垃圾滲濾液的處理的一種系統方法與流程

   
1.本發明屬于廢物資源化處理技術領域，具體涉及一種垃圾滲濾液的處理系統和方法。


背景技術：

2.近年來，我國快速的經濟發展和國民生活水平的不斷提高逐漸催生了大量的生活垃圾。垃圾填埋場的數量也由此進入快速擴增（根據2019年數據，國內已有652間垃圾填埋場）。然而，垃圾填埋場產生的滲濾液卻極難處理，對周邊環境影響非常大，特別是運營時間超過20年的高齡填埋場，其垃圾滲濾液普遍可生化性較低（低bod／cod比例）且含有中低濃度cod以及極高濃度的氨氮和總氮。有鑒于此，氨吹脫工藝等物化處理工藝常常用于垃圾滲濾液的前處理單元，用以去除大部分的氨氮。為了實現滲濾液中的cod和氨氮的濃度的進一步降低，當前業界普遍采用適用a/o工藝的生物處理單元 （比如sbr）。相對于其他物化法，生物處理法操作簡單且無二次污染，可以較低成本實現可生物降解污染物的去除，有助于提高后續深度處理工藝（比如納濾和反滲透的雙膜法）的處理效率和經濟效益。
3.雖然現有處理工藝可以實現垃圾滲濾液的處理和達標排放，但其運行依然存在較多問題。首先，生化處理過程中，通常會施以過量的曝氣以實現氨氮的完全硝化，從而造成水廠運營能耗較高，同時由于滲濾液過低的bod/n比例，運營中會主動投加如葡萄糖，工業甲醇等有機碳源。雖然這可以促進反硝化脫氮，但會產生大量剩余污泥，同時也會進一步推高運營成本。滲濾液中大量不可生物降解cod無法直排，卻在深度處理中極易造成膜的有機污染，增加其清洗頻率卻降低使用壽命，而且其產生的濃縮液的原場回灌會不斷積累不可生物降解cod，持續加劇滲濾液處理廠的處理負擔。


