CN111847797A

CN111847797A - 垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法

Info

Publication number: CN111847797A
Application number: CN202010758292.0A
Authority: CN
Inventors: 郭智; 刘健平; 刘风华; 张欣; 任荣杰; 王增辉
Original assignee: CECEP Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: CECEP Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法。所述处理***包括沿水流方向依次连接的调节池、水解酸化池、UASB厌氧反应罐、气浮池、鸟粪石反应池、沉淀池、A/O反应池、MBR膜池、电子束辐照设备、混凝池、保安过滤器和负压膜蒸馏设备。本发明的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***能使垃圾焚烧厂产生的渗滤液经处理后水质达到《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889‑2008)的排放限值标准，具有处理效果好、成本较低、运行稳定的优点，可使垃圾渗滤液经处理后实现零排放，因而有较好的应用推广前景，能够为垃圾焚烧厂的平稳生产和降本增效保驾护航。

Description

垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法。

背景技术

垃圾焚烧发电技术因具有占地面积小，机械化程度高，可实现对垃圾的减量化、无害化及资源化处理等显著优势，正逐步取代卫生填埋成为我国城市生活垃圾处理的主流技术。但由于当前我国生活垃圾的含水率较高，为提高垃圾的燃烧热值，在焚烧前需要对垃圾进行堆酵，使其熟化并沥出水分，在此过程中会产生大量垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一类水质成分复杂，污染物浓度高，难处理的有机污染废水，若不经处理直接排放会造成土壤和水体的严重污染，危害城镇居民的身体健康。垃圾渗滤液的零排放处理是当前业界的热点之一，针对垃圾焚烧厂渗滤液的产量特点及污染物特征，充分考虑焚烧工艺的需求，将焚烧厂的稳定生产和降本增效与渗滤液的高效处理有机结合，开发经济合理，技术可行，运行稳定的渗滤液零排放处理工艺势在必行。

中国专利CN110510794A公开了一种垃圾渗滤液零排放处理装置及方法。该方法主要使用膜处理***去除水中的大部分COD、氨氮和总硬度，并将氨氮转换为铵盐进行资源化利用。膜处理产生的浓缩液使用低温蒸发固化处理达到零排放的效果。该方法的缺点在于：一、渗滤液未经预处理直接进入纳滤单元，水中的有机物及悬浮物容易造成膜污堵，膜清洗/更换频繁，影响整体工艺稳定运行；二、膜脱氨单元产生的硫酸铵溶液浓度较低，需要进一步浓缩，由此会产生额外的能耗。且脱氨过程需加入大量碱调节pH，造成处理成本显著上升。三、浓水进入蒸发***后，其中的高浓度有机物容易形成共沸物，使蒸发冷凝水中含有大量有机物污染物。冷凝水回到纳滤单元，其中的有机物将加剧该单元的污堵。

中国专利CN110255728A公开了一种垃圾渗滤液处理的新型组合工艺方法及***。该方法包括预处理、氨氮膜分离、MBR、铁碳微电解-芬顿、RO及蒸发单元，可保证出水电导率达标，具有回收率高，水质稳定，近零排放等优点。该方法同样面临膜脱氨单元产生的铵盐溶液浓度无法达到工业使用标准的问题，没有真正意义上实现氨的资源化利用。同时，铁碳微电解单元中将铁原料和碳原料分开使用，容易造成原料板结，难以清理和更换，也会使处理效果显著下降。

