垃圾渗滤液的处理的一种系统方法与流程

   
1.本发明属于废物资源化处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液的处理系统和方法。


背景技术：

2.近年来，我国快速的经济发展和国民生活水平的不断提高逐渐催生了大量的生活垃圾。垃圾填埋场的数量也由此进入快速扩增（根据2019年数据，国内已有652间垃圾填埋场）。然而，垃圾填埋场产生的渗滤液却极难处理，对周边环境影响非常大，特别是运营时间超过20年的高龄填埋场，其垃圾渗滤液普遍可生化性较低（低bod／cod比例）且含有中低浓度cod以及极高浓度的氨氮和总氮。有鉴于此，氨吹脱工艺等物化处理工艺常常用于垃圾渗滤液的前处理单元，用以去除大部分的氨氮。为了实现渗滤液中的cod和氨氮的浓度的进一步降低，当前业界普遍采用适用a/o工艺的生物处理单元 （比如sbr）。相对于其他物化法，生物处理法操作简单且无二次污染，可以较低成本实现可生物降解污染物的去除，有助于提高后续深度处理工艺（比如纳滤和反渗透的双膜法）的处理效率和经济效益。
3.虽然现有处理工艺可以实现垃圾渗滤液的处理和达标排放，但其运行依然存在较多问题。首先，生化处理过程中，通常会施以过量的曝气以实现氨氮的完全硝化，从而造成水厂运营能耗较高，同时由于渗滤液过低的bod/n比例，运营中会主动投加如葡萄糖，工业甲醇等有机碳源。虽然这可以促进反硝化脱氮，但会产生大量剩余污泥，同时也会进一步推高运营成本。渗滤液中大量不可生物降解cod无法直排，却在深度处理中极易造成膜的有机污染，增加其清洗频率却降低使用寿命，而且其产生的浓缩液的原场回灌会不断积累不可生物降解cod，持续加剧渗滤液处理厂的处理负担。


