专利名称：一种处理城市垃圾渗滤液膜浓缩液的方法
技术领域：
本发明公开一种有效处理垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的处理方法，属于水处理技术 领域。
背景技术：
城市垃圾的卫生填埋、堆肥是目前国内广泛采用的城市垃圾处理方法。垃圾在填 埋、堆肥过程中产生的渗滤液是一种水质水量变化大、氨氮含量高，成分复杂的高浓度难处 理有机废水。随着国家环保要求的提高，某些地区逐渐开始实行新的排放标准政策。出水 要求达到GB 16889-2008《中华人民共和国国家标准》表3要求。传统的生化处理和混凝 沉淀工艺难以满足需求。因而，人们一直在探索如何高效经济的处理垃圾渗滤液。为了保 证化学需氧量(COD)、氨氮以及总氮完全达标，现在某些地区常常采用纳滤和反渗透组合技 术。生化出水的难降解有机污染物大部分可以被纳滤单元截留，纳滤出水在经过反渗透处 理，几乎可以保证所有污染指标均可达到排放要求。但是纳滤和反渗透组合工艺在实际操 作过程中存在诸多问题。纳滤和反渗透的进水负荷较大，增加了膜污染问题，而且清洗强度 增大，膜的使用寿命短。尽管纳滤和反渗透膜对有机污染物具有极佳的截留率，但对氨氮的 截留性能不稳定，容易造成出水氨氮浓度超标。同时膜工艺对污染物只是实现了截留，在膜 单元过程中会有大量的膜浓水产生，产生的膜浓水具有较高的COD含量和盐度。一些填埋 场采用将其回灌到填埋场的方法进行处理，但是由于大量的反渗透浓水难以被生化降解， 因此又再一次进入渗滤液处理系统中，同时其含有高浓度盐度，严重影响渗滤液处理系统 正常运行。因此产生的浓缩液急需处理。目前国内外在垃圾渗滤液处理工艺中浓缩液的处理 方法大致有2种，一种是将浓缩液回灌到填埋场中，这种处理办法的实质是浓缩液无限回 流，使渗滤液水质逐渐恶化。另外就是进行简单处理，通常采用方法有混凝沉淀法、蒸发干 化法和吸附焚烧法等。其中蒸发干化法对设备要求高，运行费用高，操作管理复杂；吸附焚 烧法在国外运行较多，但是对吸附剂的要求高，通常采用的活性炭机械强度差，再生困难。 此外，南京大学的李爱民教授和德国维尔利公司合作研究以离子交换树脂为核心的处理方 法，据报道处理后的水符合GB16889-97中的一级排放标准。这种方法以抗污染树脂的吸附 有机物为主要处理手段，通常常见的离子交换树脂在高COD条件下使用，工作交换容量急 剧下降，离子交换树脂吸附的浓缩液在树脂吸附饱和后的再生废液更难以处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活垃圾渗滤液处理中膜浓缩液的处理方法。本发明公开的工艺主要包括混凝沉淀预处理，光电氧化处理、二次混凝沉淀和过 滤四个单元。其中一次混凝沉淀、二次混凝沉淀和过滤为相对成熟的处理技术，我们只对其 进行简要的介绍，光电氧化单元处理为本发明专利公开的工艺的核心单元。混凝沉淀单元纳滤膜出水通常作为生化处理的后续单元，纳滤膜的出水主要是分子量在500道尔顿以下的有机物，因此纳滤膜的浓缩液主要为难生物降解的大分子量的 有机污染物，此部分主要为溶解性的腐殖质，为难生化降解性组分。通过投加絮凝剂和助 凝剂使污染物通过混凝沉淀反应，混凝沉淀单元可以去除大部分的大分子量的有机物质， 以保证进入光电氧化单元进水水质要求。混凝剂可以采用传统的氢氧化钙、氯化铝、氯化 铁和硫酸铝等聚合絮凝剂，同时需要加入助凝药剂聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的投量为 500-800mg/L左右，PAM的投量较少，大约为10mg/L。经过混凝的水，通过沉淀作用将絮体 沉淀，然后沉淀出水进入下一单元进行处理。混凝过程中COD的去除率大约在30%左右，脱 色率为60%。同时混凝沉淀单元可以去除渗滤液中大部分金属离子。