技術實現要素：

4.針對以上經濟、技術原因，本發明提供一種用于垃圾滲濾液的處理系統及處理方法，通過新型生物強化耦合新型化學沉淀沉降技術，以解決上述問題。
5.一種垃圾滲濾液的處理系統，包括依次設置的ifas-sbr 生化反應池、管式化學沉淀設施以及氣浮泥水分離器；其中ifas-sbr 生化反應池內混有活性污泥和填充有mbbr填料；其中所述管式化學沉淀設施包括前置化學沉淀缸、管式混合設施和氣浮泥水分離器；化學沉淀缸用于進行ph控制和加入特定配方的化學沉淀藥劑，管式混合設施用于加入絮凝劑之后進行充分混合，氣浮泥水分離器用于高效固液分離。
6.進一步的，所述ifas-sbr池內還設置有鼓風曝氣裝置以及潛水導流裝置。
7.進一步的，所述氣浮泥水分離器上端設置電動機，變速箱和往復式水平撇泥設備。
8.進一步的，所述垃圾滲濾液處理系統還包括設置于所述ifas-sbr池前端的氨吹脫物化前處理設施。
9.進一步的，所述垃圾滲濾液處理系統還包括設置于所述氣浮泥水分離器后端的深度處理單元，用于化學沉淀沉降之后的產水進行深度處理，以達到排放標準。
10.本發明還提出一種垃圾滲濾液處理方法，其應用于上述的垃圾滲濾液處理系統中，該處理方法包括如下步驟：步驟s201，在所述ifas-sbr池中將垃圾滲濾液進行生化處理，其中包括交替進行的缺氧反硝化和好氧硝化反應；步驟s202，將所述ifas-sbr池之產水引入管式化學沉淀設施進行ph調整、并加入特定配方的化學藥品進行化學沉淀析出反應和絮凝反應，在所述反應過程中析出大量不可生物降解cod；步驟s203，將化學沉淀絮凝的混合物通過氣浮泥水分離器實現高效固液分離。
11.進一步的，所述垃圾滲濾液處理方法在步驟s201之前還進行前端氨吹脫物化處理的步驟。
12.進一步的，在所述步驟201中，所述ifas-sbr池會于反硝化反應前定量補充外加碳源。
13.進一步的，所述外加碳源可以是葡萄糖或工業甲醇。
14.進一步的，步驟s201中，所述垃圾滲濾液會通過調整曝氣和do于硝化反應的模式中實現同步硝化反硝化反應。
15.進一步的，所述步驟s202中，外加的特定配方化學藥品包含聚合氯化鋁，三氯化鐵，氫氧化鈣，堿式氯化鋁及硫酸鋁。
16.進一步的，化學沉淀藥劑的配方根據在線色度作實時調整，達至最佳的沉淀反應。
17.進一步的，所述步驟s202中，在管式混合器末端加入富含飽和壓縮空氣的溶液的射流。
18.進一步的，在所述步驟s203中，所述氣浮泥水分離器的水平撇泥設備將浮泥全部收集，出水進入所述泥水分離器的收集水槽，以此完成高效的泥水分離。
19.進一步的，垃圾滲濾液處理方法還包括將產水進行深度處理的步驟。
20.根據本發明提供的垃圾滲濾液處理系統，在ifas-sbr池內由于懸浮填料生物膜的富集和活性污泥產生協同處理效應實現同步硝化反硝化，可以降低外加碳源的補充量，提高曝氣裝置的氧氣利用效率，綜合提高脫氮效率；經過生化處理的產水借由管式化學沉淀大量析出滲濾液中的可溶解化合物，并經過氣浮泥水分離裝置進行高效分離，實現了垃圾滲濾液大比例不可生物降解cod的快速去除，從而簡單卻有效降低后續深度處理中膜過濾的有機污染發生的嚴重程度和清洗頻率，綜合降低垃圾滲濾液處理廠的運營成本和操作難度。
附圖說明
21.此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。
22.圖1為本發明的垃圾滲濾液處理系統的示意圖；圖2為本發明的垃圾滲濾液處理方法的流程圖。
23.附圖標識：1. ifas-sbr池；2. 管式化學沉淀設施；
3. 氣浮泥水分離設施；4. 化學沉淀劑加藥裝置；5. 絮凝劑加藥裝置；6. 含飽和壓縮空氣溶液射流裝置。
具體實施方式
24.在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。 然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
25.為了進一步徹底理解本發明所述內容， 將在下列的描述中提出詳細的步驟，以便闡釋本發明提出的垃圾滲濾液處理系統及處理方法。顯然，本發明的施行并不限定于本領域的技術人員所熟悉的特殊細節。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而應當理解的是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
