CN113480086A

CN113480086A - 一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺

Info

Publication number: CN113480086A
Application number: CN202110639338.1A
Authority: CN
Inventors: 胡振; 张雪; 张建; 吴世博; 谢慧君; 梁爽
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2021-06-08
Publication date: 2021-10-08

Abstract

本公开属于垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺，包括：沿着垃圾渗滤液的流动方向，依次设置有酸化池、流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池、DAMO反应器和人工湿地。采用Fenton高级氧化技术提高垃圾渗滤液的碳氮比和可生化性，将AO亚硝化反应与厌氧甲烷氧化(DAMO)反应相结合，在去除垃圾渗滤液中污染物的同时实现了垃圾填埋气的回收利用，同时减少了外加碳源的使用，生物脱氮后采用基于电容去离子化(CDI)的复合型人工湿地对垃圾渗滤液进行进一步脱盐和深度净化。

Description

一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺

技术领域

本公开属于垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

垃圾渗滤液是在垃圾填埋后，垃圾本身的水分和雨水等经过各种生化反应透过垃圾填埋层后产生的一种高浓度有机废水。垃圾渗滤液含有多种有毒有害物质，包括大量难降解的“三致”有机物，氨氮浓度高达1000～4000mg/L；而且垃圾渗滤液水质受填埋时间和季节等影响变化较大，通常随着填埋年限的增加，渗滤液的氨氮浓度升高，COD浓度下降，导致碳氮比和可生化性逐渐降低，生化处理比较困难。

在固体废物填埋过程中，微生物会分解其中的有机物产生填埋气，填埋气中甲烷体积比约占30％～55％。由于填埋气中甲烷含量较低，产量随季节和填埋时间等变化较大，较难进行回收利用，通常是经收集后燃烧处理，造成了资源的浪费。

目前的垃圾渗滤液处理的瓶颈主要是含有大量有毒有害的难降解有机物，可生化性较差，采用传统的硝化反硝化生物脱氮常需要外加碳源，处理成本高，而且高浓度的氨氮限制了处理工艺，影响处理效果。因此提高垃圾渗滤液的可生化性和脱氮效果，提高处理过程中的资源利用率、降低能耗，同时实现填埋气回收等仍是处理难点。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供了一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺，基于该处理***，能够有效降解垃圾渗滤液中的难降解有机物等，提高碳氮比和可生化性，提高了脱氮效果，减少了外加碳源的使用。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，一种垃圾渗滤液综合处理***，包括：沿着垃圾渗滤液的流动方向，依次设置有酸化池、流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池、DAMO反应器和人工湿地。

在本公开的第二方面，一种垃圾渗滤液综合处理工艺，包括：

预处理后的垃圾渗滤液进入酸化池，在酸化池内添加硫酸调节pH；Fenton试剂储存罐向流化床Fenton氧化塔中添加Fenton试剂进行Fenton反应；Fenton反应后的垃圾渗滤液进入沉淀池，向沉淀池内添加碱液调节pH，再添加絮凝剂，去除铁泥絮凝沉淀；垃圾渗滤液进入AO亚硝化反应池，去除氨氮，沉淀后得到亚硝酸盐氮含量较高的垃圾渗滤液；填埋气通过脱氧装置，脱氧后的填埋气通过内置的聚偏氟乙烯中空纤维膜输送到DAMO反应装置中；AO亚硝化反应后，垃圾渗滤液进入DAMO反应装置-厌氧膜生物反应器内；最后，DAMO反应后的垃圾渗滤液通过人工湿地进行脱盐和深度净化。

在本公开的第三方面，所述的垃圾渗滤液综合处理***和/或所述的垃圾渗滤液综合处理工艺在垃圾渗滤液处理中的应用。

本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：

垃圾渗滤液经预处理去除大颗粒悬浮物后，采用Fenton高级氧化技术对其中的难降解有机物进行处理，提高垃圾渗滤液的碳氮比和可生化性，将AO亚硝化反应与厌氧甲烷氧化(DAMO)反应相结合，对垃圾渗滤液进行生物脱氮处理，在去除垃圾渗滤液中污染物的同时实现了垃圾填埋气的回收利用，同时减少了外加碳源的使用，达到了资源节约和回收的目的，生物脱氮后采用基于电容去离子化(CDI)的复合型人工湿地对垃圾渗滤液进行进一步脱盐和深度净化，具有良好的环境和经济效益。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1：为实施例1所述的垃圾渗滤液处理***；

其中，1-格栅和筛网、2-H₂SO₄储存罐、3-搅拌器、4-酸化池、5-Fenton试剂储存罐、6-流化床Fenton氧化塔、7-NaOH储存罐、8-聚丙烯酰胺絮凝剂(PAM)储存罐、9-沉淀池、10-空气泵、11-AO亚硝化反应池、12-气体脱氧装置、13-DAMO反应器、14-污泥收集池、15-基于CDI的复合型人工湿地。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