技术实现要素：

4.针对以上经济、技术原因，本发明提供一种用于垃圾渗滤液的处理系统及处理方法，通过新型生物强化耦合新型化学沉淀沉降技术，以解决上述问题。
5.一种垃圾渗滤液的处理系统，包括依次设置的ifas-sbr 生化反应池、管式化学沉淀设施以及气浮泥水分离器；其中ifas-sbr 生化反应池内混有活性污泥和填充有mbbr填料；其中所述管式化学沉淀设施包括前置化学沉淀缸、管式混合设施和气浮泥水分离器；化学沉淀缸用于进行ph控制和加入特定配方的化学沉淀药剂，管式混合设施用于加入絮凝剂之后进行充分混合，气浮泥水分离器用于高效固液分离。
6.进一步的，所述ifas-sbr池内还设置有鼓风曝气装置以及潜水导流装置。
7.进一步的，所述气浮泥水分离器上端设置电动机，变速箱和往复式水平撇泥设备。
8.进一步的，所述垃圾渗滤液处理系统还包括设置于所述ifas-sbr池前端的氨吹脱物化前处理设施。
9.进一步的，所述垃圾渗滤液处理系统还包括设置于所述气浮泥水分离器后端的深度处理单元，用于化学沉淀沉降之后的产水进行深度处理，以达到排放标准。
10.本发明还提出一种垃圾渗滤液处理方法，其应用于上述的垃圾渗滤液处理系统中，该处理方法包括如下步骤：步骤s201，在所述ifas-sbr池中将垃圾渗滤液进行生化处理，其中包括交替进行的缺氧反硝化和好氧硝化反应；步骤s202，将所述ifas-sbr池之产水引入管式化学沉淀设施进行ph调整、并加入特定配方的化学药品进行化学沉淀析出反应和絮凝反应，在所述反应过程中析出大量不可生物降解cod；步骤s203，将化学沉淀絮凝的混合物通过气浮泥水分离器实现高效固液分离。
11.进一步的，所述垃圾渗滤液处理方法在步骤s201之前还进行前端氨吹脱物化处理的步骤。
12.进一步的，在所述步骤201中，所述ifas-sbr池会于反硝化反应前定量补充外加碳源。
13.进一步的，所述外加碳源可以是葡萄糖或工业甲醇。
14.进一步的，步骤s201中，所述垃圾渗滤液会通过调整曝气和do于硝化反应的模式中实现同步硝化反硝化反应。
15.进一步的，所述步骤s202中，外加的特定配方化学药品包含聚合氯化铝，三氯化铁，氢氧化钙，碱式氯化铝及硫酸铝。
16.进一步的，化学沉淀药剂的配方根据在线色度作实时调整，达至最佳的沉淀反应。
17.进一步的，所述步骤s202中，在管式混合器末端加入富含饱和压缩空气的溶液的射流。
18.进一步的，在所述步骤s203中，所述气浮泥水分离器的水平撇泥设备将浮泥全部收集，出水进入所述泥水分离器的收集水槽，以此完成高效的泥水分离。
19.进一步的，垃圾渗滤液处理方法还包括将产水进行深度处理的步骤。
20.根据本发明提供的垃圾渗滤液处理系统，在ifas-sbr池内由于悬浮填料生物膜的富集和活性污泥产生协同处理效应实现同步硝化反硝化，可以降低外加碳源的补充量，提高曝气装置的氧气利用效率，综合提高脱氮效率；经过生化处理的产水借由管式化学沉淀大量析出渗滤液中的可溶解化合物，并经过气浮泥水分离装置进行高效分离，实现了垃圾渗滤液大比例不可生物降解cod的快速去除，从而简单却有效降低后续深度处理中膜过滤的有机污染发生的严重程度和清洗频率，综合降低垃圾渗滤液处理厂的运营成本和操作难度。
附图说明
21.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
22.图1为本发明的垃圾渗滤液处理系统的示意图；图2为本发明的垃圾渗滤液处理方法的流程图。
23.附图标识：1. ifas-sbr池；2. 管式化学沉淀设施；
3. 气浮泥水分离设施；4. 化学沉淀剂加药装置；5. 絮凝剂加药装置；6. 含饱和压缩空气溶液射流装置。
具体实施方式
24.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。 然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
25.为了进一步彻底理解本发明所述内容， 将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的垃圾渗滤液处理系统及处理方法。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
26.本发明提供一种垃圾渗滤液的处理系统，如图1所示，包括依次设置的ifas-sbr( integrated fixed-film activated sludge
ꢀ‑ꢀ
sequencing batch reactor) 生化反应池1，管式化学沉淀设施2以及气浮泥水分离器3；其中ifas-sbr 生化反应池1内混有活性污泥和填充有mbbr填料；其中管式化学沉淀设施2包括前置化学沉淀缸和管式混合设施。
