一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统

摘要

本实用新型提出了一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，包括预处理系统、物料膜系统、蒸发系统、反渗透系统、离子交换系统以及干燥系统，渗滤液被输送至预处理系统进行预处理，预处理系统的出水端与物料膜系统的进水端连接，物料膜系统的产水出水端与蒸发系统的进水端连接，物料膜系统的浓水出水端与干燥系统的进水端连接，蒸发系统的冷凝水出水端与反渗透系统的进水端连接，反渗透系统的产水出水端与离子交换系统的进水端连接。该老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，采用“预处理系统+物料膜系统+蒸发系统+反渗透系统+离子交换系统+干燥系统”组合工艺，确保项目连续稳定运行，出水水质稳定达标，无浓缩液产生，实现渗滤液处理零排放。

说明书

技术领域

本实用新型属于垃圾渗滤液处理领域，具体涉及一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统。

背景技术

卫生填埋法因具有工艺简单、成本较低和技术成熟等优点，成为公认的垃圾废物处置技术。在卫生填埋过程中会产生污染性极强和难降解的垃圾渗滤液，其中含有大量有机物和氨氮。垃圾渗滤液中污染物的组成及其浓度会随着填埋时间的延长而变化，填埋时间超过8～10年所产生的垃圾渗滤液，通常被称为老龄垃圾渗滤液。老龄垃圾渗滤液中的有机物主要为难降解的大分子有机化合物(即腐殖物质)，其中含氮的有机物因长期水解发酵导致渗滤液氨氮浓度过高，造成渗滤液中的C/N失衡，从而对生化处理中的微生物产生抑制作用，导致生化处理系统不能稳定运行，这也使得老龄垃圾渗滤液成为垃圾渗滤液处理的难题，此外老龄垃圾渗滤液低B/C比的特点也给生化处理系统带来巨大的挑战。

目前全量化处理老龄填埋场厂渗滤液传统处理工艺主要为AO、SBR以及氧化沟等生化处理工艺。A/O(Anoxic/Oxic)工艺指的是缺氧/好氧工艺，A/O工艺的特点是将缺氧和好氧反应器完全分隔，并将缺氧池置于好氧池的前端，并添加了内回流系统，缩短了工艺流程。该工艺的脱氮原理是:在好氧池中(O池)，在氧气充足的情况下，NHA-N被硝化细菌氧化成NO

序批式活性污泥工艺(SBR)，SBR工艺和A/O工艺的脱氮原理相同，不同点在于SBR的运行方式。SBR工艺采用间歇运行方式，一般有五个基本操作过程，分别为进水、反应、沉淀、排水和闲置。SBR工艺采用单个反应池取代了分离式的缺氧、好氧池，以间歇曝气的方式替代了AO工艺传统空间上的缺氧/好氧环境，工艺结构简单，且可以根据实际废水水质和水量情况灵活地调节工艺运行参数，耐冲击能力强，基建成本低，且易于实现自动化，因此被广泛运用于垃圾渗滤液的脱氮处理。SBR工艺流程简单，造价低，耐冲击负荷，且可根据水质、水量进行调整，运行灵活。但该工艺自动化要求较高，且由于不设初沉池，易产生浮渣。另外，该工艺对污泥沉降性能要求高，且排水过程不能有搅动，否则会导致污泥流失严重。

氧化沟工艺，氧化沟(Oxidation ditch)也叫氧化渠，起源于20世纪50年代，是一种封闭的连续循环曝气环形系统，是通过定向控制的曝气和搅动反应器，向沟渠中的废水和活性污泥混合液传递水平速度，使混合液不断循环流动。氧化沟脱氮的原理是混合液在沟渠中不断循环，使系统循环出现好氧区和缺氧区，进而完成生物脱氮工序。氧化沟同时具备了推流式和完全混合式两种活性污泥法的特点，且该工艺集曝气、沉淀和污泥稳定于一体，简化了预处理，运行稳定，管理方便，被广泛应用于我国污水的处理。尽管氧化沟具有出水永质好、工艺运行稳定以及经济效益好等优点。但在实际工程应用中仍存在很多问题，如容易出现污泥膨胀，流速不均匀，对老龄垃圾渗滤液这类低碳氮比废水处理效果不明显等。

