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一种城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方法

摘要

公开了一种城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方法。本发明通过喷射单元将渗沥液喷入水解酸化池的污泥中,使渗沥液与污泥中的微生物充分接触,有效将渗沥液中的大分子有机污染物降解为小分子有机物,提高渗沥液的可生化性;通过将渗沥液加热至33℃~37℃后泵入厌氧反应器、并控制厌氧反应器中的污泥浓度为30g/L~50g/L,进一步将渗沥液中的大分子有机污染物降解为小分子有机物,便于后道工序的处理;通过采用超滤膜系统和纳滤膜系统滤除渗沥液中的小分子有机物和金属离子,提高回用水的水质。此外,通过将处理过程中产生的污泥脱水后与生活垃圾混合进行焚烧发电、并对处理过程中产生的异味气体和浓缩液进行焚烧处理,能够实现渗沥液零排放处理。

著录项

  • 公开/公告号CN105417843A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-03-23

    原文格式PDF

  • 申请/专利号CN201510777484.5

  • 申请日2015-11-13

  • 分类号C02F9/14(20060101);C02F103/06(20060101);

  • 代理机构北京君恒知识产权代理事务所(普通合伙);

  • 代理人黄启行;林潮

  • 地址 100101 北京市朝阳区大屯路风林绿洲西奥中心A座9层

  • 入库时间 2023-12-18 15:03:22

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-11-01

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C02F 9/14 专利号:ZL2015107774845 申请日:20151113 授权公告日:20161109

    专利权的终止

  • 2017-09-01

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):C02F9/14 变更前: 变更后: 申请日:20151113

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更

  • 2016-11-09

    授权

    授权

  • 2016-04-20

    实质审查的生效 IPC(主分类):C02F9/14 申请日:20151113

    实质审查的生效

  • 2016-03-23

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域,特别涉及一种城市生活垃圾焚烧厂渗沥 液零排放的处理方法。

背景技术

以下对本发明的相关技术背景进行说明,但这些说明并不一定构成本发 明的现有技术。

随着城市化进程的加快和全球经济的快速发展,城市生活垃圾的产生量 也呈倍数上升,焚烧发电处理方式是城市生活垃圾处理的主要途径之一。采 用垃圾焚烧发电需要储存大量垃圾以备使用,但储存的垃圾中会含有一定量 的污水,储存过程中垃圾中的有机物也会分解产生一定量的污水,再加上降 水和地面冲洗水,这些水汇集形成大量对环境造成严重污染的渗沥液。渗滤 液水质复杂、机物浓度高、氨氮含量高、色度深、臭味大,处理工艺难度大。

现有技术中,渗沥液的处理方式主要有两大类:一类是将渗沥液经一定 的预处理后直接排入城市污水处理厂进行合并处理;另一类是对渗沥液进行 单独处理。合并处理需将渗沥液通过管道输送到污水处理厂,运输成本高, 济上不合理,而且会对污水处理厂处理系统造成冲击。对渗沥液进行单独处 理,现有的渗沥液处理工艺方法,有多种形式,但在效率、效果、投资成本 等方面还不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于提出一种城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方 法,处理效果好、出水水质高。

根据本发明的城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方法,包括如 下步骤:

S1、通过格栅去除渗滤液中大颗粒悬浮物,渗沥液中比重大于1的悬 浮物在初沉池中进行沉淀去除,将处理后的渗沥液泵入水解酸化池进水管 道、通过设置在水解酸化池底部的喷射单元喷入水解酸化池的污泥中;

S2、水解酸化池的出水进入调节池,调节水质水量后加热至33℃ ~37℃,然后泵入厌氧反应器;

S3、采用厌氧反应器对渗沥液进行厌氧处理,厌氧反应器中的污泥浓 度为30g/L~50g/L,厌氧处理过程中产生的沼气进入沼气柜;

S4、厌氧反应器的出水依次流入厌沉池、缺氧池和好氧池;好氧池内 进行曝气处理,好氧池的出水流入超滤膜系统;超滤膜系统的滤出水进入 超滤产水池,混合液回流至缺氧池;