27.在本发明提供的垃圾渗滤液的处理系统中，还包括设置于ifas-sbr 生化反应池1前端的氨吹脱物化处理单元。
28.氨吹脱物化处理单元用于对垃圾渗滤液进行氨氮的强力去除，一般处于垃圾渗滤液的前端处理。由于垃圾填埋场的特性，垃圾渗滤液一般都溶有高浓度或极高浓度的氨氮，低浓度或中低浓度的cod。对于老龄填埋场，上述情况更加严重，其垃圾渗滤液含有极高浓度的氨氮同时仅含有低浓度的bod，从而形成过低bod/n，可生化性，特别是利用内源碳源进行脱氮的生化性极差。为了进行快速的氨氮的大规模去除，提高垃圾渗滤液的可生化性，氨吹脱工艺因其高效稳定而得到了普遍的应用。设计原理上，较高ph和较高水温会促进氨氮的解吸，所以氨吹脱工艺前普遍配给ph提升设备，通过主动添加类似石灰等化合物提高进入系统前垃圾渗滤液的ph（比如ph 10.8～11.5）。系统设计上，氨吹脱工艺多见于逆流操作的吹脱塔，塔内装配有一定高度的固定填料。当垃圾渗滤液由塔上端泵入，空气由塔下端吹入时，塔内装配的填料会增加传质面积，有利于氨氮于渗滤液中解吸。氨吹脱工艺是一个行之有效的简便易行的解吸工艺，经过吹脱塔之气液交换之后的渗滤液，通常可以达到90-98%的氨氮去除效率。鉴于渗滤液经过氨吹脱之后的氨氮始终有残余，其产水经过ph的调节之后，会进入生化处理系统，进行剩余氨氮和bod的进一步去除。
29.本发明提供的垃圾渗滤液的处理系统中，生化处理设备可应用于ifas-sbr 生化反应池1中。
30.垃圾渗滤液在注入ifas-sbr 生化反应池1后，会交替进行无系统曝气的缺氧反应和系统控制曝气的好氧反应。物化处理之后的产水进入ifas-sbr 生化反应池1后，通常由
于渗滤液中的bod不足以完成反硝化所需的有机碳源的最低需求，具体地，会在缺氧反应开始前补充定量的外加碳源。示例性地，在缺氧反应进行过程中，池内启动的潜水导流装置将会实现活性污泥与悬浮填料完全混合，促进缺氧环境下的生化反应的进行。接下来ifas-sbr 生化反应池1系统进入有系统控制曝气的好氧反应阶段。这个阶段中，垃圾渗滤液中的氨氮经由生化反应被氧化成硝态氮和/或部分亚硝态氮。本发明中，悬浮填料上富集的生物膜与活性污泥于反应池中表现出不尽相同的生态学环境，具体地，通过控制曝气和do含量，生物膜中因为不同生物种群的空间多样性的出现结合生物膜多层结构中的含氧量，orp等物理条件的非均一引发微观层面上的好氧和缺氧反应同步进行，引至宏观上出现同步硝化反硝化现象，也即好氧反应过程中的总氮减少现象。与现有通常应用的完全反硝化和硝化的技术进行对比，本发明的ifas-sbr 生化反应池1可以有效节省系统曝气总量，显著降低系统外加碳源的投加量，综合加强系统脱氮的效率，显著降低系统运行成本。
31.ifas-sbr 生化反应池1中的生化处理的产水会进入管式化学沉淀设施2。示例性地，本发明中的管式化学沉淀设施2包括前置化学沉淀缸和管式混合器。化学沉淀缸依次装配有搅拌设施、ph 控制系统以及化学沉淀剂加药装置4；管式混合器依次装配有絮凝剂加药系统5以及富含饱和压缩空气溶液的射流系统6。垃圾渗滤液进入化学沉淀缸之后，ph控制系统会自动补充，把酸碱调节到适用于化学沉淀反应的最佳ph范围，同时化学沉淀剂加药装置4自动按需加入化学沉淀剂，析出大量沉淀物。所呈现的混合物进入管式混合器，絮凝剂加药系统6于特定入口会自动按需加入絮凝剂，以促进絮凝反应的进行，进一步团聚析出的化学沉淀物。接下来，含有饱和压缩空气的溶液会射入管式混合器，具体地，这部分射流进入到管式混合器中，会因后续处理时压力的突然变化，大量释放致密的空气气泡，裹挟化学沉淀和絮凝反应中析出的化学污泥进入到气浮泥水分离器3中。示例性地，本发明中的气浮泥水分离器3，依次装有电动机，变速箱，往复式水平撇泥设备。进入到泥水分离器3后，由于气浮效应，气泡会裹挟化学污泥迅速提升并稳定浮于液面，撇泥设备会逆向水平剥离液面的化学污泥并收集于污泥槽。产水会进一步收集于产水水槽，从而实现有效的固液分离，达到渗滤液中不可降解cod的有效去除。本发明的新型化学沉淀工艺的实施将有效降低渗滤液中不可生物降解cod的含量，极大缓解后续深度处理中膜过滤的压力，从而有效降低后续深度处理中膜过滤的有机污染发生机率和清洗频率，全面降低垃圾渗滤液处理厂的运营成本和操作难度。
32.垃圾渗滤液的处理系统还包括设置于气浮泥水分离器3后端的深度处理单元，用于化学沉淀沉降之后的产水进行深度处理，以达到排放标准。