26.本發明提供一種垃圾滲濾液的處理系統，如圖1所示，包括依次設置的ifas-sbr( integrated fixed-film activated sludge
???
sequencing batch reactor) 生化反應池1，管式化學沉淀設施2以及氣浮泥水分離器3；其中ifas-sbr 生化反應池1內混有活性污泥和填充有mbbr填料；其中管式化學沉淀設施2包括前置化學沉淀缸和管式混合設施。
27.在本發明提供的垃圾滲濾液的處理系統中，還包括設置于ifas-sbr 生化反應池1前端的氨吹脫物化處理單元。
28.氨吹脫物化處理單元用于對垃圾滲濾液進行氨氮的強力去除，一般處于垃圾滲濾液的前端處理。由于垃圾填埋場的特性，垃圾滲濾液一般都溶有高濃度或極高濃度的氨氮，低濃度或中低濃度的cod。對于老齡填埋場，上述情況更加嚴重，其垃圾滲濾液含有極高濃度的氨氮同時僅含有低濃度的bod，從而形成過低bod/n，可生化性，特別是利用內源碳源進行脫氮的生化性極差。為了進行快速的氨氮的大規模去除，提高垃圾滲濾液的可生化性，氨吹脫工藝因其高效穩定而得到了普遍的應用。設計原理上，較高ph和較高水溫會促進氨氮的解吸，所以氨吹脫工藝前普遍配給ph提升設備，通過主動添加類似石灰等化合物提高進入系統前垃圾滲濾液的ph（比如ph 10.8～11.5）。系統設計上，氨吹脫工藝多見于逆流操作的吹脫塔，塔內裝配有一定高度的固定填料。當垃圾滲濾液由塔上端泵入，空氣由塔下端吹入時，塔內裝配的填料會增加傳質面積，有利于氨氮于滲濾液中解吸。氨吹脫工藝是一個行之有效的簡便易行的解吸工藝，經過吹脫塔之氣液交換之后的滲濾液，通常可以達到90-98%的氨氮去除效率。鑒于滲濾液經過氨吹脫之后的氨氮始終有殘余，其產水經過ph的調節之后，會進入生化處理系統，進行剩余氨氮和bod的進一步去除。
29.本發明提供的垃圾滲濾液的處理系統中，生化處理設備可應用于ifas-sbr 生化反應池1中。
30.垃圾滲濾液在注入ifas-sbr 生化反應池1后，會交替進行無系統曝氣的缺氧反應和系統控制曝氣的好氧反應。物化處理之后的產水進入ifas-sbr 生化反應池1后，通常由
于滲濾液中的bod不足以完成反硝化所需的有機碳源的最低需求，具體地，會在缺氧反應開始前補充定量的外加碳源。示例性地，在缺氧反應進行過程中，池內啟動的潛水導流裝置將會實現活性污泥與懸浮填料完全混合，促進缺氧環境下的生化反應的進行。接下來ifas-sbr 生化反應池1系統進入有系統控制曝氣的好氧反應階段。這個階段中，垃圾滲濾液中的氨氮經由生化反應被氧化成硝態氮和/或部分亞硝態氮。本發明中，懸浮填料上富集的生物膜與活性污泥于反應池中表現出不盡相同的生態學環境，具體地，通過控制曝氣和do含量，生物膜中因為不同生物種群的空間多樣性的出現結合生物膜多層結構中的含氧量，orp等物理條件的非均一引發微觀層面上的好氧和缺氧反應同步進行，引至宏觀上出現同步硝化反硝化現象，也即好氧反應過程中的總氮減少現象。與現有通常應用的完全反硝化和硝化的技術進行對比，本發明的ifas-sbr 生化反應池1可以有效節省系統曝氣總量，顯著降低系統外加碳源的投加量，綜合加強系統脫氮的效率，顯著降低系統運行成本。
31.ifas-sbr 生化反應池1中的生化處理的產水會進入管式化學沉淀設施2。示例性地，本發明中的管式化學沉淀設施2包括前置化學沉淀缸和管式混合器。化學沉淀缸依次裝配有攪拌設施、ph 控制系統以及化學沉淀劑加藥裝置4；管式混合器依次裝配有絮凝劑加藥系統5以及富含飽和壓縮空氣溶液的射流系統6。垃圾滲濾液進入化學沉淀缸之后，ph控制系統會自動補充，把酸堿調節到適用于化學沉淀反應的最佳ph范圍，同時化學沉淀劑加藥裝置4自動按需加入化學沉淀劑，析出大量沉淀物。所呈現的混合物進入管式混合器，絮凝劑加藥系統6于特定入口會自動按需加入絮凝劑，以促進絮凝反應的進行，進一步團聚析出的化學沉淀物。接下來，含有飽和壓縮空氣的溶液會射入管式混合器，具體地，這部分射流進入到管式混合器中，會因后續處理時壓力的突然變化，大量釋放致密的空氣氣泡，裹挾化學沉淀和絮凝反應中析出的化學污泥進入到氣浮泥水分離器3中。示例性地，本發明中的氣浮泥水分離器3，依次裝有電動機，變速箱，往復式水平撇泥設備。進入到泥水分離器3后，由于氣浮效應，氣泡會裹挾化學污泥迅速提升并穩定浮于液面，撇泥設備會逆向水平剝離液面的化學污泥并收集于污泥槽。產水會進一步收集于產水水槽，從而實現有效的固液分離，達到滲濾液中不可降解cod的有效去除。本發明的新型化學沉淀工藝的實施將有效降低滲濾液中不可生物降解cod的含量，極大緩解后續深度處理中膜過濾的壓力，從而有效降低后續深度處理中膜過濾的有機污染發生機率和清洗頻率，全面降低垃圾滲濾液處理廠的運營成本和操作難度。