S5、超滤产水池的出水流入超滤产水池纳滤膜系统;纳滤后的滤出水 经反渗透处理后,即得到符合国家水质标准的回用水;纳滤和反渗透产生 的浓缩液排入焚烧炉进行焚烧处理;

其中,水解酸化池、厌氧反应器、厌沉池以及超滤膜系统过滤后所产 生的污泥定期排入污泥浓缩池,经离心脱水机处理后送至垃圾焚烧厂,并 与生活垃圾混合送入焚烧炉焚烧发电;

通过除臭引风机使水解酸化池和好氧池维持负压状态,用玻璃钢管道 分别将水解酸化池和好氧池的异味气体引入垃圾池,并与垃圾池中的异味 气体一起送入焚烧炉进行焚烧处理。

优选地,

喷射单元为:与所述水解酸化池进水管道连接、且位于所述水解酸化 池底部的布水器;所述布水器包括至少一根穿孔管;或者,

喷射单元包括:与所述水解酸化池进水管道连接的进水主管道、与所 述进水主管道连接的至少一根穿孔管。

优选地,喷射单元的喷射强度q满足如下公式:

q=π·d12·g·v1·n1·N14×106+gh1

式中,q为喷射强度,单位为:m3/m2/h;N1为与每根水解酸化池进水管 道对应的穿孔管数量,单位为:根;n1为水解酸化池中每根穿孔管上的喷口 数量,单位为:个;v1为水解酸化池中喷口的液体流速,单位为:m/s;d1为 水解酸化池的穿孔管孔径,单位为:mm;g为引力常量,单位为:N·m2/kg2; h1为水解酸化池的液面的高度,单位为:m。

优选地,所述水解酸化池的水力停留时间为48h~72h,厌沉池的水力 停留时间为12h~18h。

优选地,所述厌氧反应器的温度为33℃~37℃、上升流速为2m/h ~5m/h,所述厌氧反应器内设双层三相分离器,所述厌氧反应器池顶做密 封处理,三相分离器以上部位产生的沼气经气水分离后直接进入沼气柜。

优选地,所述好氧池的底部设置有曝气单元,用于增加所述好氧池的 溶解氧;缺氧池和好氧池中的污泥浓度控制在10gMLSS/L~35gMLSS/L, 温度控制在35℃以下,缺氧池的溶解氧不超过0.5mg/L,好氧池中的溶解 氧为2mg/L~5mg/L。

优选地,粗格栅栅距为10mm~15mm,细格栅栅距为1mm~3mm,预 沉池沉淀时间为24h~48h。

优选地,超滤膜系统的回流比R满足如下公式:

R=ω1-ω2ω2+ω1ω2-ω222ω1ω2-ω12+1

式中,ω1为原始渗沥液的含氮量,单位为:mg/L;ω2为回用水的含氮量, 单位为:mg/L。

优选地,超滤产水池中的水通过纳滤进水泵进入纳滤高压泵,纳滤进 水泵与纳滤高压泵之间设保安过滤器,所述保安过滤器的过滤精度不低于 5μm。

优选地,水解酸化池的除臭引风机的风量Q1满足如下公式:

Q1=nN1V1

好氧池的除臭引风机的风量Q2满足如下公式:

Q2=n(N2V2+Q3)

式中,Q1为水解酸化池的除臭引风机的风量,单位为:m3/h;Q2为好氧 池的除臭引风机的风量,单位为:m3/h;Q3为好氧池的曝气量,单位为m3/h; n为风量系数,n的取值为6~8;N1为水解酸化池换风次数,单位为:次/h; N2为好氧池换风次数,单位为:次/h;V1为水解酸化池的液面与水解酸化池 上方内侧壁之间的气体容积,单位为:m3;V2为好氧池的液面与好氧池上方 内侧壁之间的气体容积,单位为:m3