目前，垃圾渗滤液处理可生化性较差，采用传统的硝化反硝化生物脱氮常需要外加碳源，处理成本高，而且高浓度的氨氮限制了处理工艺，影响处理效果。为此，本公开提供了一种垃圾渗滤液综合处理***及工艺。

在本公开的一种实施方式中，一种垃圾渗滤液综合处理***，包括：沿着垃圾渗滤液的流动方向，依次设置有酸化池、流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池、DAMO反应器和人工湿地。

首先采用Fenton高级氧化技术，将垃圾渗滤液中的烃类、酚醛类、杂环化合物等难降解有机物去除或转化为可降解的小分子化合物，提高了垃圾渗滤液的碳氮比和可生化性，提高了后续AO亚硝化反应的脱氮效果；采用AO亚硝化与DAMO过程相结合的生物处理方法，通过AO亚硝化将垃圾渗滤液中的氨氮转化为可被DAMO过程利用的亚硝氮，进而通过DAMO过程消耗垃圾填埋气中的甲烷并将亚硝氮转化为氮气去除，在实现垃圾渗滤液脱氮的同时对填埋气进行回收利用，减少了外加碳源的使用，达到了资源节约和回收的目的；通过基于CDI的复合型人工湿地对垃圾渗滤液进行进一步脱盐和深度净化。

在本公开的一种实施方式中，所述***还包括在流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池之间设置沉淀池；所述沉淀池设置有碱液储存罐和絮凝剂储存罐。碱液储存罐用于向沉淀池中输送碱液以调节pH值，絮凝剂储存罐用于向沉淀池中添加絮凝剂，通过碱液和絮凝剂的作用，有利于去除铁泥絮凝沉淀等杂质。

在本公开的一种实施方式中，所述碱液储存罐中的碱液选自氢氧化钾、氢氧化钠、石灰乳、碳酸钠，优选的，为氢氧化钠；或，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、或聚合硫酸铁，优选的，为聚丙烯酰胺。氢氧化钠调节pH具有更加便捷高效的特点，聚丙烯酰胺絮凝剂去除铁泥杂质具有更好的效果。

在本公开的一种实施方式中，所述DAMO反应器为厌氧膜生物反应器，内置有聚偏氟乙烯中空纤维膜。通过设置聚偏氟乙烯中空纤维膜，有利于实现对填埋气的进一步处理，有利于增大填埋气与反应器内混合液的接触面积，增强填埋气中甲烷的传质效果，促进DAMO过程的进行。

在本公开的一种实施方式中，所述***还包括气体脱氧装置，气体脱氧装置的一端与填埋气连接，另一端与DAMO反应器连接，不仅有效利用填埋气，降低碳源输入，而且，在DAMO微生物的作用下，利用甲烷作为电子供体，将亚硝氮转化为氮气，实现氮的去除和填埋气的资源回收。

在本公开的一种实施方式中，所述酸化池还连接有硫酸储存罐和搅拌器；酸化池与流化床Fenton氧化塔之间的通路上还设置有Fenton试剂储存罐；或，所述AO亚硝化反应池底部设置有空气泵。

在本公开的一种实施方式中，所述人工湿地为基于电容去离子化的复合型人工湿地脱盐***；人工湿地四周及底部设有防渗层，装置从底部往上分层铺设碎石、生物陶粒、沸石和土壤，湿地内所种植物为芦苇、香蒲、芦竹中的一种以上。这种复合型人工湿地能够实现对垃圾渗滤液的高效深度处理，进一步提高脱盐和深度净化。

在本公开的一种实施方式中，一种垃圾渗滤液综合处理工艺，包括：

预处理后的垃圾渗滤液进入酸化池，在酸化池内添加硫酸调节pH；Fenton试剂储存罐向流化床Fenton氧化塔中添加Fenton试剂进行Fenton反应，在流化床Fenton氧化塔内添加Fenton试剂(Fe²⁺、H₂O₂)，可以有效去除一部分垃圾渗滤液中的难降解大分子有机物；Fenton反应后的垃圾渗滤液进入沉淀池，向沉淀池内添加碱液调节pH，再添加絮凝剂，去除铁泥絮凝沉淀；垃圾渗滤液进入AO亚硝化反应池，去除氨氮，沉淀后得到亚硝酸盐氮含量较高的垃圾渗滤液；填埋气通过脱氧装置，脱氧后的填埋气通过内置的聚偏氟乙烯中空纤维膜输送到DAMO反应装置中；AO亚硝化反应后，垃圾渗滤液进入DAMO反应装置-厌氧膜生物反应器内；最后，DAMO反应后的垃圾渗滤液通过人工湿地进行脱盐和深度净化。