33.本发明还提供了一种垃圾渗滤液的处理方法，如图2所示，该处理方法的主要步骤包括：步骤s201：将垃圾渗滤液进行生化处理，其中包括交替进行的缺氧反硝化和好氧硝化反应；具体地，在反硝化反应中，通过内源bod和外加碳源驱动脱氮，在硝化反应处理中，氨氮经过好氧反应氧化成硝态氮和/或亚硝态氮。其中，于好氧反应中通过反应条件的控制实现同步硝化反硝化。
34.步骤s202：将生化反应池之产水引入管式化学沉淀设施进行ph调整、加入特定配方的化学药品进行化学沉淀析出反应和絮凝反应，在所述反应过程中析出大量不可生物降解cod。
35.步骤s203：将化学沉淀絮凝之混合物通过气浮泥水分离器实现高效固液分离。
36.本发明提供的垃圾渗滤液的处理方法还包括前端氨吹脱物化处理工艺。
37.示例性地，高温高ph氨吹脱工艺常见于垃圾渗滤液前端的处理反应工艺中。在方法设计上，氨吹脱工艺基于传质效应而研发，原理上，富含氨氮的污水通过引入空气而对水中的氨氮进行吹脱和剥离。根据化学平衡，水中的氨氮一般存在于两种形式，铵根离子和游离氨分子。游离氨分子和铵根离子的相对浓度取决于水的ph和温度等物理条件。在高ph条件下，化学平衡会向右移动，有利于氨分子的形成，借此原理，氨吹脱工艺普遍会于其前置添加石灰（cao）等，主动升高渗滤液的ph，促进氨吹脱工艺的效果。另外，温度升高也会使氨氮的化学平衡右移。
38.接下来，执行步骤s201，将垃圾渗滤液交替进行反硝化和硝化反应。
39.示例性地，将垃圾渗滤液引入反应池中，在缺氧反应阶段，利用潜水导流装置实现搅拌，通过补充外加如葡萄糖、工业甲醇等碳源，结合内源bod为反硝化菌群提供电子供体，驱动反硝化反应实现内源bod的去除和脱氮；在好氧反应阶段，通过曝气为硝化菌群提供氧气将氨氮氧化为硝态氮和亚硝态氮；进一步地，悬浮填料生物膜由于复杂的空间结构实现生物种群多样性结合和活性污泥的生物种群产生协同效应实现同步硝化反硝化。
40.接下来，执行步骤s202，将所述生化反应池之产水引入管式化学沉淀设施。
41.示例性地，经过生化反应之产水会于前置化学沉淀设备混入特定化学沉淀剂，借由ph的调整实现最优化的不可生物降解的cod以沉淀物形式析出，结合管式混合器特定加药口进行絮凝剂的按需注入，辅助所述析体的溶液的射流。
42.示例性的，外加的特定配方化学药品包含聚合氯化铝，三氯化铁，氢氧化钙，碱式氯化铝及硫酸铝。
43.示例性的，化学沉淀药剂的配方根据在线色度作实时调整，达至最佳的沉淀反应。
44.接下来，执行步骤s203，将前述混合物通过气浮泥出沉淀物形成大量化学污泥。同时，在管式混合器末端加入富含饱和压缩空气的溶液的射流实现高效固液分离。
45.示例性地，前述泥水混合物会进入气浮泥水分离器，含有饱和空气的液体经由压力的骤变释放出大量致密的气泡，分散于前述产水中的大量化学污泥中，借由气泡浮力，裹挟而上并积累于液面。气浮泥水分离器的水平撇泥设备将浮泥全部收集，出水进入泥水分离器的收集水槽，以此完成高效的泥水分离。
46.本发明提供的垃圾渗滤液的处理方法还包括将步骤s203的产水进行深度处理的步骤。
47.根据本发明提供的处理方法，垃圾渗滤液的处理可以实现外加碳源和曝气及其能耗的降低，提高生物处理工艺的效率，同时实现不可生物降解cod的显著去除，降低深度处理工艺中提高生物处理工艺的效率，减少深度处理工艺中膜使用的有机污染程度和清洗频率，增加其使用寿命，综合降低渗滤液处理的能耗和运营成本。
48.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：
1. 一种垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述处理系统包括依次设置的ifas-sbr 生化反应池、管式化学沉淀设施以及气浮泥水分离器；其中所述ifas-sbr 生化反应池内混有活性污泥和填充有mbbr填料；所述管式化学沉淀设施包括前置的独立的化学沉淀缸、管式混合设施和气浮泥水分离器，所述化学沉淀缸用于进行ph控制和加入特定配方的化学沉淀药剂，所述管式混合设施用于加入絮凝剂之后进行充分混合，所述气浮泥水分离器用于高效固液分离。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述ifas-sbr生化反应池内还设置有鼓风曝气装置以及潜水导流装置。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述气浮泥水分离器上端设置电动机，变速箱和往复式水平撇泥设备。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述处理系统包括设置于所述ifas-sbr生化反应池前端的氨吹脱物化前处理设施，还包括设置于所述气浮泥水分离器后端的深度处理单元，用于化学沉淀沉降之后的产水进行深度处理，以达到排放标准。