光电氧化单元经过混凝沉淀单元的出水中含有剩余的溶解性有机物和氨氮，主 要为分子量较小的组分。光电催化处理可以将剩余的溶解性有机物进行氧化处理，同时可 以氧化去除绝大部分氨氮和总氮类物质，并且经过光电氧化过程处理后，可以对渗滤液进 行消毒处理，灭活其中大部分的微生物和病菌。关于光电氧化处理渗滤液的原理和方法已 在专利Q00810227020)中详细论述。光电氧化处理的停留时间为2_3小时，所采用的电流 密度为200-500A/m2，电极材料为形稳阳极，阴极采用不锈钢或者形稳阳极，电极连接方式 为复极式或者单极式。采用光电氧化处理单元可以有效去除氨氮和总氮，对COD的去除率 大约为60%左右。二次混凝沉淀过滤单元经过光电氧化处理单元的出水中COD大约为 1000-2000mg/L左右。为此我们进行了进一步的混凝沉淀处理。在这部分处理过程中，首先 我们向光电单元的出水中投加硫酸亚铁溶液，浓度大约在500mg/L。同时投加氢氧化钙或 者生石灰溶液，浓度控制在500mg/L。在此过程中我们将电化学产生过程中的多余的次氯 酸用来氧化硫酸亚铁，使其转化为三价铁离子，三价铁离子进而水解生成铁氧化物，同时次 氯酸也可以与添加氢氧化钙或者生石灰反应生成氧化剂次氯酸钙，最后经过沉淀和过滤单 元，出水COD和氨氮可以得到有效控制。过滤单元过滤单元接在二次混凝出水的后面，滤料可以是锰砂、石英砂和粉煤灰 等常规滤料。
图1.垃圾渗滤液膜浓缩液组合处理工艺
具体实施例方式实施例1采用本发明公开的组合工艺处理某垃圾渗滤液膜出水浓缩液，该填埋场采自北京 1填埋场。该填埋场首先采用厌氧工艺进行处理，然后采用好氧膜生物反应器进行好氧生化 处理，生化出水经过纳滤膜处理，氧化出水在经过吸附/氧化过滤单元即可以出水达标排 放。浓缩液出水CODtt浓度为8000-9000mg/L，氨氮浓度为2000_2500mg/L。一次混凝沉淀 单元采用商业品级的聚合氯化铁混凝剂，同时加入助凝剂聚丙烯酰胺(20mg/L)，光电单元 停留时间为1小时，二次混凝沉淀采用硫酸亚铁、氢氧化钙和生石灰，用量为lg/L，混凝沉 淀时间为1.0小时，过滤单元采用石英砂为滤料。最终反应出水C0D&浓度为480mg/L，氨 氮浓度为45mg/L。
实施例2采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方1填埋场，渗滤液 处理工艺为厌氧一SBR好氧膜生物反应器一纳滤一出水。渗滤液纳滤膜浓缩液C0D&浓度 为6000-7000mg/L，氨氮浓度为1500mg/L。混凝沉淀单元采用工业用聚合氯化铝作为混凝 剂，混凝剂投量为600mg/L;同时加入助凝剂聚丙烯酰胺QOmg/L)。光电氧化停留时间为2 小时，二次混凝沉淀采用硫酸铁、氢氧化钙和生石灰，用量为5g/L，混凝沉淀时间为1. 5小 时，过滤单元采用锰砂为滤料。最终出水C0D&浓度为350mg/L，氨氮浓度为30mg/L。实施例3采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方1填埋场，渗滤液 处理工艺为厌氧一SBR好氧膜生物反应器一纳滤一出水。渗滤液纳滤膜浓缩液C0D&浓度 为6000-7000mg/L，氨氮浓度为1500mg/L。混凝沉淀单元采用氢氧化钙作为混凝剂，混凝剂 投量为5g/L ；同时加入助凝剂聚丙烯酰胺(50mg/L)。光电氧化停留时间为3小时，二次混 凝沉淀采用硫酸亚铁和生石灰，用量为lg/L，混凝时间15分钟，沉淀时间为1. 0小时，过滤 单元采用粉煤灰为滤料。最终出水C0D&浓度为380mg/L，氨氮浓度为27mg/L。实施例4采用实施例1所描述的渗滤液处理工艺。垃圾渗滤液采自南方1填埋场，渗滤液 处理工艺为厌氧一SBR好氧膜生物反应器一纳滤一出水。渗滤液纳滤膜浓缩液C0D&浓度 为6000-7000mg/L，氨氮浓度为1500mg/L。混凝沉淀单元采用工业用硫酸铝和氢氧化钙作 为混凝剂，混凝剂总投量为800mg/L ；同时加入助凝剂聚丙烯酰胺(60mg/L)。光电氧化停留 时间为2. 0小时，，二次混凝沉淀采用硫酸亚铁和氢氧化钙，用量为lg/L，混凝时间20分钟， 沉淀时间为2小时，过滤单元采用锰砂为滤料。最终出水C0D&浓度为4750mg/L，氨氮浓度 为 70mg/Lo