发明内容

本发明提供了一种垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法，为现阶段垃圾渗滤液膜法处理工艺存在的膜后浓相液难以处理、运行费用较高等问题提供新的解决方案，处理后水质可达到《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的排放限值标准，具有较好的应用推广前景，能够为垃圾焚烧厂的平稳生产和降本增效保驾护航。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，包括沿水流方向依次连接的调节池、水解酸化池、UASB厌氧反应罐、气浮池、鸟粪石反应池、沉淀池、A/O反应池、MBR膜池、电子束辐照设备、混凝池、保安过滤器和负压膜蒸馏设备。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，还包括污泥脱水装置，所述UASB厌氧反应罐的污泥出口、气浮池的浮渣出口、A/O反应池的污泥出口、MBR膜池的污泥出口、混凝池的污泥出口均与所述污泥脱水装置连接。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，所述MBR膜池为外置式MBR膜池。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，所述外置式MBR膜池内设置有帘式MBR膜组件。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，所述负压膜蒸馏设备中的膜组件为中空纤维膜组件。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，所述负压膜蒸馏设备包括原水罐，所述原水罐内设有加热蒸汽盘管，所述加热蒸汽盘管与垃圾焚烧厂的余热蒸汽供给管道连接。所述负压膜蒸馏设备使用余热蒸汽加热原水。

优选的，上述垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***中，所述负压膜蒸馏设备的浓水出口通过喷头与垃圾焚烧厂的焚烧炉炉膛相连通。所述负压膜蒸馏设备产生的浓水回喷至垃圾焚烧厂的焚烧炉炉膛。

本发明还提供一种采用上述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***进行渗滤液处理的方法，依次包括如下步骤：

(1)渗滤液进入调节池进行水量和水质的调节；

(2)渗滤液的出水进入水解酸化池进行水解酸化处理，将大分子有机物分解为小分子有机物；

(3)水解酸化池的出水进入UASB厌氧反应罐进行厌氧处理；

(4)UASB厌氧反应罐的出水进入气浮池进行气浮处理，去除部分悬浮物和表面活性剂；

(5)气浮池的出水进入鸟粪石反应池；

(6)鸟粪石反应池出水进入沉淀池，排出形成的鸟粪石沉淀物；

(7)沉淀池的出水进入A/O反应池进行生化处理；

(8)A/O反应池的出水进入MBR膜池进行处理；

(9)MBR膜池的出水进入电子束辐照设备进行电子束辐照处理；

(10)电子束辐照设备的出水进入混凝池进行混凝处理；

(11)混凝池的出水进入保安过滤器，去除悬浮物；

(12)保安过滤器的出水进入负压膜蒸馏设备进行浓缩处理，得到膜蒸溜产水和膜蒸溜浓水。

膜蒸溜产水可回用至生产过程，膜蒸馏浓水回喷至焚烧炉炉膛进行处理。

优选的，上述方法中，步骤(6)中，调节鸟粪石反应池中溶液的pH为8.0～9.0，添加镁源和磷源调节鸟粪石反应池溶液中Mg：N：P的摩尔比为(0.8～1.4)：1：(0.8～1.5)。

优选的，上述方法中，步骤(10)中，所述电子束辐照设备中，加速器加速电子的能量为0.5～5.0MeV，辐照剂量在2～15kGy。

优选的，上述方法中，步骤(12)中，所述负压膜蒸馏设备的原水侧温度为50～60℃，产水侧压力为40～50kPa(绝压)。

本发明所取得的有益效果：

(1)利用本发明提供的处理***及方法对垃圾焚烧厂的渗滤液进行处理，膜后浓相液经深度浓缩，可直接回喷至焚烧炉炉膛，无需建造额外的处理设备，无相关处理费用产生，同时具备运行稳定、产水水质有保障、成本可控的优点；

(2)本发明利用电子束与水分子作用产生强氧化剂，破坏和去除渗滤液的难降解有机物，提高深度处理效率，且具有无二次污染，处理速度快的优势；

(3)本发明利用焚烧厂产生的低温低压蒸汽作为膜蒸馏单元的热源，降低渗滤液的处理能耗和成本；

(4)本发明中鸟粪石沉淀可经进一步处理获得鸟粪石，鸟粪石作为一种优质肥料，可产生经济效益，实现氨氮的回收和资源化利用。

附图说明

图1示出根据本发明的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***及方法作进一步的说明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出根据本发明的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***的示意图，包括依次连接的：