本发明通过设置在水解酸化池底部的喷射单元将渗沥液喷入水解酸 化池的污泥中,使渗沥液与污泥中的微生物充分接触,有效将渗沥液中的 大分子有机污染物降解为小分子有机物,提高渗沥液的可生化性;通过将 渗沥液加热至33℃~37℃后泵入厌氧反应器、并控制厌氧反应器中的污泥 浓度为30g/L~50g/L,进一步将渗沥液中的大分子有机污染物降解为小分 子有机物,便于后道工序的处理;通过采用超滤膜系统和纳滤膜系统,能 够进一步滤除渗沥液中的小分子有机物和金属离子,提高回用水的水质。 此外。通过对处理过程中所产生的污泥脱水后与生活垃圾混合进行焚烧发 电、并对处理过程中产生的异味气体和浓缩液进行焚烧处理,能够实现渗 沥液零排放处理。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分,本发明的特征和优点将 变得更加容易理解,在附图中:

图1是示出根据本发明的城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方 法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施 方式的描述仅仅是出于示范目的,而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

本发明通过水解酸化去除渗沥液中的大分子有机污染物降解为小分子 有机物,提高渗沥液的可生化性;然后采用A2O工艺(又称AAO法,是 英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称,即厌氧-缺氧-好氧法)去 除渗沥液中的总氮、COD(化学需氧量,ChemicalOxygenDemand)、氨 氮等;最后通过超滤、纳滤和反渗透进行进一步的过滤处理,使得最终得 到的回用水符合国家规定的水质标准。

图1是示出根据本发明的城市生活垃圾焚烧厂渗沥液零排放的处理方 法的流程图。渗沥液中通常含有悬浮物等物质,影响渗沥液的可生化性,同 时也影响渗沥液处理设备的正常运行,为此,本发明在步骤S1中首次去除渗 沥液中比重大于1的悬浮态有机污染物以及大颗粒悬浮物。格栅是经常采用 的过滤装置,由于渗沥液中悬浮物的体积范围较大,当仅采用一种规格的 格栅进行过滤处理时,格栅的栅距越大,过滤速度越快,但是过滤后的渗 沥液中容易残留部分悬浮物,影响渗沥液的可生化性;格栅的栅距越小, 过滤效果越好,但是过滤速度也越慢。为了在保证过滤效果的同时提高过 滤速度,根据本发明的优选实施例,采用粗格栅和细格栅分别去除渗沥液 中的大颗粒悬浮物,其中,粗格栅栅距为10mm~15mm,细格栅栅距为 1mm~3mm。为了进一步提高过滤效果,对于经细格栅过滤的渗沥液,还 可以进一步采用预沉池进行处理,以去除渗沥液中比重大于1.0的较大悬 浮物。预沉池的沉淀时间越长,沉淀效果越好,但是沉淀时间越长处理效 率也就越低,优选地,预沉池沉淀时间为24h~48h。

渗沥液中有机物的相对分子量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为 微生物直接利用。本发明将过滤后的渗沥液泵入水解酸化池,经过水解作 用使得相对分子量巨大的有机物分解为分子量相对较小的有机物。例如, 纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖 和葡萄糖,蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些分子量相对较 小的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为微生物所利用。水解酸化池污 泥中的微生物一方面能够将这些分子量相对较小的有机物转化为易生物 降解的小分子有机物,另一方面能够从这些有机物中汲取养分为自身所 用,降低了混合液中的COD,从而改善废水的可生化性。水解酸化池的 水力停留时间越长,水解酸化的效果越好,但是水力停留时间越长,水解 酸化池的处理效率越低。根据本发明的优选实施例,水解酸化池的水力停 留时间为48h~72h。

水解酸化池的进水管道伸入至水解酸化池的底部,水解酸化池底部还 设置有与进水管道连接的喷射单元,过滤后的渗沥液经水解酸化池的进水 管道和喷射单元喷入水解酸化池的污泥中,使渗沥液与污泥中的微生物充 分接触,有效将渗沥液中的大分子有机污染物降解为小分子有机物,提高 渗沥液的可生化性。根据本发明的优选实施例,喷射单元为:与水解酸化 池进水管道连接、且位于水解酸化池底部的布水器,该布水器包括至少一 根穿孔管;或者,喷射单元包括:与水解酸化池进水管道连接的进水主管 道、以及与进水主管道连接的至少一根穿孔管。优选地,喷射单元的喷射 强度Q1满足如下公式:

q=π·d12·g·v1·n1·N14×106+gh1

式中,q为喷射强度,单位为:m3/m2/h;N1为与每根水解酸化池进水管 道对应的穿孔管数量,单位为:根;n1为水解酸化池中每根穿孔管上的喷口 数量,单位为:个;v1为水解酸化池中喷口的液体流速,单位为:m/s;d1为 水解酸化池的穿孔管孔径,单位为:mm;g为引力常量,单位为:N·m2/kg2; h1为水解酸化池的液面的高度,单位为:m。

