一種垃圾滲濾液廢水深度處理系統的製作方法
2023-06-10 02:57:51
本發明屬於垃圾滲濾液處理的技術領域，特別是涉及一種垃圾滲濾液廢水深度處理系統。
背景技術：
垃圾滲濾液是指來源於填埋過程中的直接降水、地表徑流、地下水、垃圾中的水份、覆蓋材料中的水份以及垃圾中有機物降解所產生的水份。垃圾滲濾液是目前世界上公認汙染嚴重、難於處理、性質複雜的高濃度汙染廢水。
目前，國內的垃圾滲濾液處理技術主要是預處理+生化處理、純膜法處理。預處理+生化處理，此法對垃圾滲濾液雖有一定的處理效果，但是處理效率較低，無法達到垃圾滲濾液達排放標準；純膜法處理，一般採用碟片式反滲透膜對滲濾液進行過濾，完全採用物理方法進行處理，但是汙染物並沒有被去除，會產生濃度更高的濃縮液，易造成二次汙染。
垃圾填埋場被認為是一座無比巨大的厭氧反應器，一層層垃圾填埋，伴隨著自然降水的滲透，在填埋垃圾內部形成了溫溼的厭氧環境，沼氣因此而產生。垃圾填埋場產生沼氣並發生垃圾爆炸事件一度時有耳聞，甚至危及生命。另外，無序的填埋場氣體排放對周圍環境也產生巨大的汙染，特別是填埋氣中的硫化氫、含汞物質、雜環物質對周圍環境產生巨大的汙染。鑑於此，可對沼氣收集提純實現資源利用。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種垃圾滲濾液廢水深度處理系統，能夠實現垃圾滲濾液廢水中有機物、氨氮的深度處理，廢水達標排放，實現資源的最大化回收利用。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種垃圾滲濾液廢水深度處理系統，包括預處理部分、生化處理部分和深度處理部分，
所述預處理部分包括水解酸化池、袋式過濾器和曝氣罐，所述水解酸化池出水管與袋式過濾器進水管相連，所述袋式過濾器出水管與曝氣罐進水管相連；
所述生化處理部分包括生物除臭裝置、碳源補充管、螺旋對稱流厭氧反應器、含硫廢氣淨化裝置、除溼器、雙膜氣櫃、熱電聯產裝置、沉澱池、SBR反應池、噴淋裝置和鼓風機，所述曝氣罐出水管與螺旋對稱流厭氧反應器進水管相連，所述螺旋對稱流厭氧反應器排氣管、垃圾填埋場集氣管與含硫廢氣淨化裝置進氣管相連，所述含硫廢氣淨化裝置排氣管與除溼器進氣管相連，所述除溼器出氣管與雙膜氣櫃進氣管相連，所述雙膜氣櫃出氣管與熱電聯產裝置進氣管相連，所述生物除臭裝置與水解酸化池排氣管、曝氣罐排氣管相連，所述螺旋對稱流厭氧反應器排水管與沉澱池進水管相連，所述沉澱池排水管與SBR反應池進水管相連，所述水解酸化池通過碳源補充管與SBR反應池相連，所述噴淋裝置抽水管與SBR反應池相連，所述鼓風機連接曝氣罐和SBR反應池；
所述深度處理部分包括中間池、石英砂過濾器、芯式過濾器、多級反滲透膜系統、多效蒸發系統、汙泥濃縮池和板框壓濾機，所述SBR反應池出水管與中間池進水管相連，所述中間池排水管與石英砂過濾器進水管相連，所述石英砂過濾器出水管與芯式過濾器進水管相連，所述芯式過濾器出水管與多級反滲透膜系統進水管相連，所述多級反滲透膜系統濃縮液出水管與多效蒸發系統進水管相連，所述多效蒸發系統出水管與多級反滲透膜系統排水管相連，所述汙泥濃縮池進泥管與沉澱池、SBR反應池和中間池的排泥管相連，所述汙泥濃縮池排泥管與板框壓濾機相連。