(1)调节池：渗滤液进入调节池调节水量和水质，减少渗滤液产生量和水质受季节变化引起的波动，保证渗滤液处理设施水量、水质的均衡和稳定；

(2)水解酸化池：调节池出水进入水解酸化池，在水解酸化池中破坏降解水中的长链高分子聚合物，提高水中的B/C比。经水解酸化后，水的pH下降至5.2左右，使用碳酸钠调节pH值至6.7～7.1，使其满足UASB厌氧反应罐内产甲烷化的条件；

(3)UASB厌氧反应罐：水解酸化池的出水进入UASB厌氧反应罐去除水中的大部分有机物；

(4)气浮池：UASB厌氧反应罐的出水进入气浮池，去除其中可能存在的表面活性剂、浮油和部分悬浮物，同时实现泡沫分离。气水比控制在10:1～30:1，上升流速控制在1.2～3m/h；

(5)鸟粪石反应池：气浮池的出水进入鸟粪石反应池，投加氢氧化钠调节水的pH在8.0～9.0，使用氯化镁、硫酸镁和氧化镁中的一种或多种作为镁源，磷酸二氢钠或磷酸一氢钠作为磷源，调节水中Mg：N：P的摩尔比为(0.8～1.4)：1：(0.8～1.5)，使水中的氨氮浓度快速降低；

(6)沉淀池：鸟粪石反应池的出水进入沉淀池进行固液分离，沉淀物在沉淀池底部被收集，经分离得到鸟粪石沉淀；

(7)A/O+MBR生化处理单元：沉淀池的出水进入A/O+MBR生化处理单元。A/O反应池中污泥浓度为4～6g/L，缺氧区主要对水中的硝酸盐进行反硝化，缺氧区溶解氧控制在0.2～0.5mg/L，好氧区去除水中的有机物和发生硝化反应，好氧区溶解氧控制在3～5mg/L。MBR膜池为外置式，膜池中设有帘式MBR超滤膜，膜通量为0.1～0.2m³/(m²·d)；

(8)电子束辐照单元：AO+MBR生化处理单元出水进入电子束辐照设备，进行电子束辐照处理，产生大量强氧化剂，如羟基自由基，去除水中的部分COD、大部分色度、异味以及对部分大分子有机物进行破坏/改性。电子束辐照设备的辐照源加速器选择中能段(0.5～5.0MeV)，辐照剂量为2～15kGy；

(9)混凝池：电子束辐照设备出水进入混凝池，通过投加一定量的混凝剂，在混凝池实现固液分离，去除水中的悬浮物和部分COD。所述混凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的一种或几种，投加量为0.1～2g/L；

(10)保安过滤器：混凝池出水进入保安过滤器进一步去除水中的悬浮物，保安过滤器的孔径范围为0.5～1μm；

(11)负压膜蒸馏设备：保安过滤器的出水进入负压膜蒸馏设备进行深度处理和浓缩。负压膜蒸馏设备使用的膜组件为中空纤维式组件，膜材料为疏水性聚偏氟乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯，操作形式为浸没式。负压膜蒸馏设备使用余热蒸汽加热原水，原水罐的加热蒸汽盘管与垃圾焚烧厂的余热蒸汽供给管道连通，蒸汽温度为100～120℃，压力为0.2～0.4MPa。在负压条件下，负压膜蒸馏设备在较低温度时即可实现较好的处理效果，具体的，原水侧温度维持在50～60℃，产水侧压力控制在40～50kPa。透过分离膜的水分子被收集为产水，产水水质良好可回用，浓水经浓缩后体积大大减小，浓水可回喷至焚烧炉炉膛处理。

进一步地，由UASB厌氧罐、AO+MBR单元、混凝池和气浮池产生的污泥和浮渣经收集脱水至含水率60％以下后，投入垃圾焚烧厂的焚烧炉焚烧处理。

实施例1

河北某垃圾焚烧厂的渗滤液基本水质情况如下：pH为6.7～6.8；COD浓度为58000～77000mg/L；氨氮浓度为680～800mg/L；总氮浓度约为1100～1240mg/L。利用本发明的渗滤液处理***进行渗滤液处理，具体方法步骤如下：