尽管目前传统的完全硝化反硝化工艺仍是垃圾渗滤液脱氮处理的主流工艺，但是目前我国大部分垃圾填埋厂已进入老龄化阶段，老龄垃圾渗滤液高氨氮、低碳氮比的特点给传统生物脱氮工艺带来了诸多困难。因此，发明设计一种针对老龄垃圾渗滤液的全量化处理方法和装置，具有重要的实际意义。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，以解决现有工艺无法解决老龄化渗滤液高氨氮、低碳氮比的问题。

本实用新型提出了一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，包括预处理系统、物料膜系统、蒸发系统、反渗透系统、离子交换系统以及干燥系统，渗滤液被输送至预处理系统进行预处理，预处理系统的出水端与物料膜系统的进水端连接，物料膜系统的产水出水端与蒸发系统的进水端连接，物料膜系统的浓水出水端与干燥系统的进水端连接，蒸发系统的冷凝水出水端与反渗透系统的进水端连接，反渗透系统的产水出水端与离子交换系统的进水端连接。

在一个优选的实施例中，预处理系统包括预氧化槽、石灰反应槽、片碱反应槽、碳酸钠反应槽以及沉淀槽，按照渗滤液预处理的流向依次连接。渗滤液先进入预处理系统进行除硬处理，减少后续系统的负荷。

在一个优选的实施例中，通过预氧化槽投加预氧化剂，其投加量为水量体积的5‰，预氧化剂为双氧水；通过石灰反应槽投加石灰乳，其投加量为水量体积的15％；通过片碱反应槽投加氢氧化钠，调节渗滤液的pH值为10.7-11；通过碳酸钠反应槽投加质量分数为30％的碳酸钠溶液，其投加量为水量体积的3‰。

在一个优选的实施例中，预处理系统还包括板框压滤单元，沉淀槽的排泥端与板框压滤单元的进口端连接。沉淀槽中产生的污泥进入板框压滤单元中进行压滤处理。

在一个优选的实施例中，板框压滤单元的滤液出水端与物料膜系统的进水端连接。板框压滤单元产生的滤液中含有大量腐殖酸，需进入物料膜系统中进一步去除。

在一个优选的实施例中，沉淀槽的上清液出水端与物料膜系统的进水端连接。物料膜系统对预处理系统出水进行进一步预处理，物料膜系统的膜片结合实际情况选择适合的分子量，以选择性截留部分胶体和大分子有机物，不截留硬度和盐分，为后端蒸发系统的正常运行提供保障性条件。

在一个优选的实施例中，蒸发系统的母液出水端与干燥系统的进水端连接。蒸发系统产生的母液进入干燥系统进行干燥处理，产生的泥饼外运。

在一个优选的实施例中，反渗透系统的浓水出水端与蒸发系统的进水端连接。蒸发冷凝水中含有的COD、BOD以及氨氮等不能达标排放，需进入反渗透系统中进行脱除。反渗透系统能够去除可溶性的金属盐、有机污染物、细菌、胶体粒子和发热物质，其脱盐率大于99％，对COD、氨氮及总氮的脱除率可以达到90％以上，出水水质稳定。

在一个优选的实施例中，蒸发系统还包括加酸装置，蒸发系统的进水端与加酸装置的出口端连接。蒸发系统采用负压低温MVR器，并在酸性条件下运行，能够有效防止蒸发系统结垢及腐蚀问题，不易产生泡沫，且蒸发冷凝水水质更好。