作為本發明一種優選的實施方式，所述水解酸化池出水經袋式過濾器過濾後泵入曝氣罐，所述袋式過濾器的過濾流量為10～100m3/h、過濾機壓力為0.1-0.3Mpa。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述曝氣罐配有微孔曝氣管、曝氣量為3～5m3/(m3·min)。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述曝氣罐外圍設有用於儲存溢出泡沫的外槽，曝氣罐內安裝有用於檢測外槽內泡沫液位的液位傳感器，所述曝氣罐內方安裝有消泡劑噴頭、消泡劑噴灑流速為10～20g/min，所述外槽的廢水出口與多級反滲透膜系統進水管相連。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述水解酸化池通過碳源補充管道向SBR反應池中添加未經厭氧硝化處理的垃圾滲濾液原水，所述垃圾滲濾液原水的補充量為SBR反應池處理量的10％～40％。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述螺旋對稱流厭氧反應器外設0.1～0.3m厚度石棉保溫層，高徑比為2.5～5.0，水力停留時間為8～24h。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述SBR反應池的汙水水力停留時間為3～8天，每個運行周期為6～12小時。
作為對上述實施方式的進一步改進，所述SBR反應池每個運行周期中進水0.5～1小時，曝氣3～5小時，沉澱1～3小時，排水0.5～1小時，閒置1～2小時。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述石英砂過濾器的石英砂密度大於2.55g/cm3、懸浮物去除率≥90％，所述芯式過濾器過濾壓差大於0.2Mpa，所述石英砂過濾器和芯式過濾器的過濾流量為10～100m3/h。
作為本發明另一種優選的實施方式，所述多級反滲透膜系統為兩級反滲透膜系統，所述多效蒸發系統為三效蒸發系統。
有益效果
本發明作為一種新型的厭氧、好氧與反滲透相組合的工藝系統，相比現有技術，本發明具有如下有益效果：
1、傳統的厭氧-好氧處理工藝需要外加碳源，運行費用高，而且脫氮效果差，本發明通過碳源補充管直接將部分垃圾滲濾液原水引入厭氧硝化液厭氧後處理過程的反硝化階段，以改進硝化液好氧後處理的效果；
2、本發明所採用的曝氣罐，通過大氣量曝氣可將垃圾滲濾液中的表面活性劑以氣泡形式溢出，並除去垃圾滲濾液中的硫化氫，所產泡沫溢出到外槽內，曝氣罐上方安裝液位傳感器，當泡沫液位達到液位傳感器所處位置後，消泡劑噴頭噴灑消泡劑，反應產生的廢水收集後由反滲透裝置處理；
3、曝氣罐和垃圾填埋場產生的沼氣經過淨化、除溼處理之後經過熱電聯產裝置發熱發電，發電可用於垃圾填埋場日常使用，產熱可用於螺旋對稱流厭氧反應器的保溫增溫，甚至多餘熱量還可供給多效蒸發系統，從而實現沼氣資源的最大化利用；
4、螺旋對稱流厭氧反應器與SBR反應池之間設置沉澱池，使垃圾滲濾液廢水與厭氧汙泥分離，防止厭氧汙泥進入到SBR反應池中，影響後續的生化處理；
5、本發明在SBR反應池上方安裝噴淋裝置，以消除在曝氣過程中所產氣泡，該過程不需要外加消泡劑，噴淋裝置所用水直接取自SBR反應池，有利於降低成本；
6、SBR反應池與多級反滲透膜系統之間設置中間池，在中間池內通過加酸調節pH，中間池的出水經原水泵加壓後再進入石英砂過濾器和芯式過濾器，過濾出水進入多級反滲透膜系統，使垃圾滲濾液廢水與好氧汙泥充分分離，防止好氧汙泥進入到反滲透裝置中，汙染堵塞膜組件；
7、多級反滲透膜系統所產生的濃縮液泵入多效蒸發系統進行蒸髮結晶處理，蒸髮結晶物質主要為鈉、鉀等鹽類，可作為氯鹼化工行業工業原料回收利用；
8、垃圾滲濾液廢水COD可達1200～54412mg/L，NH3-N高達1000～3000mg/L，用本發明處理這種高濃度有機物、高氨氮廢水，有機物去除效率高，氨氮去除效果好，且工藝運行穩定，出水達到《生活垃圾填埋場汙染控制標準》(GB16889-2008)中表二的排放標準(COD≤100mg/L、NH3-N≤25mg/L、TN≤40mg/L、TP≤3mg/L)，排水可實現資源化利用。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