1、渗滤液进入调节池调节水量和水质；

2、调节池出水进入水解酸化池，经水解酸化后，水的pH下降至5.3，使用碳酸钠调节pH值至6.8～7.2，使其满足UASB厌氧反应罐内产甲烷化的条件；

3、水解酸化池的出水进入UASB厌氧反应罐去除水中的大部分有机物。出水pH为7.8～8.0，COD浓度为8300～11000mg/L，氨氮浓度为2200～2400mg/L，SS为9～12g/L；

4、UASB厌氧反应罐的出水进入气浮池，气水比控制在16:1，上升流速控制在2.0m/h；

5、气浮池的出水进入鸟粪石反应池，投加氢氧化钠碱液，调节水的pH为8.9，使用氯化镁作为镁源，磷酸二氢钠作为磷源，调节水中Mg：N：P的摩尔比为1.2：1：0.9，经处理后，水中氨氮浓度下降至约600mg/L；

6、鸟粪石反应池的出水进入沉淀池，沉淀物在沉淀池底部被收集，经分离得到鸟粪石沉淀；

7、沉淀池的出水进入A/O+MBR生化处理单元。A/O反应池中污泥浓度为4.8g/L，缺氧区溶解氧控制在0.3～0.4mg/L，好氧区溶解氧控制在4.0～4.5mg/L。MBR膜池的膜通量为0.2m³/(m²·d)，出水COD为500～600mg/L，氨氮浓度30～42mg/L，总氮浓度55～73mg/L，总磷0.5～1.2mg/L，pH6.8～7.0；

8、A/O+MBR生化单元出水进入电子束辐照设备。电子束辐照设备的辐照源加速器为中能段(0.5～5.0MeV)，辐照剂量控制为9kGy；

9、电子束辐照设备出水进入混凝池，先后投加聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，投加量分别为1.2g/L和1.0mg/L；

10、混凝池上清液进入保安过滤器进一步去除水中的悬浮物；

11、保安过滤器出水进入负压膜蒸馏设备。负压膜蒸馏设备使用的膜组件为中空纤维式组件，膜材料为疏水性聚偏氟乙烯，操作形式为浸没式，加热热源为垃圾焚烧发电厂产生的低温蒸汽，蒸汽温度为100～120℃，压力为0.2～0.4MPa。负压膜蒸馏设备原水侧温度维持在55℃，产水侧压力控制在46kPa，平均膜通量为25L/(m²·h)，脱盐率约为99.7％。浓水回喷至焚烧炉炉膛。

最终出水水质主要指标如下：pH为7左右，COD浓度为40～50mg/L，BOD浓度为6～10mg/L，氨氮浓度为3～6mg/L，总氮浓度约为12～15mg/L，总磷浓度约为0.3～0.7mg/L，SS为10～20mg/L，色度14～24，电导率为40～55us/cm，均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB16889-2008)表3中的排放限值标准。

此外，由UASB厌氧罐、AO+MBR单元、混凝池和气浮池产生的污泥和浮渣经收集脱水至含水率60％以下后，投入焚烧炉焚烧处理。

实施例2

江苏某垃圾焚烧厂的渗滤液基本水质情况如下：pH为6.4～6.8；COD浓度为45000～65000mg/L；氨氮浓度为520～690mg/L；总氮浓度约为820～1080mg/L。

采用实施例1的方法对该渗滤液进行处理，区别在于:

调节池出水pH下降至5.3，使用碳酸钠调节pH值至6.9～7.0；

气浮池气水比控制在20:1，上升流速控制在2.8m/h；

鸟粪石反应池调节水的pH在9.0，使用氯化镁作为镁源，磷酸二氢钠作为磷源，调节水中Mg：N：P的摩尔比为1.1：1：1；

A/O***中污泥浓度为4.5g/L，缺氧区溶解氧控制在0.35～0.4mg/L，好氧区溶解氧控制在3.6～4.2mg/L；MBR膜池的膜通量为0.18m³/(m²·d)；

电子束辐照剂量控制为9.6kGy；

混凝池投加聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，投加量分别为1.5g/L和1.2mg/L；

