验发现，预处理前该老龄化垃圾渗滤液的BOD₅/COD为0.05，经过前置处理后BOD₅/COD为0.38，其可生化显著提高。渗滤液可生化的提高有利于矿化垃圾生化反应器的处理，经过矿化垃圾生化反应器的处理，渗滤液可以达标排放。

本发明的紫外-芬顿反应、絮凝沉淀和矿化垃圾生化反应器之间具有紧密联系，缺一不可，能实现协同增效的效果，通过紫外-芬顿反应、絮凝沉淀可提高老龄生活垃圾渗滤液的可生化性，使后期的在矿化垃圾生化反应器进行的硝化反硝化反应能彻底去除掉滤液中的有害成分，保证从矿化垃圾生化反应器中出来的水质达标，不再需要其他的水处理过程，相比于现有的通过添加外加剂或使用膜处理，本发明采用三种装置(紫外-芬顿反应器、絮凝沉淀池和矿化垃圾生化反应器)就能很好的达到老龄生活垃圾渗滤液的净化处理，方法简单，所用设备较少，成本支出较少，经处理后所得水质大达标率较高。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用紫外-芬顿反应、絮凝沉淀预处理，通过降解渗滤液中难降解的有机物，可去除渗滤液中70％～80％的COD，提高BOD₅/COD的数值，提高其可生化性，通过对湖南某老龄化垃圾渗滤液试验发现，预处理前该老龄化垃圾渗滤液的BOD₅/COD为0.05，经过前置处理后BOD₅/COD为0.38，其可生化显著提高；然后利用矿化垃圾进一步处理，减轻了垃圾渗滤液对环境的污染与破坏，处理效率高，不产生二次污染，有利于居民生活环境质量的提高，本发明特别使用于老龄化的生活垃圾渗滤液，也可用于其他生活垃圾渗滤液和工业垃圾渗滤液，在用于其他生活垃圾渗滤液和工业垃圾渗滤液时，本发明现对于现有的处理而言本发明是全量化处理，处理工艺流程简单，处理过程易于控制，处理成本低，不会产生浓缩液等优点；

2、本发明的技术方案中创新性地采用紫外灯强化芬顿氧化反应，采用的紫外光催化，有利于Fe³⁺与Fe²⁺的持续转化，提高H₂O₂和亚铁离子的利用效率，紫外可以提高过H₂O₂的使用效率，降低其使用量，通过实现Fe³⁺与Fe²⁺相互转化循环，可提高亚铁离子的利用效率，减少亚铁离子的使用量，节约资源，降低处理成本；

3、本发明的技术方案中先氧化后沉淀是芬顿反应效果的关键步骤之一，利用芬顿产生的强氧化剂羟基自由基将渗滤液中难降解的有机物氧化，后沉淀可调整废水中pH、去除水中多余的双氧水和其他不利于生化反应的离子(主要是COD)，调整水质，有助于后续生化，确保水质达标；

4、本发明技术使用紫外芬顿氧化反应器与后续反应装置连用处理老龄生活垃圾渗滤液，可提高该渗滤液的可生化性，与常规的芬顿氧化反应器相比可降低药剂的使用量(加入紫外光，提高药剂的使用效率)，提高氧化效率，显著降低处理成本；

5、本发明技术采用矿化垃圾生化反应器，利用矿化垃圾中本身含有的微生物菌种(主要指适用于渗滤液水质的硝化细菌和反硝化细菌)，对矿化垃圾中特有的优势菌种经过驯化后(驯化过程主要指生化培养，培养优势菌群)，垃圾渗滤液中COD、氨氮等污染物具有很好的降解作用，矿化垃圾原料易取得，易于资源化利用，基建投入少，提高渗滤液处理效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图例说明：

1、紫外-芬顿反应器；11、反应腔；12、药剂投放口；13、废水进水口；14、废水排水管；2、絮凝沉淀池；3、矿化垃圾生化反应器；31、进水管；32、出水口；33、硝化反应层；34、过滤层A；35、过滤层B；4、曝气装置；5、紫外发生器；6、紫外灯；7、pH在线检测装置；8、喷淋装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1所示，一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，包括以下步骤：

1)向紫外-芬顿反应器1中加料：将老龄垃圾渗滤液注入紫外-芬顿反应器1中，调节渗滤液的pH为酸性后，向紫外-芬顿反应器1中添加亚铁离子溶液，亚铁离子溶液体积按照渗滤液的3.5‰～4.5‰体积分数投加量投加，最后再向紫外-芬顿反应器1中投入占渗滤液的10‰～15‰体积分数的双氧水；

2)紫外-芬顿反应器1中进行氧化反应：调节紫外-芬顿反应器1中的紫外波段，然后在紫外灯6的照射下进行氧化反应，反应体系液面覆盖紫外灯管；

3)絮凝沉淀：氧化反应完成后，将紫外-芬顿反应器1中的出水导入絮凝沉淀池2，调节pH至碱性，静置沉淀；

4)过滤并进行硝化反硝化反应：取絮凝沉淀池2上清液至矿化垃圾生化反应器3中，通过过滤层A34的初步过滤进入硝化反应层33中，进行硝化反硝化反应去除废水中难降解的有机物，最后处理后的出水进入过滤层B35向外排放。