32.垃圾滲濾液的處理系統還包括設置于氣浮泥水分離器3后端的深度處理單元，用于化學沉淀沉降之后的產水進行深度處理，以達到排放標準。
33.本發明還提供了一種垃圾滲濾液的處理方法，如圖2所示，該處理方法的主要步驟包括：步驟s201：將垃圾滲濾液進行生化處理，其中包括交替進行的缺氧反硝化和好氧硝化反應；具體地，在反硝化反應中，通過內源bod和外加碳源驅動脫氮，在硝化反應處理中，氨氮經過好氧反應氧化成硝態氮和/或亞硝態氮。其中，于好氧反應中通過反應條件的控制實現同步硝化反硝化。
34.步驟s202：將生化反應池之產水引入管式化學沉淀設施進行ph調整、加入特定配方的化學藥品進行化學沉淀析出反應和絮凝反應，在所述反應過程中析出大量不可生物降解cod。
35.步驟s203：將化學沉淀絮凝之混合物通過氣浮泥水分離器實現高效固液分離。
36.本發明提供的垃圾滲濾液的處理方法還包括前端氨吹脫物化處理工藝。
37.示例性地，高溫高ph氨吹脫工藝常見于垃圾滲濾液前端的處理反應工藝中。在方法設計上，氨吹脫工藝基于傳質效應而研發，原理上，富含氨氮的污水通過引入空氣而對水中的氨氮進行吹脫和剝離。根據化學平衡，水中的氨氮一般存在于兩種形式，銨根離子和游離氨分子。游離氨分子和銨根離子的相對濃度取決于水的ph和溫度等物理條件。在高ph條件下，化學平衡會向右移動，有利于氨分子的形成，借此原理，氨吹脫工藝普遍會于其前置添加石灰（cao）等，主動升高滲濾液的ph，促進氨吹脫工藝的效果。另外，溫度升高也會使氨氮的化學平衡右移。
38.接下來，執行步驟s201，將垃圾滲濾液交替進行反硝化和硝化反應。
39.示例性地，將垃圾滲濾液引入反應池中，在缺氧反應階段，利用潛水導流裝置實現攪拌，通過補充外加如葡萄糖、工業甲醇等碳源，結合內源bod為反硝化菌群提供電子供體，驅動反硝化反應實現內源bod的去除和脫氮；在好氧反應階段，通過曝氣為硝化菌群提供氧氣將氨氮氧化為硝態氮和亞硝態氮；進一步地，懸浮填料生物膜由于復雜的空間結構實現生物種群多樣性結合和活性污泥的生物種群產生協同效應實現同步硝化反硝化。
40.接下來，執行步驟s202，將所述生化反應池之產水引入管式化學沉淀設施。
41.示例性地，經過生化反應之產水會于前置化學沉淀設備混入特定化學沉淀劑，借由ph的調整實現最優化的不可生物降解的cod以沉淀物形式析出，結合管式混合器特定加藥口進行絮凝劑的按需注入，輔助所述析體的溶液的射流。
42.示例性的，外加的特定配方化學藥品包含聚合氯化鋁，三氯化鐵，氫氧化鈣，堿式氯化鋁及硫酸鋁。
43.示例性的，化學沉淀藥劑的配方根據在線色度作實時調整，達至最佳的沉淀反應。
44.接下來，執行步驟s203，將前述混合物通過氣浮泥出沉淀物形成大量化學污泥。同時，在管式混合器末端加入富含飽和壓縮空氣的溶液的射流實現高效固液分離。
45.示例性地，前述泥水混合物會進入氣浮泥水分離器，含有飽和空氣的液體經由壓力的驟變釋放出大量致密的氣泡，分散于前述產水中的大量化學污泥中，借由氣泡浮力，裹挾而上并積累于液面。氣浮泥水分離器的水平撇泥設備將浮泥全部收集，出水進入泥水分離器的收集水槽，以此完成高效的泥水分離。
46.本發明提供的垃圾滲濾液的處理方法還包括將步驟s203的產水進行深度處理的步驟。
47.根據本發明提供的處理方法，垃圾滲濾液的處理可以實現外加碳源和曝氣及其能耗的降低，提高生物處理工藝的效率，同時實現不可生物降解cod的顯著去除，降低深度處理工藝中提高生物處理工藝的效率，減少深度處理工藝中膜使用的有機污染程度和清洗頻率，增加其使用壽命，綜合降低滲濾液處理的能耗和運營成本。
48.以上所述實施例僅是為充分說明本發明而所舉的較佳的實施例，本發明的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換，均在本發明的保護范圍之內。本發明的保護范圍以權利要求書為準。