如圖1所示的一種垃圾滲濾液廢水深度處理系統，包括預處理部分、生化處理部分和深度處理部分：
預處理部分包括水解酸化池1、袋式過濾器2和曝氣罐3。水解酸化池1出水管與袋式過濾器2進水管相連，袋式過濾器2出水管與曝氣罐3進水管相連，水解酸化池1出水經袋式過濾器2過濾後泵入曝氣罐3。袋式過濾器2的過濾流量為10～100m3/h、過濾機壓力為0.1-0.3Mpa，曝氣罐3配有微孔曝氣管、曝氣量為3～5m3/(m3·min)。
生化處理部分包括生物除臭裝置4、碳源補充管5、螺旋對稱流厭氧反應器6、含硫廢氣淨化裝置7、除溼器8、雙膜氣櫃9、熱電聯產裝置10、沉澱池11、SBR反應池12、噴淋裝置13和鼓風機14。
曝氣罐3出水管與螺旋對稱流厭氧反應器6進水管相連，螺旋對稱流厭氧反應器6排氣管、垃圾填埋場集氣管與含硫廢氣淨化裝置7進氣管相連，含硫廢氣淨化裝置7排氣管與除溼器8進氣管相連，除溼器8出氣管與雙膜氣櫃9進氣管相連，雙膜氣櫃9出氣管與熱電聯產裝置10進氣管相連。曝氣罐3外圍設有用於儲存溢出泡沫的外槽，曝氣罐3內安裝有用於檢測外槽內泡沫液位的液位傳感器，曝氣罐3內方安裝有消泡劑噴頭、消泡劑噴灑流速為10～20g/min，外槽的廢水出口與多級反滲透膜系統18進水管相連，將收集的廢水輸送到反滲透裝置中進行處理。螺旋對稱流厭氧反應器6採用專利號為ZL201210054218.6中要求保護的厭氧反應器，螺旋對稱流厭氧反應器6外設0.1～0.3m厚度石棉保溫層，高徑比為2.5～5.0，水力停留時間為8～24h。
生物除臭裝置4與水解酸化池1排氣管、曝氣罐3排氣管相連。螺旋對稱流厭氧反應器6排水管與沉澱池11進水管相連，沉澱池11排水管與SBR反應池12進水管相連。水解酸化池1通過碳源補充管5與SBR反應池12相連，向SBR反應池12中添加未經厭氧硝化處理的垃圾滲濾液原水，垃圾滲濾液原水的補充量為SBR反應池12處理量的10％～40％。SBR反應池12的汙水水力停留時間為3～8天，每個運行周期為6～12小時，每個運行周期中進水0.5～1小時，曝氣3～5小時，沉澱1～3小時，排水0.5～1小時，閒置1～2小時。噴淋裝置13抽水管與SBR反應池12相連，鼓風機14連接曝氣罐3和SBR反應池12。
深度處理部分包括中間池15、石英砂過濾器16、芯式過濾器17、兩級反滲透膜系統、三效蒸發系統、汙泥濃縮池20和板框壓濾機21。
SBR反應池12出水管與中間池15進水管相連，中間池15排水管與石英砂過濾器16進水管相連，石英砂過濾器16出水管與芯式過濾器17進水管相連，芯式過濾器17出水管與兩級反滲透膜系統進水管相連，兩級反滲透膜系統濃縮液出水管與三效蒸發系統進水管相連，三效蒸發系統出水管與兩級反滲透膜系統排水管相連。石英砂過濾器16的石英砂密度大於2.55g/cm3、懸浮物去除率≥90％，芯式過濾器17過濾壓差大於0.2Mpa，石英砂過濾器16和芯式過濾器17的過濾流量為10～100m3/h。
汙泥濃縮池20進泥管與沉澱池11、SBR反應池12和中間池15的排泥管相連，汙泥濃縮池20排泥管與板框壓濾機21相連，沉澱池11、SBR反應池12和中間水池15中的剩餘汙泥經汙泥濃縮池20濃縮後進入板框壓濾機21處理，汙泥含水率能夠低於60％，運至垃圾填埋場填埋處理。
下面為該垃圾滲濾液廢水深度處理系統的工作方法：
步驟1：水解酸化池