5.一种垃圾渗滤液处理方法，其应用于权利要求1-4任一项所述的垃圾渗滤液处理系统中，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：

步骤s201，在所述ifas-sbr生化反应池中将垃圾渗滤液进行生化处理，其中包括交替进行的缺氧反硝化和好氧硝化反应；

步骤s202，将所述ifas-sbr生化反应池之产水引入所述管式化学沉淀设施进行ph调整，并加入特定的化学药品配方化学沉淀析出反应和絮凝反应，在所述反应过程中析出大量不可生物降解cod；

步骤s203，将化学沉淀絮凝的混合物通过所述气浮泥水分离器实现高效固液分离。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：在步骤s201之前还进行前端氨吹脱物化处理的步骤，在所述步骤201中，所述ifas-sbr生化反应池会于反硝化反应前定量补充外加碳源，所述垃圾渗滤液会通过调整曝气和do于硝化反应的模式中实现同步硝化反硝化反应。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：所述外加碳源可以是葡萄糖或工业甲醇。

8.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：在步骤s202中，外加化学沉淀药剂的配方包含聚合氯化铝，三氯化铁，氢氧化钙，碱式氯化铝及硫酸铝，而化学沉淀药剂的配方可根据在线色度作实时调整，达至最佳的沉淀反应。

9.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：所述步骤s202中，在管式混合器末端加入富含饱和压缩空气的溶液的射流。

10.根据权利要求5所述的一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：在所述步骤s203中，所述气浮泥水分离器的水平撇泥设备将浮泥全部收集，出水进入所述泥水分离器的收集水槽，以此完成高效的泥水分离；步骤s203之后，将产水进行深度处理。

技术总结
本发明公开了一种垃圾渗滤液的处理系统和方法，处理系统包括依次设置的IFAS-SBR生化反应池、管式化学沉淀设施以及气浮泥水分离器；在IFAS-SBR生化反应池中将垃圾渗滤液进行生化处理，其中包括交替进行的缺氧反硝化和好氧硝化反应；将IFAS-SBR生化反应池之产水引入管式化学沉淀设施进行pH调整、加入特定化学药品配方进行化学沉淀反应和絮凝反应；将化学沉淀絮凝的混合物通过气浮泥水分离器实现高效固液分离。本发明公开的垃圾渗滤液的处理系统和方法可以提高生物处理工艺的效率，减少深度处理工艺中膜使用的有机污染程度和清洗频率，增加其使用寿命，综合降低渗滤液处理的能耗和运营成本。运营成本。运营成本。


技术研发人员：张国华 何国彬
受保护的技术使用者：香港生产力促进局
技术研发日：2022.03.24
技术公布日：2022/6/28