一种用于渗滤液处理的集装箱系统及其处理方法与流程

本发明涉及渗滤液处理技术领域，尤其是涉及的是一种用于渗滤液处理的集装箱系统及其处理方法。

背景技术：

垃圾渗滤液的处理一直是一个世界性的难题，垃圾渗滤液的产生主要是来自于三个方面：(1)填埋场内的自然降水和径流；(2)垃圾本身原有的含水；(3)在垃圾卫生填埋之后由于微生物的厌氧分解而产生的水。垃圾渗滤液的水质特征：(1)水质复杂且变化大；(2)cod和bod浓度较高；(3)有机物种类繁多，难生物降解的化合物居多；(4)渗滤液中含有十几种金属离子，其中可能含有重金属离子；(5)氨氮含量高，碳氮比失调。

垃圾渗滤液的水质与填埋场的气候条件，雨污分流条件，填埋工艺以及填埋时间等多种因素有关，尤其是填埋时间的增加会导致垃圾渗滤液水质发生波动：(1)随填埋时间的增加，渗滤液可生化性逐渐降低；(2)随填埋时间的增加，氨氮浓度逐渐增高；(3)随填埋时间的增加，渗滤液ph值将成弱碱性；(4)由于氨氮浓度升高，导致营养比例严重失调。

垃圾填埋场的存量渗滤液普遍是中老龄渗滤液，近年来，针对不同的水质情况，主要采用几种组合工艺进行处理，例如“生化+高级氧化+过滤”，“蒸发浓缩”，“两级碟管式反渗透dtro”等组合工艺。同时，由于一些垃圾填埋场场地等条件不足或者是需要应急处理，但是采用生化工艺需要占用较大的场地以及水质波动因素导致工艺较难控制；采用厌氧+好氧处理需要较多的池子，占地大；采用简单的集装箱两级dtro处理系统无法满足处理某些垃圾填埋场恶劣的水质情况而且目前大多数垃圾填埋场的垃圾渗滤液为中老龄渗滤液，水质相对比较恶劣，处理要求时间紧急，处理出水标准严格，且填埋场现有场地有限；另外，现有的渗滤液处理工艺无法同时满足填埋场的渗滤液处理要求，且出水指标不易达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的a标准；因此，针对垃圾填埋场存量渗滤液的水质情况，现在急需探究一种可以直接进行渗滤液处理，既能满足现场恶劣水质的处理要求，且整体系统可进行简单、快速部署的垃圾渗滤液处理系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于渗滤液处理的集装箱系统及其处理方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种用于渗滤液处理的集装箱系统，包括预处理系统、膜过滤装置和保障处理系统，所述预处理系统包括：