收集到的垃圾滲濾液通入水解酸化池1，水解酸化池1對垃圾滲濾液進行均質均量處理，使水解酸化池1充當調節池的作用，從而避免水質水量的不一致性對後續生化處理工段產生衝擊。水解酸化池1外接碳源補充管道5，碳源補充管道5的另一端與SBR反應池12連接，水解酸化池1通過碳源補充管5向SBR反應池12添加未經過厭氧硝化的垃圾滲濾液以補充碳源。
步驟2：曝氣罐
曝氣罐3底部設有通氣管，通氣管連接鼓風機14，鼓風機14通過通氣管對曝氣罐3進行曝氣，使垃圾滲濾液中的表面活性劑以泡沫的形式溢出，並除去垃圾滲濾液中的硫化氫。曝氣罐3所產泡沫溢出到外槽中，曝氣罐3上方安裝液位傳感器，當泡沫達到液位液位傳感器所處位置後，消泡劑噴頭以10～20g/min的流速噴灑消泡劑，反應產生的廢水收集後由反滲透裝置處理，從而減少SBR反應池12曝氣時的泡沫量，避免影響生化處理效果。
步驟3：生物除臭裝置
通過風機將水解酸化池1和曝氣罐3中的臭氣通過集氣泵收集進入生物除臭裝置4進行生化處理。
步驟4：螺旋對稱流厭氧反應器
將經過曝氣罐3的廢水通入螺旋對稱流厭氧反應器6中，該螺旋對稱流厭氧反應器6耐有機負荷衝擊能力強，其容積負荷能高達20kg·COD/(m3·d)以上，適合高濃度有機廢水的處理。
步驟5：含硫廢氣淨化裝置
螺旋對稱流厭氧反應器6、垃圾填埋場所產生的沼氣均被收集至含硫廢氣淨化裝置7，沼氣在此脫除其內硫化氫後，進而被除溼器8冷卻脫水，進而儲存至雙膜氣櫃9。雙膜氣櫃9中的沼氣以穩定的流量向熱電聯產裝置10供氣，所產電量用於垃圾填埋場日常使用，所產生的熱量用於螺旋對稱流厭氧反應器6的保溫增溫，以及三效蒸發系統蒸發所需。
步驟6：沉澱池
螺旋對稱流厭氧反應器6出水自流入沉澱池11中進行沉澱，沉澱汙泥收集至汙泥濃縮池20經板框壓濾機21處理後運至垃圾填埋場填埋，沉澱池對厭氧菌和好氧菌的有效分隔起到至關重要的作用。
步驟7：SBR反應池
沉澱池10出水流入SBR反應池12中進行生化處理，目的是進一步處理垃圾滲濾液降低COD、NH3-N濃度。SBR反應池12上方安裝噴淋裝置13，在SBR反應池12曝氣過程中，由SBR反應池12供水持續噴淋，以消除泡沫。
步驟8：中間池
SBR反應池12的出水管與中間池15相連，在中間池15中通過加酸調節pH，中間池15的出水經泵加壓後再進入石英砂過濾器16和芯式過濾器17，過濾出水進入兩級反滲透膜系統。
步驟9：兩級反滲透膜系統
過濾後的出水泵入兩級反滲透膜系統中進行深度處理。膜系統為兩級反滲透，第一級反滲透需要從芯式過濾器17進水，第二級反滲透處理第一級透過水。經過芯式過濾器17的滲濾液直接進入高效除垢器，經過高效除垢器滲濾液直接進入一級反滲透高壓柱塞泵，柱塞泵後有一個減震器，減震器出水進入膜組，膜組出水分為兩部分，第一級反滲透的透過液排向第二級反滲透的進水端，濃縮液排出，第二級反滲透的透過液排出，濃縮液進入第一級反滲透的進水端，進行進一步處理。
步驟10：三效蒸發系統
兩級反滲透膜系統的第一級反滲透的濃縮液泵入三效蒸發系統中，在此過程中所需熱量由熱電聯產裝置10提供，蒸髮結晶物質主要為鈉、鉀等鹽類，可作為氯鹼化工行業工業原料回收利用，蒸發出水與兩級反滲透膜系統的出水管相連，混合後排出。
本發明開發了一種生化法+膜處理相結合的組合工藝，並將垃圾填埋場所產沼氣和厭氧處理所產沼氣收集除硫後用於沼氣熱電聯產。由於在厭氧消化過程中，各汙染物降解不同步，導致厭氧消化液可生化性降低以及碳氮比例失調，影響好氧後處理中微生物的生長，厭氧消化液中缺乏易降解的有機物，導致反硝化效果差，所需碳源不足，若通過外加碳源的形式進行補充，會產生極大的負擔，所以在該工藝中通過碳源補充管補充碳源，可以改善消化液好氧後處理的效果。該組合工藝滿足對垃圾滲濾液處理後的出水要求，能夠將該工藝系統應用於城市垃圾滲濾液的處理系統中。