本实用新型的一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，采用“预处理系统+物料膜+负压蒸发系统+干燥系统”组合工艺对老龄化填埋场渗滤液进行处理，确保项目连续稳定运行，抗冲击负荷高，出水水质稳定达标，无浓缩液产生，实现渗滤液处理零排放。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是本实用新型的实施例的老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合附图1对本实用新型作详细的介绍，本实用新型的一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，包括预处理系统1、物料膜系统2、蒸发系统3、反渗透系统4、离子交换系统5以及干燥系统6，渗滤液被输送至预处理系统1进行预处理，预处理系统1的出水端与物料膜系统2的进水端连接，物料膜系统2的产水出水端与蒸发系统3的进水端连接，物料膜系统2的浓水出水端与干燥系统6的进水端连接，蒸发系统3的冷凝水出水端与反渗透系统4的进水端连接，反渗透系统4的产水出水端与离子交换系统5的进水端连接。

一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统的工艺设计原理为：老龄填埋场渗滤液长期处于厌氧状态，出水含有大量的硫化物，在蒸发环节硫化物氧化析出附在板式换热器表面影响换热效率，导致能耗升高，同时硫化物进入后端产水保障单元时会导致产水发白，影响产水品质及感官，故在预处理系统1阶段投加5‰的氧化剂，利用氧化剂的强氧化性使渗滤液中的硫化物在预处理系统1阶段氧化析出。老龄填埋场渗滤液组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡以及硅等种难溶盐和硫单质等污染物，这些难溶无机盐进入膜系统，当其浓度超过一定条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢，污堵等现象，同时也会发生蒸发器的结垢严重，清洗频繁，蒸发沸点升高和电耗增加等问题。

考虑到处理的浓水碱度较高，初步设计在预处理系统1阶段添加液碱时，其中氢氧根离子与废水中碳酸氢根反应生成水和碳酸根离子，碳酸根离子与废水中的钙形成碳酸钙沉淀从而去除了钙硬度。其主要反应如下：Ca

物料膜是一种分子量介于纳滤及超滤中间的有机膜，实际使用过程中可结合实验情况选择适合分子量，以选择性截留部分胶体和大分子有机物，不截留硬度和盐分，为后续低温负压MVR的正常运行提供保障性条件。由于物料膜对硬度和盐分等不起截留作用，仅截留部分胶体和大分子有机物。预处理后产水进蒸发系统预热器，利用蒸发器出水热量进行初步预热，并最大程度降低出水温度，保证热量恒定，节约运行成本。经预热的浓缩液进入列管换热。然后进入蒸发分离器进行蒸发浓缩，利用真空泵将整个分离器及配套管道系统内空气抽离，形成负压状态，浓缩液沸点温度较常压状态低，蒸发浓缩过程中所需热量减少。浓缩过程中产生的蒸汽，通过压缩机压缩蒸汽，转化为蒸汽内能，经过压缩的蒸汽会有温升，该部分温升补充系统的热能损失，维持能量守恒。蒸汽通过板式换热器冷凝后与进水换热。由于浓缩液中轻组分含量较高，蒸发出水中的COD和氨氮等含量仍然较高，故设计蒸发清液回流至产水保障系统进一步处理，使产水能稳定达标。

产水保障单元采用深度反渗透系统4分离装置和离子交换系统5作为渗滤液处理系统的出水达标保障单元，预浓缩系统产水及蒸发冷凝水中的COD、BOD以及氨氮等不能稳定达标，设计卷式反渗透系统4进一步处理，卷式反渗透膜的浓水水质较差，回到蒸发系统进水处，进一步处理达标。离子交换系统5作为出水氨氮达标保障措施，当进水水质波动较大，尤其为氨氮指标波动较大，可能会导致出水氨氮偏高，为防止出水超标，将产水通过离子交换，确保出水水质达标排放。在产水末端选用的阳离子交换树脂，它含有磺酸基团－SO

