一种垃圾渗滤液资源化处理系统 |
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| 申请号 | CN202311152540.7 | 申请日 | 2023-09-08 | 公开(公告)号 | CN116947262A | 公开(公告)日 | 2023-10-27 |
| 申请人 | 深圳市前海东江环保科技服务有限公司; | 发明人 | 庞丽梅; 张舵北; 吴坤春; 陈舜龙; 袁泉; 熊倩; 陈增银; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及垃圾渗滤液处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种垃圾渗滤液资源化处理系统，其技术方案要点是：包括混凝沉淀单元、 汽提 脱 氨 单元、pH回调沉淀单元、生化反应单元、MBR膜单元、NF膜单元、氨回收单元、 污泥 处理单元和 腐殖酸 回收单元。本发明可对渗滤液中的COD与氨氮进行资源化处理，生成副产品 碳 酸氢铵或氨 水 ，具有适用范围广、处理效果好和降低渗滤液处理成本和经济效益明显的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种垃圾渗滤液资源化处理系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种垃圾渗滤液资源化处理系统技术领域[0001] 本发明涉及垃圾渗滤液处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种垃圾渗滤液资源化处理系统。 背景技术[0002] 垃圾渗滤液主要为垃圾填埋场、垃圾焚烧厂垃圾处理过程中产生的高浓度有机废水，其水质的变化主要与填埋场垃圾成份、垃圾处理规模、降雨量、气候温度、填埋操作工艺 及填埋年限等密切相关。垃圾渗滤液的显著特征为：(1)垃圾渗滤液的水量随季节性变化量 很大。(2)垃圾渗滤液中普遍氨氮浓度较高，尤其是在填埋后期其氨氮浓度更高，其浓度一 般从数十到数千mg/L不等。(3)垃圾渗滤液的可生化性较差，且随着填埋场时间的延长，渗 滤液的生化性逐渐降低，在填埋后期，可生化性已经很差，BOD/COD值小于0.1。(4)垃圾渗滤 液污水的色度比较高，且颜色发黑，恶臭明显。 [0003] 垃圾渗滤液的处理，多以物化处理、生化处理、化学处理等技术相结合，目前市面上较为成熟的垃圾填埋场渗滤液全量化处理工艺技术主要为三大类，即：(1)混凝沉淀+厌 氧水解+生化处理+MBR膜系统+深度处理(UF+NF+RO或高级氧化+NF+RO)+蒸发；(2)混凝沉淀 +两级DTRO+离子交换树脂+蒸发；(3)混凝沉淀+生化处理+MBR+蒸发。 [0004] 然而，现有技术主要着眼于“处理”，并未考虑资源化回收利用，随着渗滤液处理执法力度的加大，其处理难度和项目投入也越来越大，如何在有限投入的基础上增加项目副 产品的产出，即项目资源化利用，成为渗滤液处理的一大发展方向。 发明内容[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液资源化处理系统，具有有效处理渗滤液和对渗滤液进行资源化利用的优点。 [0006] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种垃圾渗滤液资源化处理系统，包括： [0009] pH回调沉淀单元，与所述汽提脱氨单元的出料端连接，用于调节渗滤液的pH； [0010] 生化反应单元，与所述pH回调沉淀单元的出料端连接，用于降解渗滤液中的有机物和氨氮； [0011] MBR膜单元，与所述生化反应单元的出料端连接，用于进一步分离渗滤液中的污泥及杂质； [0012] NF膜单元，与所述MBR膜单元的出料端连接，用于拦截并去除渗滤液中的污泥、有机物和氮，所述NF膜单元上连通有排液管，用于排放清液； [0014] 