一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统和操作方法

摘要

本发明公开了一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统和操作方法。所述系统包括垃圾渗滤液预处理单元和混合污水生物处理单元两部分。垃圾渗滤液先进入垃圾渗滤液预处理单元，出水与城市生活污水混合，并进入生物处理单元，处理出水达标排放。其中所述的垃圾渗滤液预处理单元为一电化学反应器，主要是进行垃圾渗滤液的预处理，去除垃圾渗滤液中所含的部分氨氮及有毒有害物质。所述的混合污水生物处理单元为一膜曝气生物膜反应器(MABR)，适合处理低COD/NH3-N的污水，主要是去除有机物和脱氮。本发明适合于垃圾渗滤液等高氨氮及低碳氮比废水的处理。

权利要求

1.一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统，其特征在于：垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统包括垃圾渗滤液预处理单元和混合污水生物处理单元；垃圾渗滤液预处理单元的排出液与城市生活污水混合后进入混合生物处理单元，生物处理后的水经出水口排放。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统，其特征在于所述垃圾渗滤液预处理单元采用直流电源供电，其正极连接钛钌网阳极、负极连接钛钌网阴极，在反应区完成垃圾渗滤液中氨氮的氧化，水力的停留时间为0.5-4小时。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统，其特征在于所述的混合污水生物处理单元为膜曝气生物膜反应器，包括生物反应池、膜组件、供气设备、循环泵、液体流量计；城市生活污水和预处理后的垃圾渗滤液进入生物反应池；供气设备中的空压机所提供的空气与膜组件相接；循环泵用于提供生物反应池内部的错流速度。

4.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统，其特征在于预处理后的垃圾渗滤液和城市生活污水经进水口进入生物反应池，生物反应池内部安装膜组件。膜组件为间距1～5mm的中空纤维膜丝，其构型为为束式和帘式构型等；空压机的压力范围为0.03MPa～0.1Mpa；生物反应池内错流速度为1cm/s～10cm/s。

5.一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的操作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤a.垃圾渗滤液进入垃圾渗滤液电化学预处理单元，直流电源正极连接钛钌网阳极，负极连接钛钌网阴极，在反应区完成氨氮的氧化；

步骤b.预处理系统的出水和生活污水进入城市生活污水处理单元，调节气体流量计和液体流量计控制供气压力和错流速度，经膜组件上生长的生物膜处理，实现有机物和氨氮的降解去除；步骤c.完成生化反应后净水经出水口排出。

说明书

一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统和操作方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境工程中的污水处理技术领域，特别涉及一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统和操作方法。

背景技术

[0002] 2008年全国城市生活垃圾、粪便清运量22303.7万吨，年均增长保持在6.5％左右，其中80％左右采用卫生填埋的方式进行处理。然而，垃圾卫生填埋过程中会产生大量性质特殊的高污染的垃圾渗滤液。随着国家对环境的日益重视及水质标准的提高，它的处理也更加迫切，不过其单独处理的投资和运行费用都较高。在我国的中小城镇，为了降低其处理费用，往往将垃圾渗滤液排入市政管网，与城市生活污水进行合并处理。然而，垃圾渗沥液中氨氮含量高(可达几千mg/L)、浓度变化范围大(在整个填埋期内可以从低于100mg/L到几千mg/L)，而且一定填埋时间后会出现C/N＜3的情况，造成营养比例的严重失调，高浓度游离氨也降低了微生物活性，汇入城市污水厂合并处理可能会造成其不能稳定达标运行。目前我国污水厂的主要工艺为具有脱氮功能的A/O工艺，具体单元工艺包括如A/O、SBR法、氧化沟法等。这些工艺对进水水质尤其是COD/NH3-N有一定的要求，一般要大于8，否则会出现出水TN超标的情况。为避免渗沥液对城市生活污水厂造成的冲击，垃圾渗滤液的预处理以及后续生化处理工艺的升级是很有必要的。

[0003] 目前垃圾渗滤液的电化学氧化除氨预处理技术是指在电场的作用下，溶液中- -的·OH基团直接将氨氧化成N2等含氮物质，以及利用水中Cl 转化成ClO 的氧化作用达到去除氨氮的目的。与其它方法相比，电化学法因不受废水中生物毒性物质的影响，电催化效率高，同时能优先去除污水中的氨氮，不会或很少产生二次污染，设备简单，占地少等，在应用于氨氮去除方面取得了良好的效果。