水解酸化池过滤后所产生的污泥定期排入污泥浓缩池,经离心脱水机 处理后送至垃圾焚烧厂,并与生活垃圾混合送入焚烧炉焚烧处理。为了排 除水解酸化过程中产生的异味气体及其它危险性气体,本发明通过除臭引 风机使水解酸化池负压状态,用玻璃钢管道将水解酸化池的异味气体引入 垃圾池,并与垃圾池中的异味气体一起送入焚烧炉进行焚烧处理。优选地, 水解酸化池的除臭引风机的风量Q1满足如下公式:

Q1=nN1V1

式中,Q1为水解酸化池的除臭引风机的风量,单位为:m3/h;n为风量 系数,n的取值为6~8;N1为水解酸化池换风次数,单位为:次/h;V1为水 解酸化池的液面与水解酸化池上方内侧壁之间的气体容积,单位为:m3

渗沥液的产量随垃圾含水率、天气变化等因素常有波动,因此在步骤 S2中设置调节池对渗沥液水质水量进行调节,并起到预处理和缓冲的作 用。调节池的出水泵入厌氧反应器。厌氧反应器的污泥中含有大量的厌氧 微生物,通过这些厌氧微生物能够将进水中的有机物进一步降解为小分子 有机物。微生物的生长和代谢与温度的关系非常密切,若温度低于微生物 的适宜温度,才抑制微生物的生长和代谢;若温度高于微生物的适宜温度, 才能够导致微生物死亡。此外,部分微生物在不同温度条件下的代谢过程 也不一样,因此降解渗沥液中有机物的反应过程也不同。为了提高厌氧反 应器中微生物的代谢水平,本发明在调节水质水量后将渗沥液加热至33℃ ~37℃,然后泵入厌氧反应器。将渗沥液泵入厌氧反应器之前即对渗沥液 进行加热,还能够防止由于厌氧反应器进水温度与厌氧反应器内部温度不 一致对微生物造成的影响,同时由于缩小了进水温度与厌氧反应器内部温 度之间的差值、因此也提高了厌氧反应器的处理效率。

S3、采用厌氧反应器对渗沥液进行厌氧处理,厌氧处理过程中产生的 沼气进入沼气柜。污泥浓度若过小,则厌氧处理效果不好,影响回用水的 水质;若污泥浓度过高,则需要占用更多的体积,使得厌氧反应器的有效 容积减小,继而降低厌氧反应器的处理量。为了既保证厌氧处理效果又提 高厌氧反应器的的处理量,本发明中厌氧反应器中的污泥浓度为30g/L ~50g/L。根据本发明的优选实施例,厌氧反应器的温度为33℃~37℃、上 升流速为2m/h~5m/h,厌氧反应器内设双层三相分离器,厌氧反应器池 顶做密封处理,三相分离器以上部位产生的沼气经气水分离后直接进入沼 气柜。厌氧反应器过滤后所产生的污泥定期排入污泥浓缩池,经离心脱水 机处理后送至垃圾焚烧厂,并与生活垃圾混合送入焚烧炉焚烧处理。

S4、厌氧反应器的出水流入厌沉池后,经沉淀后分离成底部沉淀物和 上清液,厌沉池的水里停留时间越久,流入厌沉池的混合液的分离效果越 好,但是水里停留时间太久会降低厌沉池的处理效率。因此,根据本发明 的优选实施例,厌沉池的水力停留时间为12h~18h。厌氧反应器过滤后所 产生的污泥定期排入污泥浓缩池,经离心脱水机处理后送至垃圾焚烧厂, 并与生活垃圾混合送入焚烧炉焚烧处理。厌沉池的出水依次流入缺氧池和 好氧池,优选地,好氧池的底部设置有曝气单元,用于增加好氧池的溶解 氧;缺氧池和好氧池中的污泥浓度控制在10gMLSS/L~35gMLSS/L,温度 控制在35℃以下,缺氧池的溶解氧不超过0.5mg/L,好氧池中的溶解氧为 2mg/L~5mg/L。