负压膜蒸馏单元使用膜材料为聚丙烯，加热热源为垃圾焚烧发电厂产生的低温蒸汽，蒸汽温度为110～120℃，压力为0.3～0.4MPa。原水侧温度维持在60℃，产水侧压力控制在50kPa，平均膜通量为20L/(m²·h)。

渗滤液经处理后，最终出水水质主要指标如下：pH为6.9左右，COD浓度为44～49mg/L，BOD浓度为6.4～13.2mg/L，氨氮浓度为3.7～6.6mg/L，总氮浓度约为11～17mg/L，总磷浓度约为0.2～0.7mg/L，SS为9～15mg/L，色度10～20，电导率为50～66us/cm，均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)表3中的排放限值标准。

实施例3

安徽某垃圾焚烧厂的渗滤液基本水质情况如下：pH为6.5～6.7；COD浓度为60000～75000mg/L；氨氮浓度为800～920mg/L；总氮浓度约为1100～1200mg/L。

采用实施例1的方法对该渗滤液进行处理，区别在于:

调节池出水pH下降至5.4，使用碳酸钠调节pH值至6.8～7.0；

气浮池气水比控制在22:1，上升流速控制在3m/h；

鸟粪石反应池调节水的pH在9.0，使用氯化镁作为镁源，磷酸二氢钠作为磷源，调节水中Mg：N：P的摩尔比为1.2：1：1；

A/O***中污泥浓度为4.9g/L，缺氧区溶解氧控制在0.3～0.4mg/L，好氧区溶解氧控制在3.8～4.4mg/L；MBR膜池的膜通量为0.2m³/(m²·d)；

电子束辐照剂量控制为8.8kGy；

混凝池投加聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，投加量分别为1.8g/L和1.6mg/L；

负压膜蒸馏单元使用膜材料为聚四氟乙烯，加热热源为垃圾焚烧发电厂产生的低温蒸汽，蒸汽温度为100～110℃，压力为0.2～0.3MPa。原水侧温度维持在48℃，产水侧压力控制在40kPa，平均膜通量为18.6L/(m²·h)。

渗滤液经处理后，最终出水水质主要指标如下：pH为6.9左右，COD浓度为48～54mg/L，BOD浓度为7.1～11.4mg/L，氨氮浓度为4～6mg/L，总氮浓度约为12～15mg/L，总磷浓度约为0.3～0.9mg/L，SS为11～20mg/L，色度15～21，电导率为55～60us/cm，均满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)表3中的排放限值标准。

对比例1

与实施例1相比，其区别仅在于：电子束辐照设备出水直接进入负压膜蒸馏单元。由于水中存在一定量的悬浮物，将使负压膜蒸馏单元运行一段时间后产水量衰减，产水水质变差，需要通过酸洗和碱洗的方式清洗膜蒸馏单元，使其处理能力恢复。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其特征在于，包括沿水流方向依次连接的调节池、水解酸化池、UASB厌氧反应罐、气浮池、鸟粪石反应池、沉淀池、A/O反应池、MBR膜池、电子束辐照设备、混凝池、保安过滤器和负压膜蒸馏设备。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，还包括污泥脱水装置，所述UASB厌氧反应罐的污泥出口、气浮池的浮渣出口、A/O反应池的污泥出口、MBR膜池的污泥出口、混凝池的污泥出口均与所述污泥脱水装置连接。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，所述MBR膜池为外置式MBR膜池。

4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，所述外置式MBR膜池内设置有帘式MBR膜组件。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，所述负压膜蒸馏设备中的膜组件为中空纤维膜组件。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，所述负压膜蒸馏设备包括原水罐，所述原水罐内设有加热蒸汽盘管，所述加热蒸汽盘管与垃圾焚烧厂的余热蒸汽供给管道连接。

7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***，其中，所述负压膜蒸馏设备的浓水出口通过喷头与垃圾焚烧厂的焚烧炉炉膛相连通。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的垃圾焚烧厂渗滤液的零排放处理***进行渗滤液处理的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：