在本公开的一种实施方式中，所述预处理过程包括将垃圾渗滤液经过格栅和筛网进行预处理；或，酸化池中的pH值为2-4；或，沉淀池中pH值为7-9。通过预处理，有利于去除大颗粒悬浮物，控制好反应过程的酸碱度，对于提高脱氮等具有较好的作用。

在本公开的一种实施方式中，所述的垃圾渗滤液综合处理***和/或所述的垃圾渗滤液综合处理工艺在垃圾渗滤液处理中的应用。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

一种垃圾渗滤液综合处理***，具体为：沿着垃圾渗滤液流动方向，依次设置1格栅和筛网、4酸化池、6流化床Fenton氧化塔、9沉淀池、11AO亚硝化反应池、13DAMO反应器和15人工湿地，其中，为了调节酸化池中的酸碱度，还设置有2硫酸储存罐与酸化池连接，同时，酸化池中还设置有3搅拌器用于实现均匀酸化处理过程。为了向流化床Fenton氧化塔中添加Fenton试剂，在酸化池和流化床Fenton氧化塔的管路上设置有5Fenton试剂储存罐。为了调节沉淀池中的酸碱度，还在流化床Fenton氧化塔和沉淀池之间的管路上设置了7氢氧化钠储存罐和8聚丙烯酰胺絮凝剂储存罐。AO亚硝化反应池底部设置了10空气泵，为反应池提供足够的反应气。为了利用填埋气，与DAMO反应器还连接有12气体脱氧装置。沉淀池、AO亚硝化反应池和DAMO反应器的流出物被14污泥收集池收集。

为了提高深度净化垃圾渗滤液的效果，所述人工湿地采用模块化设备，人工湿地四周及底部设有防渗层，装置从底部往上分层铺设碎石、生物陶粒、沸石和土壤，湿地内所种植物为芦苇。

实施例2：

基于实施例1的垃圾渗滤液综合处理***，采用垃圾渗滤液，COD浓度1100±50mg/L，BOD浓度300±30mg/L，氨氮浓度800±50mg/L。

经过Fenton氧化后和AO亚硝化后，渗滤液中氨氮浓度降至10mg/L以下，出水亚硝氮浓度为500±20mg/L，硝氮浓度为50±5mg/L，成功实现了亚硝化。由此可见，Fenton氧化后的垃圾渗滤液生化效果较好，氨氮去除或转化率达到98±1％。

在厌氧膜生物反应器中添加亚硝化反应后并稀释5倍的垃圾渗滤液，进行脱氮实验，渗滤液中含有100±20mg/L亚硝氮，10±1mg/L硝氮，反应5天后出水亚硝氮和硝氮分别降低为10±5mg/L，5±2mg/L，总的氮去除率达到86±11％。脱氮效果分析表明，DAMO过程对亚硝氮和硝氮的去除速率最高可达到30±3mg/L/d。说明DAMO过程能够应用于盐度较高且成分复杂的实际垃圾渗滤液并达到一定的脱氮效果。

最终，垃圾渗滤液经过基于CDI的复合型人工湿地脱盐和深度净化，出水符合GB16889-2008要求达标排放。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，包括：沿着垃圾渗滤液的流动方向，依次设置有酸化池、流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池、DAMO反应器和人工湿地。

2.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述***还包括在流化床Fenton氧化塔、AO亚硝化反应池之间设置沉淀池；所述沉淀池设置有碱液储存罐和絮凝剂储存罐。

3.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述碱液储存罐中的碱液选自氢氧化钾、氢氧化钠、石灰乳、碳酸钠，优选的，为氢氧化钠，优选的，为氢氧化钠；或，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、或聚合硫酸铁，优选的，为聚丙烯酰胺。

4.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述DAMO反应器为厌氧膜生物反应器，内置有聚偏氟乙烯中空纤维膜。

5.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述***还包括气体脱氧装置，气体脱氧装置的一端与填埋气连接，另一端与DAMO反应器连接。

6.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述酸化池还连接有硫酸储存罐和搅拌器；酸化池与流化床Fenton氧化塔之间的通路上还设置有Fenton试剂储存罐；或，所述AO亚硝化反应池底部设置有空气泵。

7.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液综合处理***，其特征是，所述人工湿地为基于电容去离子化的复合型人工湿地脱盐***；人工湿地四周及底部设有防渗层，装置从底部往上分层铺设碎石、生物陶粒、沸石和土壤，湿地内所种植物为芦苇、香蒲、芦竹中的一种以上。

8.一种垃圾渗滤液综合处理工艺，其特征是，包括：

9.如权利要求8所述的一种垃圾渗滤液综合处理工艺，其特征是，所述预处理过程包括将垃圾渗滤液经过格栅和筛网进行预处理；或，酸化池中的pH值为2-4；或，沉淀池中pH值为7-9。

10.权利要求1-7任一所述的垃圾渗滤液综合处理***和/或权利要求8或9所述的垃圾渗滤液综合处理工艺在垃圾渗滤液处理中的应用。