曝气装置，通过不添加化学药剂的方式改变渗滤液厌氧状态，使硫化物被氧化转化成硫单质析出；

过滤装置，对渗滤液中悬浮物、胶体和有机物阶段式截留；

阻垢装置，对渗滤液中钙镁离子的结晶形态进行改变；

所述膜过滤装置对渗滤液中污染物进行截留；

所述保障处理系统包括：

脱气装置，对渗滤液中酸性气体进行脱除；

离子交换装置：对渗滤液中铵根离子进行位置互换；

所述曝气装置、过滤装置、阻垢装置、膜过滤装置、脱气装置和离子交换装置按照渗滤液处理时的流向依次排列连接。

优选的，所述预处理装置还包括换热装置，所述换热装置对渗滤液温度进行调节。

优选的，还包括余热交换系统，所述余热交换系统包括：

输送装置，对处理后渗滤液中的热气进行输送；

调温装置，对处理后渗滤液中的热气进行热传递；

所述输送装置和调温装置依次连接。

优选的，所述过滤装置包括依次连接的初步过滤器和深度过滤器，所述初步过滤器和深度过滤器均对渗滤液中悬浮物截留过滤，将渗滤液中50％以上的悬浮物去除。

优选的，所述曝气装置与过滤装置之间连接有脱碳装置，所述脱碳装置对渗滤液的ph值进行调节。

一种用于渗滤液处理的处理方法，采用上述一种用于渗滤液处理的集装箱系统，包括依次进行的以下步骤：

s1,预处理：对渗滤液中硫化物、悬浮物、胶体和有机物进行截留过滤以及对渗滤液中钙镁离子的结晶形态进行改变。

s2,截留处理；对渗滤液中的污染物进行截留过滤；

s3,保障处理；对渗滤液中酸性气体进行脱除以及铵根离子进行位置互换；

优选的，所述步骤s1包括依次进行的以下步骤：

s11,曝气处理：通过曝气装置向渗滤液中通入氧化性气体,使硫化物转化成硫单质析出；

s12,脱碳处理：将曝气处理后的垃圾渗滤液泵入脱碳装置中并投加酸剂，调节渗滤液的ph值为特定值；

s13,过滤处理：将脱碳处理后的渗滤液依次泵入初步过滤器和深度过滤器；

s14，阻垢处理：将过滤后的垃圾渗滤液泵入阻垢装置内，阻垢装置产生频波，将渗滤液中大部分的硬垢转变成松软的水垢；

s15，数据检测：将检测装置放入渗滤液中检测相关数据并记录。

优选的，所述步骤s3包括依次进行的以下步骤：

s31，脱气处理：将截留处理后的渗滤液泵入脱气装置，对渗滤液中的酸性气体溶解去除；

s32，离子交换处理：将脱气处理后的渗滤液泵入离子交换装置，对渗滤液中的铵根离子进行位置互换；

s33,数据检测：将检测装置放入渗滤液中检测相关数据并记录。

优选的，所述步骤s1还包括s16,换热处理：将热水或冷却水与渗滤液进行热传递，对渗滤液的温度进行调节；所述步骤s16在s12和s13之间进行。

优选的，步骤s3之后还需进行s4，调温处理：包括，

s41，输送处理：通过输送装置对保障处理后的渗滤液中热气进行收集；

s42，温度调节：通过调温装置将热气的热量传递给渗滤液，调节渗滤液的温度。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：预处理系统在不添加化学药剂的情况下，通过曝气装置、过滤装置以及阻垢装置对渗滤液中高浓度的硫化物、悬浮物以及钙镁等无机离子结垢进行有效去除和控制，同时避免对后续两级dtro膜系统的滤芯或膜片造成污堵或损坏，减轻膜系统的运行负荷，降低化学清洗的频率，节省运行成本；膜处理装置通过集成膜组件于集装箱内，一方面通过膜处理装置能够有效地渗滤液中污染物进行截留、过滤，使产水水质最大程度上满足标准要求，另一方面，整体膜系统结构紧凑，占地空间较小；保障处理系统结合脱气装置和离子交换装置，既脱除膜系统产水中的溶解性酸性气体使之达到ph标准要求，又能对产水中的残余氨氮进行有效去除。

附图说明

图1为本发明集装箱系统的连接结构示意图；

图2为本发明带有换热装置的集装箱系统的接结构示意图；

图3为本发明带有余热交换系统的集装箱系统的接结构示意图；

图4为本发明带有脱碳装置的集装箱系统的接结构示意图；

图5为本发明渗滤液处理方法的流程示意图；

图6为本发明预处理的流程示意图；

图7为本发明保障处理的流程示意图；

图8为本发明带有换热处理的预处理的流程示意图；

图9为本发明带有调温处理的渗滤液处理方法的流程示意图；

图10为本发明调温处理的流程示意图；

主要附图标记说明：1曝气装置，2过滤装置，21初步过滤器，22深度过滤器，3阻垢装置，4膜过滤装置，5脱气装置，6离子交换装置，7换热装置，8输送装置，9调温装置，10脱碳装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