为了排除水解酸化过程中产生的异味气体及其它危险性气体,本发明 通过除臭引风机使水解酸化池负压状态,用玻璃钢管道将水解酸化池的异 味气体引入垃圾池,并与垃圾池中的异味气体一起送入焚烧炉进行焚烧处 理。优选地,好氧池的除臭引风机的风量Q2满足如下公式:

Q2=n(N2V2+Q3)

式中,Q2为好氧池的除臭引风机的风量,单位为:m3/h;Q3为好氧池的 曝气量,单位为m3/h;n为风量系数,n的取值为6~8;N2为好氧池换风次数, 单位为:次/h;V2为好氧池的液面与好氧池上方内侧壁之间的气体容积,单 位为:m3

好氧池的出水流入超滤膜系统。超滤膜系统过滤后所产生的污泥定期 排入污泥浓缩池,经离心脱水机处理后送至垃圾焚烧厂,并与生活垃圾混 合送入焚烧炉焚烧处理。超滤后的混合液中包含有大量的含氮离子,为了 降低超滤后的混合液的含氮量,可以使超滤膜系统的滤出水进入超滤产水 池,混合液回流至缺氧池。优选地,超滤膜系统的回流比R满足如下公式:

R=ω1-ω2ω2+ω1ω2-ω222ω1ω2-ω12+1

式中,ω1为原始渗沥液的含氮量,单位为:mg/L;ω2为回用水的含氮量, 单位为:mg/L。

S5、超滤产水池的出水流入纳滤膜系统,优选地,超滤产水池中的水 通过纳滤进水泵进入纳滤高压泵,纳滤进水泵与纳滤高压泵之间设保安过 滤器,所述保安过滤器的过滤精度不低于5μm。纳滤后的滤出水经反渗 透处理后,即得到符合国家水质标准的回用水。纳滤和反渗透产生的浓缩 液排入焚烧炉进行焚烧处理。

实施例1

(1)用粗格栅和细格栅过滤渗沥液,然后采用预沉池去除渗沥液中 比重大于1.0的较大悬浮物;其中,粗格栅栅距为10mm,细格栅栅距为 1mm,预沉池沉淀时间为24h。过滤后的渗沥液泵入水解酸化池进水管道、 通过设置在水解酸化池底部的喷射单元喷入水解酸化池的污泥中。

(2)水解酸化池的出水进入调节池,调节水质水量后加热至33℃ ~37℃,然后泵入厌氧反应器。水解酸化池的水力停留时间为48h。

(3)采用厌氧反应器对渗沥液进行厌氧处理,厌氧反应器中的污泥 浓度为30g/L,厌氧反应器的温度为33℃、上升流速为2m/h,厌氧反应 器内设双层三相分离器,厌氧反应器池顶做密封处理,三相分离器以上部 位产生的沼气经气水分离后直接进入沼气柜。

(4)厌氧反应器的出水依次流入厌沉池、缺氧池和好氧池;好氧池 的出水流入超滤膜系统;超滤膜系统的滤出水流入超滤产水池,混合液回 流至缺氧池。厌沉池的水力停留时间为12h。

(5)超滤产水池的出水流入超滤产水池纳滤膜系统;纳滤后的滤出 水经反渗透处理后,即得到符合国家水质标准的回用水。

实施例2-9

除了表1所列的内容之外,以与实施例1基本相同的方式进行实施例 2至N。

表1各实施例的工艺参数

表2各实施例的处理周期及所得回用水的指标值

根据表1及表2可知,粗格栅-细格栅的尺寸较大和较小时,处理周 期较长,参见实施例1和实施例4。调节池出水端加热情况下,处理周期 较加热时的处理周期短。此外,根据本发明的实施例,所得出水的水质均 符合国家水质标准

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述,但是应当理解,本发明 并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式,在不偏离权利要求书所限 定的范围的情况下,本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改 变。

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