[0004] 膜曝气生物膜工艺(membrane aeration biofilm reactor，MABR)是一种结合了无泡供氧技术和生物膜技术的新型污水生化处理技术。它采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合物膜)作为供气介质，并且以膜为载体生长高生物活性的生物膜，在单一生物膜上来完成废水中污染物的有机碳氧化、硝化和反硝化。相比传统的活性污泥或生物膜工艺，其具有如下特点：(1)MABR工艺中致密膜或微孔膜(组件为板式或中空纤维式)起到氧传递介质的作用，该供气方式供氧效率高，是传统曝气的5～7倍，动力消耗低；(2)MABR具有独特的异向传质结构，即溶解氧浓度从载体膜表面向生物膜表面和液体主体逐渐递减，而污染物质从生物膜表面向载体膜表面逐渐降低。这样的异向传质结构使得MABR中异养菌和氨氧化菌、硝化菌之间可以避免竞争；(3)基于MABR的异向传质特性，氨氧化菌和硝化菌富集在生物膜/透气膜介面，而异养菌富集在生物膜表面，这样的生物膜分层结构有利于在同一生物膜内进行硝化和反硝化反应，降低了占地面积，而且由于污染物质先经过厌氧或缺氧层，因此该工艺适合处理低C/N比的污水；(4)透气膜的比表面积大，反应器的处理效率更高；(5)无泡曝气避免了传统曝气时污水中易挥发性物质如甲苯、苯酚随气泡进入大气而对环境造成污染，同时不会由于表面活性剂的存在而产生泡沫。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一在于提供一种垃圾渗滤液中氨氮含量过高、生化处理时COD/TN较低等问题的垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的系统，解决垃圾渗滤液直接排入城市生活污水处理厂时氨氮浓度过高以及污水处理厂出水总氮超标的问题。

[0006] 本发明的另一目的在于提供一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的操作方法。

[0007] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

[0008] 垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统，包括垃圾渗滤液预处理单元和混合污水生物处理单元两部分，其特征在于：

[0009] 垃圾渗滤液先进入垃圾渗滤液预处理单元，出水与城市生活污水混合，并进入混合污水生物处理单元，处理出水达标排放。

[0010] 所述的垃圾渗滤液预处理单元为一电化学反应器，由电解电源、阳极、阴极和反应区组成，阴阳极板均选用钛钌网，分别接直流电源的负、正极，在反应区完成垃圾渗滤液中氨氮的氧化。该单元主要是进行垃圾渗滤液的预处理，去除垃圾渗滤液中所含的部分氨氮及有毒有害物质。

[0011] 所述的混合污水生物处理单元为一膜曝气生物膜反应器(MABR)，包括生物反应池、膜组件、供气设备和循环泵。经预处理的垃圾渗滤液与城市生活污水混合，然后混合污水进入MABR；供气设备空压机所提供的空气与膜组件相接；循环泵用于提供MABR内部的错流速度。该单元可实现生长在膜组件上的生物膜对机物和NH3-N的同时去除。

[0012] MABR内部安装的膜组件为束式或帘式构型等，膜组件采用中空纤维膜丝作为供氧介质和生物膜载体，比表面积大，单位体积可生长的生物膜量大；膜丝之间有1～5mm的距离，水力条件好，可避免生物膜之间的粘连和控制生物膜的厚度。

[0013] 供气设备由空压机、气体流量计和压力表组成。空气用空压机从膜组件底端的进气口进入膜组件内腔，部分气体透过膜壁进入生物反应池，剩余部分从另一端排出。膜组件内腔压力由压力表读出，通过调节气体流量计来控制，目的是由透气膜壁侧向生物膜表面外形成功能分区，即好氧层、缺氧层和厌氧层，达到同时去除有机物和脱氮的效果。

[0014] 循环部分包括循环泵和液体流量计。循环泵提供装置内混合的动力，调节液体流量计来控制生物反应池内的流速，使有机物和NH3-N在池内混合均匀，并控制生物膜的厚度，以保持装置的运行稳定。

[0015] 一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的操作方法，包括以下步骤：

[0016] 步骤a.垃圾渗滤液进入垃圾渗滤液电化学预处理单元，采用直流电源供电，正极连接钛钌网阳极，负极连接钛钌网阴极，在反应区完成氨氮的部分氧化去除，水力的停留时间为0.5～4小时；

[0017] 步骤b.预处理系统的出水和生活污水混合后进入生物处理单元，保持膜组件供气压力为0.03Mpa～0.1Mpa、错流速度为1cm/s～10cm/s，经膜组件上生长的生物膜处理，实现有机物和氨氮的降解去除；