在具体的实施例中，预处理系统包括预氧化槽11、石灰反应槽12、片碱反应槽13、碳酸钠反应槽14以及沉淀槽15，按照渗滤液预处理的流向依次连接。预处理系统1还包括板框压滤单元16，沉淀槽的15排泥端与板框压滤单元16的进口端连接。预氧化槽11、石灰反应槽12、片碱反应槽13以及碳酸钠反应槽14呈推流设置，设定一定的停留时间，待反应结束后进入沉淀槽15进行沉淀，底部污泥进入板框压滤单元16，板框滤液与沉淀上清液一同进入物料膜系统进行处理。

在具体的实施例中，调节池内老龄化渗滤液泵入预氧化槽11，在泵入渗滤液的同时投加水量体积5‰的预氧化剂进行搅拌预氧化，预氧化停留时间设置为30分钟。待预氧化结束后，老龄化渗滤液依次自流进入石灰反应槽12、片碱反应槽13和碳酸钠反应槽14进行反应，其中石灰反应槽12中的石灰乳(质量分数10％)投加量为水量体积的15％，渗滤液在石灰反应槽12中的停留时间为30分钟。片碱反应槽13的pH值控制为10.7-11，渗滤液在片碱反应槽13的停留时间为10分钟。碳酸钠反应槽14中的碳酸钠溶液(质量分数30％)投加量为水量体积的3‰，渗滤液在石灰反应槽12的停留时间为10分钟。待加药反应完成后渗滤液进入沉淀槽15，在沉淀槽15停留时间为2h，产生的底部污泥进入板框压滤单元16进行压滤，板框滤液收集后与沉淀槽上清液一起进行物料膜系统，板框污泥进入干燥系统6中干燥减量化后填埋。

在具体的实施例中，板框压滤单元16的滤液出水端与物料膜系统2的进水端连接。沉淀槽15的上清液出水端与物料膜系统2的进水端连接。物料膜系统2对沉淀槽15上清液和板框滤液进行进一步处理，物料膜系统2的膜组件结合实验情况选择适合分子量，以选择性截留部分胶体和大分子有机物，不截留硬度和盐分，为后端蒸发系统的正常运行提供保障性条件。由于物料膜系统2对硬度和盐分等不起截留作用，仅截留部分胶体和大分子有机物，所以物料膜系统2可以在较低的运行压力下做到90-98％的回收率，物料膜系统2的产水进入蒸发系统，物料膜系统2的浓水采用干燥系统6进一步处理。

在具体的实施例中，蒸发系统3还包括加酸装置，蒸发系统3的进水端与加酸装置的出口端连接。蒸发系统3采用负压低温MVR蒸发器，并在酸性条件下运行，能够有效防止蒸发系统3结垢及腐蚀问题，不易产生泡沫，减少消泡剂用量，同时提高蒸发冷凝水水质。紧凑的闪蒸蒸发系统3，具有较小的体积和较低的安装高度，意味着运输和安装成本相较于传统的列管式蒸发系统3有显著的降低。换热器方便拆装以便于内部检测及机械清洗，对应用于易腐蚀和具有高结垢倾向的高盐废水的工况尤为重要。蒸发系统3采用低温负压设计形式，蒸发温度低，产生臭气量少，系统整体封闭，运行过程中不凝气统一收集后由真空泵排出，异味不扩散，可直接外接除臭系统，便于收集处理。物料膜系统2的产水进入蒸发系统3，反渗透系统4的浓水回流至蒸发系统3中。蒸发系统3的冷凝水进入反渗透系统4和离子交换系统5进一步处理，最终出水水质稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中表3规定的排放标准。蒸发系统3产生的少量母液和物料膜系统2的浓水进入干燥系统6进一步干燥处理。本项目最终尾渣量主要为预处理无机泥、蒸发结晶盐泥、干燥残渣，最终回到填埋场分区填埋。

本实用新型的一种老龄化填埋场渗滤液全量化处理系统，采用“预处理系统+物料膜+负压蒸发系统+干燥系统”组合工艺对老龄化填埋场渗滤液进行处理，确保项目连续稳定运行，抗冲击负荷高，出水水质稳定达标，无浓缩液产生，实现渗滤液处理零排放。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。