本实施例中，步骤1)中的亚铁离子溶液为FeSO₄·7H₂O。

本实施例中，步骤1)中的双氧水浓度为30％分析纯浓度。

本实施例中，步骤4)中絮凝沉淀池2内的上清液通过喷淋装置喷至矿化垃圾生化反应器3上层结构中。

本实施例中，步骤1)中使用硫酸调节pH至3.0～4.5。

本实施例中，步骤2)中选用紫外线的波段为以主波长为185～254nm的紫外灯6，反应时间为40min。

本实施例中，步骤3)中使用NaOH溶液调节pH至8.5，静置3.5h后取上清液进行后续处理。

本实施例中，步骤4)中上清液在矿化垃圾生化反应器3中停留时间为18h，曝气时间为5h，进水周期为24h，进水时间为4.5h。

一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理装置，包括紫外-芬顿反应器1、絮凝沉淀池2、矿化垃圾生化反应器3、曝气装置4、紫外发生器5和紫外灯6，紫外-芬顿反应器1为一密闭型容器，其内部设有一反应腔11，紫外-芬顿反应器1上部开设药剂投放口12、废水进水口13和废水排水管14，紫外发生器5置于紫外-芬顿反应器1外部，且与位于反应腔11中的紫外灯6相连接，反应腔11内设有pH在线检测装置7；矿化垃圾生化反应器3为一密闭容器，上部开有进水管31和喷淋装置8，下部开有出水口32，矿化垃圾生化反应器3内设有硝化反应层33和位于硝化反应层33两端的过滤层A34、过滤层B35，曝气装置4均匀置于硝化反应层33中；絮凝沉淀池2设置在紫外-芬顿反应器1与矿化垃圾生化反应器3之间，絮凝沉淀池2内也设有pH在线检测装置7。

本实施例中，过滤层A34和过滤层B35均为碎石层，过滤层A34的厚度为10cm，过滤层B35的厚度为20cm，硝化反应层33的厚度为200cm。

Claims (10)

1.一种针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向紫外-芬顿反应器(1)中加料：将老龄垃圾渗滤液注入紫外-芬顿反应器(1)中，调节渗滤液的pH为酸性后，向紫外-芬顿反应器(1)中添加亚铁离子溶液，亚铁离子溶液体积按照渗滤液的3.5‰～4.5‰体积分数投加量投加，最后再向紫外-芬顿反应器(1)中投入占渗滤液的10‰～15‰体积分数的双氧水；

2)紫外-芬顿反应器(1)中进行氧化反应：调节紫外-芬顿反应器(1)中的紫外波段，然后在紫外灯(6)的照射下进行氧化反应，反应体系液面覆盖紫外灯管；

3)絮凝沉淀：氧化反应完成后，将紫外-芬顿反应器(1)中的出水导入絮凝沉淀池(2)，调节pH至碱性，静置沉淀；

4)过滤并进行硝化反硝化反应：取絮凝沉淀池(2)上清液至矿化垃圾生化反应器(3)中，通过过滤层A(34)的初步过滤进入硝化反应层(33)中，进行硝化反硝化反应去除废水中难降解的有机物，最后处理后的出水进入过滤层B(35)向外排放。

2.根据权利要求1所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤1)中的亚铁离子溶液为FeSO₄·7H₂O、氯化亚铁、碳酸亚铁中的任何一种。

3.根据权利要求1所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤1)中的双氧水浓度为25～35％分析纯浓度。

4.根据权利要求1所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤4)中絮凝沉淀池(2)内的上清液通过喷淋装置喷至矿化垃圾生化反应器(3)上层结构中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤1)中使用硫酸调节pH至3.0～4.5。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤2)中选用紫外线的波段为以主波长为185～254nm的紫外灯(6)，反应时间为30～60min。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤3)中使用NaOH溶液调节pH至8.0～9.0，静置3～4h后取上清液进行后续处理。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法，其特征在于，所述步骤4)中上清液在矿化垃圾生化反应器(3)中停留时间为12～24h，曝气时间为4～6h，进水周期为20～26h，进水时间为4～5h。

9.一种应用于权利要求1-8中任一项所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理方法的装置，其特征在于：包括紫外-芬顿反应器(1)、絮凝沉淀池(2)、矿化垃圾生化反应器(3)、曝气装置(4)、紫外发生器(5)和紫外灯(6)，所述紫外-芬顿反应器(1)为一密闭型容器，其内部设有一反应腔(11)，紫外-芬顿反应器(1)上部开设药剂投放口(12)、废水进水口(13)和废水排水管(14)，所述紫外发生器(5)置于紫外-芬顿反应器(1)外部，且与位于反应腔(11)中的紫外灯(6)相连接，反应腔(11)内设有pH在线检测装置(7)；所述矿化垃圾生化反应器(3)为一密闭容器，上部开有进水管(31)和喷淋装置(8)，下部开有出水口(32)，矿化垃圾生化反应器(3)内设有硝化反应层(33)和位于硝化反应层(33)两端的过滤层A(34)、过滤层B(35)，所述曝气装置(4)均匀置于硝化反应层(33)中；所述絮凝沉淀池(2)设置在紫外-芬顿反应器(1)与矿化垃圾生化反应器(3)之间，絮凝沉淀池(2)内也设有pH在线检测装置(7)。

10.根据权利要求9所述的针对老龄生活垃圾渗滤液的预处理装置，其特征在于：所述过滤层A(34)和过滤层B(35)均为碎石层，所述过滤层A(34)的厚度为8-25cm，所述过滤层B(35)的厚度为16-35cm，所述硝化反应层(33)的厚度为150-350cm。