技術特征：
1. 一種垃圾滲濾液的處理系統，其特征在于：所述處理系統包括依次設置的ifas-sbr 生化反應池、管式化學沉淀設施以及氣浮泥水分離器；其中所述ifas-sbr 生化反應池內混有活性污泥和填充有mbbr填料；所述管式化學沉淀設施包括前置的獨立的化學沉淀缸、管式混合設施和氣浮泥水分離器，所述化學沉淀缸用于進行ph控制和加入特定配方的化學沉淀藥劑，所述管式混合設施用于加入絮凝劑之后進行充分混合，所述氣浮泥水分離器用于高效固液分離。

2.根據權利要求1所述的一種垃圾滲濾液的處理系統，其特征在于：所述ifas-sbr生化反應池內還設置有鼓風曝氣裝置以及潛水導流裝置。

3.根據權利要求1所述的一種垃圾滲濾液的處理系統，其特征在于：所述氣浮泥水分離器上端設置電動機，變速箱和往復式水平撇泥設備。

4.根據權利要求1所述的一種垃圾滲濾液的處理系統，其特征在于：所述處理系統包括設置于所述ifas-sbr生化反應池前端的氨吹脫物化前處理設施，還包括設置于所述氣浮泥水分離器后端的深度處理單元，用于化學沉淀沉降之后的產水進行深度處理，以達到排放標準。

5.一種垃圾滲濾液處理方法，其應用于權利要求1-4任一項所述的垃圾滲濾液處理系統中，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

步驟s201，在所述ifas-sbr生化反應池中將垃圾滲濾液進行生化處理，其中包括交替進行的缺氧反硝化和好氧硝化反應；

步驟s202，將所述ifas-sbr生化反應池之產水引入所述管式化學沉淀設施進行ph調整，并加入特定的化學藥品配方化學沉淀析出反應和絮凝反應，在所述反應過程中析出大量不可生物降解cod；

步驟s203，將化學沉淀絮凝的混合物通過所述氣浮泥水分離器實現高效固液分離。

6.根據權利要求5所述的一種垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟s201之前還進行前端氨吹脫物化處理的步驟，在所述步驟201中，所述ifas-sbr生化反應池會于反硝化反應前定量補充外加碳源，所述垃圾滲濾液會通過調整曝氣和do于硝化反應的模式中實現同步硝化反硝化反應。

7.根據權利要求6所述的一種垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：所述外加碳源可以是葡萄糖或工業甲醇。

8.根據權利要求5所述的一種垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟s202中，外加化學沉淀藥劑的配方包含聚合氯化鋁，三氯化鐵，氫氧化鈣，堿式氯化鋁及硫酸鋁，而化學沉淀藥劑的配方可根據在線色度作實時調整，達至最佳的沉淀反應。

9.根據權利要求5所述的一種垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：所述步驟s202中，在管式混合器末端加入富含飽和壓縮空氣的溶液的射流。

10.根據權利要求5所述的一種垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在所述步驟s203中，所述氣浮泥水分離器的水平撇泥設備將浮泥全部收集，出水進入所述泥水分離器的收集水槽，以此完成高效的泥水分離；步驟s203之后，將產水進行深度處理。

技術總結
本發明公開了一種垃圾滲濾液的處理系統和方法，處理系統包括依次設置的IFAS-SBR生化反應池、管式化學沉淀設施以及氣浮泥水分離器；在IFAS-SBR生化反應池中將垃圾滲濾液進行生化處理，其中包括交替進行的缺氧反硝化和好氧硝化反應；將IFAS-SBR生化反應池之產水引入管式化學沉淀設施進行pH調整、加入特定化學藥品配方進行化學沉淀反應和絮凝反應；將化學沉淀絮凝的混合物通過氣浮泥水分離器實現高效固液分離。本發明公開的垃圾滲濾液的處理系統和方法可以提高生物處理工藝的效率，減少深度處理工藝中膜使用的有機污染程度和清洗頻率，增加其使用壽命，綜合降低滲濾液處理的能耗和運營成本。運營成本。運營成本。


技術研發人員：張國華 何國彬
受保護的技術使用者：香港生產力促進局
技術研發日：2022.03.24
技術公布日：2022/6/28