权利要求
1.一种基于混凝沉淀一光电氧化一二次混凝沉淀一过滤单元的垃圾渗滤液膜浓缩液 的处理工艺，其特征在于它采用如下步骤A.—次混凝沉淀单元生化出水中含有大量的难生物降解的大分子量有机污染物，通 过混凝沉淀单元可以去除大部分此类物质，保证进入光电氧化单元进水水质要求；B.光电氧化单元经过混凝沉淀单元的出水中含有剩余的溶解性有机物和氨氮，光电 氧化单元可以将剩余的溶解性有机物进行氧化处理，同时可以氧化去除绝大部分氨氮类物 质，并且将氨氮转化为氮气，保证总氮有效去除，关于光电养化处理渗滤液的方法已在专利 中(200810227020)有详细描述；C.二次混凝沉淀处理单元将光电出水中加入氢氧化钙或者生石灰，通过氧化、沉淀 和过滤作用去除大部分剩余化学需氧量(COD)和氨氮以及金属离子，保证出水水质。D.过滤单元采用简单的砂滤过滤即可，主要去除混凝沉淀出水中可能含有的悬浮物和 絮体。
2.根据权利要求1所述的一次混凝沉淀一光电氧化一二次混凝沉淀一过滤单元的垃 圾渗滤液处理工艺，其特征在于混凝沉淀单元所采用混凝剂可以是氯化铁、氯化铝、硫酸铁 和硫酸铝中的任一种或者几种絮凝剂的复配，混凝剂投量控制在300-600mg/L，同时加入助 凝剂聚丙烯酰胺，浓度为10-20mg/L。
3.根据权利要求1所述的混一次混凝沉淀一光电氧化一二次混凝沉淀一过滤单元的 垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于光电氧化单元所施加的电流密度在200-500A/m2范围内， 停留时间为1. 0-2. 0小时，电极材料为形稳电极，光源为紫外灯，关于光电氧化方法的具体 描述见专利O00810227020)。
4.根据权利要求1所述的一次混凝沉淀一光电氧化一二次混凝沉淀一过滤单元的垃 圾渗滤液处理工艺，其特征在于氧化沉淀单元可以有效氧化剩余的溶解性COD和氨氮，并 且通过沉淀作用，将氧化后的有机物沉淀下来，降低COD和氨氮以及金属离子含量。
5.一种基于一次混凝沉淀一光电氧化一二次混凝沉淀一过滤单元的垃圾渗滤液膜浓 缩液处理工艺可以有效处理渗滤液膜浓缩液，使CODtt降低到500mg/L，氨氮浓度降低到 50mg/Lo
全文摘要
本发明涉及一种城市垃圾渗滤液膜出水浓缩液的处理组合工艺，处理工艺由一次混凝沉淀、光电氧化、二次混凝沉淀和过滤单元构成。一次混凝沉淀单元首先去除膜浓缩液中的大分子溶解性物质，采用聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、生石灰和氢氧化钙中的任一种或者两种及多种的复配，同时加入助凝剂聚丙烯酰胺，经过混凝沉淀处理后CODCr去除率在40％左右，色度去除率超过50％。光电氧化单元可以有效去除氨氮和部分难降解性有机物，经过光电单元后氨氮去除率可以达到80％，出水CODCr大约在800-1000mg/L之间。二次混凝沉淀单元去除剩余的有机组分和金属离子，出水CODCr可以降低到500mg/L以下，氨氮浓度降低到50mg/L，最后经过过滤单元滤掉颗粒大的絮体和悬浮物。
文档编号C02F9/08GK102040301SQ20091023607
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘会娟, 刘锐平, 张宝峰, 曲久辉, 赵旭 申请人:中国科学院生态环境研究中心