[0018] 步骤c.生化处理的水经出水口排出，达到排放标准。

[0019] 生物处理单元的水力停留时间为12～36小时，该单元为连续进出水。

[0020] 本发明具有以下有益效果：

[0021] a.垃圾渗滤液先进入电化学预处理单元，能有效降低其中的氨氮含量，提高有机物的可生化性，有利于生物处理单元的进一步除碳和脱氮。研究结果表明垃圾渗滤液电化学预处理单元的氨氮进水浓度为2000mg/L时，去除率可达到50％～80％左右；

[0022] b.生物处理单元所采用的膜曝气生物膜工艺能在同一生物膜内完成除碳脱氮的功能，适合用于处理低COD/NH3-N的污水，供气效率高，占地面积少，并可大大节省曝气能耗。经过生物处理单元后，总体上出水可以出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。

附图说明

[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

[0024] 图1一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统的示意图。

[0025] 图2垃圾渗滤液电化学预处理单元示意图。

[0026] 图3混合污水生物处理单元示意图。

[0027] I、垃圾渗滤液预处理单元 II、混合污水生物处理单元

[0028] 1、垃圾渗滤液 2、直流电源 3、阳极 4、阴极 5、反应区 6、预处理后的渗滤液 7、城市生活污水 8、进水口 9、进气口 10、压力表 11、气体流量计 12、空压机 13、生物反应池 14、膜组件 15、液体流量计 16、循环泵 17、出水口

具体实施方式

[0029] 参照图1、图2和图3。

[0030] 本发明提供了一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理系统，它包括垃圾渗滤液预处理单元I和混合污水生物处理单元II两部分。垃圾渗滤液1先进入垃圾渗滤液预处理单元I，处理后进入生物处理单元II，并与生活污水7混合，生物处理后的水经出水口17排放。

[0031] 所述的垃圾渗滤液进入垃圾渗滤液电化学预处理单元I，采用直流电源2供电，正极连接钛钌网阳极3，负极连接钛钌网阴极4，在反应区5完成垃圾渗滤液中氨氮的氧化，水力的停留时间为0.5-4小时。

[0032] 所述的混合污水生物处理单元II采用膜曝气生物膜反应器，包括生物反应池13、膜组件14、供气设备(9，10，11，12)和循环泵15、液体流量计16。城市生活污水7和预处理后的垃圾渗滤液6进入生物反应池13；空压机12所提供的空气与膜组件14相接；循环泵用于提供生物反应池13内部的错流速度。该单元可实现生长在膜组件上的生物膜对有机物和氨氮的同时去除。

[0033] 预处理后的垃圾渗滤液6和城市生活污水7经进水口8进入生物反应池13，其内部安装膜组件14。膜组件14采用间距为1～5mm的中空纤维膜丝作为供氧介质和生物膜载体，其构型为为束式和帘式构型等。供气部分的空压机12将空气从膜组件14底端的进气口9进入膜组件内腔，通过气体流量计11来调节内腔压力，压力表10显示的压力范围为0.03MPa～0.1MPa，以控制膜组件14上生长的生物膜形成功能分区，即好氧层、缺氧层和厌氧层，实现同时去除有机物和脱氮的目的。同时，循环部分的液体流量计15和循环泵16提供生物反应池13内的错流速度，范围为1cm/s～10cm/s，以实现有机物和NH3-N等在池内的完全混合以及控制生物膜厚度。

[0034] 本发明提供了一种垃圾渗滤液和城市生活污水合并处理的操作方法，主要包括以下步骤：

[0035] 步骤a.垃圾渗滤液1进入垃圾渗滤液电化学预处理单元I，采用直流电源2供电，正极连接钛钌网阳极3，负极连接钛钌网阴极4，在反应区5完成氨氮的氧化；

[0036] 步骤b.预处理系统的出水6和生活污水7进入城市生活污水处理单元II，通过调节气体流量计11和液体流量计15以控制合适的供气压力和错流速度，经膜组件14上生长的生物膜处理，实现有机物和氨氮的降解去除；

[0037] 步骤c.完成生化反应后净水经出水口17排出，达到排放标准。

[0038] 处理结果表明：稳定运行期间，垃圾渗滤液电化学预处理单元的氨氮进水浓度为2000mg/L时，去除率可达到50％～80％左右，经过城市生活污水处理单元与生活污水合并处理后，总体上出水可以出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。