污泥处理单元，与所述混凝沉淀单元、所述pH回调沉淀单元、所述生化反应单元和所述MBR膜单元的排泥口连接，用于接收污泥，对污泥进行浓缩脱水； [0017] 所述混凝反应池与所述原水管连通，以接收待处理的渗滤液； [0018] 所述第一加药泵设置于所述第一加药装置与所述混凝反应池之间，用于将药物输送至所述混凝反应池； [0019] 所述第一斜管沉淀池的进料端与所述混凝反应池连通，其出料端与所述汽提脱氨单元连通，用于静置反应完毕的渗滤液； [0020] 所述第一排泥泵设置于所述第一斜管沉淀池与所述污泥处理系统之间，用于将污泥排放至所述污泥处理单元。 [0021] 在其中一个实施例中，所述汽提脱氨系统包括： [0022] 自清洁过滤器，与所述混凝沉淀单元连通； [0023] 换热器，其冷液进料端与所述自清洁过滤器的出料端连通，用于预热渗滤液； [0024] 解析塔，其进料端与所述换热器的冷液出料端连通，用于脱除渗滤液中的二氧化碳，其出气口与所述氨回收单元的进气口连通； [0025] 脱氨塔，其进料端与所述解析塔的出料端连通，用于脱除渗滤液中的氨氮，其出气口与所述解析塔的进气口连通，其出料端与所述换热器的热液进料端连通； [0027] 在其中一个实施例中，所述pH回调沉淀单元内设置有pH反应池、第二斜管沉淀池、第二加药装置、第二加药泵和第二排泥泵； [0028] 所述pH反应池与所述汽提脱氨单元连通； [0029] 所述第二加药泵设置于所述第二加药装置与所述pH反应池之间，用于将药物输送至所述pH反应池； [0030] 所述第二斜管沉淀池的进料端与所述pH反应池连通，其出料端与所述生化反应单元连通，用于静置反应完毕的渗滤液； [0031] 所述第二排泥泵设置于所述第二斜管沉淀池与所述污泥处理系统之间，用于排放污泥至所述污泥处理单元。 [0033] 在其中一个实施例中，所述MBR膜单元为浸没式MBR膜反应器。 [0034] 在其中一个实施例中，所述NF膜单元包括保安过滤器、高压泵、NF膜组件、第三加药装置、第三加药泵、浓水储存件与产水储存件； [0035] 所述保安过滤器与所述MBR膜单元连通； [0036] 所述高压泵设置于所述保安过滤器与所述NF膜组件之间，用于将过滤完毕的渗滤液输送至所述NF膜组件； [0037] 所述第三加药泵设置于所述第三加药装置与所述NF膜组件之间， [0038] 用于投入药物至所述NF膜组件； [0039] 所述NF膜组件包括多个依次设置的NF膜和循环泵； [0040] 所述浓水存储件的进料端与所述NF膜组件的浓水出料端连通，其出料端与所述腐殖酸回收单元的进料端连通； [0041] 所述产水存储件的进料端与所述NF膜组件的清液出料端连通，其出料端与排液管连通。 [0042] 在其中一个实施例中，所述氨回收系统单元包括按照气体输送方向依次设置的第二冷凝器、气液分离罐、真空抽氨装置和碳化回收装置，且所述碳化回收装置的出料端设置 有晶浆罐、离心机与包装机，以将碳酸氢铵溶液制成碳酸氢铵产品，所述碳化回收装置连接 有尾气净化塔，用于处理尾气。 [0043] 在其中一个实施例中，所述腐殖酸回收单元包括： [0044] 一级物料膜装置，与所述NF膜单元的浓水出料端连通，其膜透过液出料端与所述生化反应单元的进料端连通； [0045] 二价离子调控装置，与所述一级物料膜装置的浓水出料端连通； [0046] 二级物料膜装置，与所述二价离子调控装置的出料端连通，用于分离膜透过液和浓缩液； [0047] 第四加药装置； [0048] 第四加药泵，设置于所述第四加药装置与所述二价离子调控装置之间，用于将药物输送至所述二价离子调控装置； [0050] 在其中一个实施例中，所述污泥处理单元包括按照污泥输送方向依次设置的污泥浓缩池、第二提升泵、药剂调理罐、污泥脱水机和污泥输送装置； [0051] 所述污泥浓缩池与所述混凝沉淀单元、所述pH回调沉淀单元、所述生化反应单元和所述MBR膜单元的排泥口连接。 [0052] 上述一种垃圾渗滤液资源化处理系统，具有以下有益效果： [0054] 其二，本发明利用汽提脱氨单元提取渗滤液中的氨氮，生成副产品碳酸氢铵或氨水，同时利用腐殖酸回收单元对NF膜浓液进行腐殖酸提取，生成腐殖酸副产品，碳酸氢铵和 腐殖酸副产品的产生既增加了系统经济效益，又降低了渗滤液系统处理成本，推动渗滤液 的进一步资源化利用与环境友好技术的发展。 附图说明 [0055] 图1是本实施例中资源化系统的整体示意图； [0056] 图2是本实施例中汽提脱氨单元的结构示意图； [0057] 图3是本实施例中氨回收单元的结构示意图。 具体实施方式[0058] 下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。 [0059] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0060] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确 具体的限定。 [0061] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连 接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以 是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的 普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0062] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0063] 一种垃圾渗滤液资源化处理系统，如图1所示，包括混凝沉淀单元、汽提脱氨单元、pH回调沉淀单元、生化反应单元、MBR膜单元、NF膜单元、氨回收单元、污泥处理单元和腐殖 酸回收单元； [0064] 其中，混凝沉淀单元用于接收渗滤液，并脱除渗滤液中的污泥，混凝沉淀单元上连通有原水管；汽提脱氨单元与混凝沉淀单元的出料端连接，用于提取渗滤液的氨氮；pH回调 沉淀单元与汽提脱氨单元的出料端连接，用于调节渗滤液的pH；生化反应单元与pH回调沉 淀单元的出料端连接，用于降解渗滤液中的有机物和氨氮；MBR膜单元与生化反应单元的出 料端连接，用于进一步分离渗滤液中的污泥及杂质；NF膜单元与MBR膜单元的出料端连接， 用于拦截并去除渗滤液中的污泥、有机物和氮，NF膜单元上连通有排液管，用于排放清液； 氨回收单元与汽提脱氨单元的出气端连接，用于回收氨，以获得碳酸氢铵；污泥处理单元， 与混凝沉淀单元、pH回调沉淀单元、生化反应单元和MBR膜单元的排泥口连接，用于接收污 泥，对污泥进行浓缩脱水；腐殖酸回收单元与NF膜单元的浓水出料端连接，用于制备腐殖酸 肥料。 [0065] 在本实施例中，多个单元之间均通过管道连通，以更好地对渗滤液进行传送。 [0066] 本发明可对渗滤液中的COD与氨氮进行资源化处理，不产生难降解、难固化的浓缩液，实现垃圾渗滤液的全量化处理，具有适用范围广、处理效果好和经济效益明显的优点； 且利用汽提脱氨单元提取渗滤液中的氨氮，生成副产品碳酸氢铵或氨水，同时利用腐殖酸 回收单元对NF膜浓液进行腐殖酸提取，生成腐殖酸副产品，碳酸氢铵和腐殖酸副产品的产 生既增加了系统经济效益，又降低了渗滤液系统处理成本，推动渗滤液的进一步资源化利 用与环境友好技术的发展。 [0067] 具体的，混凝沉淀单元包括第一加药装置、第一加药泵、混凝反应池、第一斜管沉淀池和第一排泥泵。在本实施例中，混凝沉淀单元采用碳钢一体化设备，混凝反应池、第一 斜管沉淀池、第一加药装置、第一加药泵和第一排泥泵高度集成。 [0068] 混凝反应池的进料端与原水管连通，以接收待处理的渗滤液；第一加药泵设置于第一加药装置与混凝反应池之间，用于将药物输送至混凝反应池；第一斜管沉淀池的进料 端与混凝反应池连通，其出料端与汽提脱氨单元的进料端连通，用于静置反应完毕的渗滤 液；第一排泥泵设置于第一斜管沉淀池与污泥处理系统之间，用于将第一斜管沉淀池内的 污泥排放至污泥处理单元。 [0069] 具体的，如图2所示，汽提脱氨系统包括自清洁过滤器、换热器、解析塔、脱氨塔和第一冷凝器。 [0070] 自清洁过滤器的进料端与混凝沉淀单元的出料端连通；换热器的冷液进料端与自清洁过滤器的出料端连通，用于预热渗滤液；解析塔的进料端与换热器的冷液出料端连通， 用于脱除渗滤液中的二氧化碳，解析塔的出气口与氨回收单元的进气口连通；脱氨塔的进 料端与解析塔的出料端连通，用于脱除渗滤液中的氨氮，脱氨塔的进气口设置于塔体下部， 通入有蒸汽热源，其出气口与解析塔的进气口连通，其出料端与换热器的热液进料端连通， 渗滤液在脱氨塔内进行脱氨，脱氨后的渗滤液温度上升，从换热器的热液进料端流入换热 器，与从冷液进料端流入换热器的未脱氨的渗滤液进行换热，而后未脱氨的渗滤液经冷液 出料端流入解析塔，脱氨的渗滤液经热液出料端流入第一冷凝器；第一冷凝器的进料端与 换热器的热液出料端连通，其出料端与pH回调沉淀系统连通，以对脱氨后的渗滤液进行进 一步的冷却降温。 [0071] 在本实施例中，自清洁式过滤器采用转筒式过滤器，换热器采用板式换热器，第一冷凝器采用板式换热器，解析塔为负压解析塔，脱氨塔为负压脱氨塔，解析塔与脱氨塔均采 用高为15m的316不锈钢高塔形式，内置自动刮渣防堵装置、丝网除沫器。 [0072] 具体的，pH回调沉淀单元内设置有pH反应池、第二斜管沉淀池、第二加药装置、第二加药泵和第二排泥泵。在本实施例中，pH回调沉淀单元采用碳钢一体化设备，pH反应池、 第二斜管沉淀池、第二加药装置、第二加药泵和第二排泥泵高度集成。 [0073] pH反应池的进料端与汽提脱氨单元的出料端连通；第二加药泵设置于第二加药装置与pH反应池之间，用于将药物输送至pH反应池；第二斜管沉淀池的进料端与pH反应池连 通，其出料端与生化反应单元的进料端连通，用于静置反应完毕的渗滤液；第二排泥泵设置 于第二斜管沉淀池与污泥处理系统之间，用于排放污泥至污泥处理单元。 [0074] 具体的，生化反应单元为两截A/O活性污泥反应器或两级生物接触氧化活性污泥反应器。在本实施例中，池内污泥浓度设计为7000‑8000mg/L，O池溶解氧设计不低于2mg/L， 内部硝化液回流比设计为400％，污泥回流比设计为200％。生化反应单元内设有曝气器、鼓 风机、活性污泥、微生物附着填料、硝化回流泵、污泥回流泵、污泥排放泵等。生物反应单元 可使渗滤液中的有机污染物得到降解，对渗滤液进行脱氮除磷。 [0075] 具体的，MBR膜单元为浸没式MBR膜反应器，其内设置有PVDF中空纤维膜，反应器内活性污泥浓度维持在10000‑12000mg/L，膜定期采用10％浓度的次氯酸钠进行在线维护清 洗。MBR膜单元的进料端与生化反应单元的出料端连通，MBR膜单元的出料端与NF膜单元的 进料端连通。此外，MBR膜单元的污泥一方面回流至所述生化反应单元，进行活性污泥的补 充；另一方面则排至污泥处理单元，进行剩余污泥的处理。 [0076] 具体的，NF膜单元包括保安过滤器、高压泵、NF膜组件、第三加药装置、第三加药泵、浓水储存件与产水储存件。 [0077] 保安过滤器的进料端与MBR膜单元的出料端连通；高压泵设置于保安过滤器与NF膜组件之间，用于将过滤完毕的渗滤液输送至NF膜组件；第三加药泵设置于第三加药装置 与NF膜组件之间，用于投入药物至NF膜组件；NF膜组件包括多个依次设置的NF膜(纳米级聚 酰胺类有机高分子膜)和循环泵；浓水存储件的进料端与NF膜组件的浓水出料端连通，其出 料端与腐殖酸回收单元的进料端连通；产水存储件的进料端与NF膜组件的清液出料端连 通，其出料端与排液管连通。 [0078] 从产水储存件流出的渗滤液为符合排放标准的清液，经排液管进行合规排放，从浓水储存件流出的渗滤液为NF膜浓液，流至腐殖酸回收单元进行进一步处理。在本实施例 中，产水存储件和浓水存储件为桶件。 [0079] 具体的，如图3所示，氨回收单元包括按照气体输送方向依次设置的第二冷凝器、气液分离罐、真空抽氨装置和碳化回收装置，第二冷凝器的进气端与汽提脱氨单元的出气 端连通，以进行对氨气的分离、净化和碳酸氢铵合成；且碳化回收装置的出料端设置有晶浆 罐、离心机与包装机，以将碳酸氢铵溶液制成碳酸氢铵产品；碳化回收装置连接有尾气净化 塔，用于吸收合成碳酸氢铵后产生的尾气。在本实施例中，生成的碳酸氢铵产品净含量大于 88％，可对氨氮进行资源化利用。 [0080] 具体的，腐殖酸回收单元包括一级物料膜装置、二价离子调控装置、二级物料膜装置、第四加药装置、第四加药泵和第一提升泵。 [0081] 一级物料膜装置的进料端与NF膜单元的浓水出料端(浓水存储件的出料端)连通，其膜透过液出料端与生化反应单元的进料端连通；二价离子调控装置的进料端与一级物料 膜装置的浓水出料端连通；二级物料膜装置的进料端与二价离子调控装置的出料端连通， 用于分离膜透过液和浓缩液；第四加药泵设置于第四加药装置与二价离子调控装置之间， 用于将药物输送至二价离子调控装置；第一提升泵设置于二级物料膜装置与一级物料膜装 置之间，用于将二级物料膜装置分离出的膜透过液回流至一级物料膜装置中。 [0082] 二级物料膜装置分离出二级膜透过液和和腐殖酸浓缩液，二级膜透过液回流至一级物料膜装置，二级膜透过液与一级膜装置分离出的一级膜透过液经一级膜装置的膜透过 液出料端流至生化反应单元，二级膜装置分离的腐殖酸浓缩液则通过适当添加N、P、K等元 素制成含腐殖酸水溶肥料用于植物养护。 [0083] 具体的，污泥处理单元包括按照污泥输送方向依次设置的污泥浓缩池、第二提升泵、药剂调理罐、污泥脱水机和污泥输送装置；污泥浓缩池与混凝沉淀单元、pH回调沉淀单 元、生化反应单元和MBR膜单元的排泥口连接。污泥处理单元对污泥进行浓缩、脱水，并对脱 水后的污泥进行无害化处置。 [0084] 从图1‑图3可得知，渗滤液依次流经多个单元，多个单元对其进行资源化处理，其中图中实线箭头为液体流经方向，虚线箭头为气体流经方向，且在本实施例中，本系统的工 作方式为： [0085] (1)垃圾渗滤液通过原水管进入混凝沉淀单元，对渗滤液中的SS进行预沉淀，获得上清液； [0086] (2)上清液流入至汽提脱氨单元中，具体为通过自清洁过滤器进一步拦截悬浮物，滤液进入换热器，换热器利用脱氨塔底的高温脱氨水做热源，与滤液进行热交换，滤液经过 热交换后进入解析塔； [0087] 解析塔使用汽提蒸馏工艺，解析并脱除滤液中的二氧化碳，二氧化碳与脱氨塔所输送的氨蒸气共同输至氨回收单元，氨气通过氨回收单元处理获得碳酸氢铵，脱除二氧化 碳后的滤液进入脱氨塔； [0088] 脱氨塔利用高温蒸汽脱出水中的氨氮，氨蒸气输送至解析塔，以增加解析塔的温度及增大解析塔中二氧化碳的分离效果，高温脱氨水流至换热器经热交换后流入第一冷凝 器，进行降温冷却； [0089] (3)降温后的脱氨水进入至pH回调沉淀池中，加入硫酸或PAC对脱氨水进行pH的调节和进一步沉淀悬浮物，获得经pH调节的渗滤液； [0090] (4)经pH调节的渗滤液流入至生化反应单元，其内设有大量驯化的微生物，降解渗滤液中的COD、BOD5和氨氮； [0091] (5)经生化反应单元处理后的渗滤液流入至MBR膜反应单元中，MBR膜反应单元对渗滤液进行泥水分离，进一步去除水中的污染物； [0092] (6)经MBR膜反应单元处理后的渗滤液流入至NF膜单元中，通过采用纳米级聚酰胺类有机高分子膜对滤液中的SS、COD和TN进行深度拦截去除，清液通过排液管合规排放至环 境收纳水体，而NF膜浓液进入腐殖酸回收单元处理获得腐殖酸，并制备获得水溶腐殖酸肥 料； [0093] (7)混凝沉淀单元、pH回调沉淀单元、生化反应单元和MBR膜单元的污泥流入至污泥处理单元中进行无害化处置，对污泥脱水浓缩。 |
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