用于渗滤液处理的集装箱系统

如图1-图4所示，一种用于渗滤液处理的集装箱系统，包括预处理系统、膜过滤装置4和保障处理系统，所述预处理系统包括：

曝气装置1，通过不添加化学药剂的方式改变渗滤液厌氧状态，使硫化物被氧化转化成硫单质析出；

过滤装置2，对渗滤液中悬浮物、胶体和有机物阶段式截留；

阻垢装置3，对渗滤液中钙镁离子的结晶形态进行改变；

膜过滤装置4对渗滤液中污染物进行截留；

保障处理系统包括：

脱气装置5，对渗滤液中酸性气体进行脱除；

离子交换装置6：对渗滤液中铵根离子进行位置互换；

曝气装置1、过滤装置2、阻垢装置3、膜过滤装置4、脱气装置5和离子交换装置6按照渗滤液处理时的流向依次排列连接。

根据本实施方式的曝气装置1

曝气装置1，通过不添加化学药剂的方式改变渗滤液厌氧状态，使硫化物被氧化转化成硫单质析出。

根据本实施方式的过滤装置2

过滤装置2包括依次连接的初步过滤器21和深度过滤器22，所述初步过滤器21和深度过滤器22均对渗滤液中悬浮物截留过滤，将渗滤液中50％以上的悬浮物去除。

根据本实施方式的阻垢装置3

阻垢装置3利用其特定的频波使垃圾渗滤液在高能量的状态下改变其钙镁离子的结晶形态。

根据本实施方式的膜过滤装置4

膜过滤装置4对渗滤液中污染物进行截留。

根据本实施方式的脱气装置5

脱气装置5，对渗滤液中酸性气体进行脱除。

根据本实施方式的离子交换装置6

对渗滤液中铵根离子进行位置互换。

根据本实施方式的换热装置7

预处理装置还包括换热装置7，所述换热装置7对渗滤液温度进行调节。

根据本实施方式的余热交换系统

余热交换系统包括：

输送装置8，对处理后渗滤液中的热气进行输送；

调温装置9，对处理后渗滤液中的热气进行热传递；

所述输送装置8和调温装置9依次连接。

根据本实施方式的脱碳装置10

曝气装置1与过滤装置2之间连接有脱碳装置10，所述脱碳装置10对渗滤液的ph值进行调节。

用于渗滤液处理的处理方法

如图5-图10所示，一种用于渗滤液处理的处理方法，采用上述一种用于渗滤液处理的集装箱系统，包括依次进行的以下步骤：

s1,预处理：对渗滤液中硫化物、悬浮物、胶体和有机物进行截留过滤以及对渗滤液中钙镁离子的结晶形态进行改变。

s2,截留处理；对渗滤液中的污染物进行截留过滤；

s3,保障处理；对渗滤液中酸性气体进行脱除以及铵根离子进行位置互换；

所述步骤s1包括依次进行的以下步骤：

s11,曝气处理：通过曝气装置1向渗滤液中通入氧化性气体,使硫化物转化成硫单质析出；

s12,脱碳处理：将曝气处理后的垃圾渗滤液泵入脱碳装置10中并投加酸剂，调节渗滤液的ph值为特定值；

s13,过滤处理：将脱碳处理后的渗滤液依次泵入初步过滤器21和深度过滤器22；

s14，阻垢处理：将过滤后的垃圾渗滤液泵入阻垢装置3内，阻垢装置3产生频波，将渗滤液中大部分的硬垢转变成松软的水垢；

s15，数据检测：将检测装置放入渗滤液中检测相关数据并记录。

所述步骤s3包括依次进行的以下步骤：

s31，脱气处理：将截留处理后的渗滤液泵入脱气装置5，对渗滤液中的酸性气体溶解去除；

s32，离子交换处理：将脱气处理后的渗滤液泵入离子交换装置6，对渗滤液中的铵根离子进行位置互换；

s33,数据检测：将检测装置放入渗滤液中检测相关数据并记录。

所述步骤s1还包括s16,换热处理：将热水或冷却水与渗滤液进行热传递，对渗滤液的温度进行调节；所述步骤s16在s12和s13之间进行。

步骤s3之后还需进行s4，调温处理：包括，

s41，输送处理：通过输送装置8对保障处理后的渗滤液中热气进行收集；

s42，温度调节：通过调温装置9将热气的热量传递给渗滤液，调节渗滤液的温度。

实施例1

以某垃圾填埋场存量垃圾渗滤液为例，该垃圾填埋场的垃圾渗滤液的水质：ph＝8.42，氧化还原电位orp＝-374mv，硫化物70mg/l左右，cod＝3569mg/l,ss＝1688mg/l，氨氮＝3360.9mg/l，钙离子175.04mg/l,镁离子210.05mg/l，总碱度10000mg/l。

在调节池中安置曝气装置1(例如：浮筒曝气机)进行曝气处理；通过曝气处理有效改变调节池垃圾渗滤液的厌氧状态，使硫化物被氧化转化成硫单质析出，曝气后将调节池中的渗滤液泵入脱碳装置10(例如：脱碳池)，并在脱碳池中加入酸剂调节ph值接近6.5；由于加入酸剂后会产生二氧化碳，通过消泡设备和加入消泡剂将聚集的二氧化碳吹脱，因为进入膜过滤装置4(例如：两级dtro膜)，ph有要求是6.5，否则ph太低或太高都会对dtro膜造成影响，再通过循环泵在循环管路上利用换热装置7(例如：换热器)循环换热，过滤处理，首先进入初步过滤器21进行悬浮物的初步过滤，初步过滤器21可以为砂滤罐，砂滤罐内部为石英砂过滤介质；砂滤出水进入深度过滤器22中，深度过滤器22可以为多介质过滤器，通过多介质过滤器进行深度过滤，内部为斜发沸石过滤介质；多介质过滤器出水渗滤液通过阻垢装置3(例如：电子阻垢仪)，电子阻垢仪产生特定的频波，改变渗滤液中钙镁离子的结晶形态，把大部分的硬垢转变成松软的水垢，水垢可以随着渗滤液的流动流出两级dtro膜，截留处理：通过膜过滤装置4(两级dtro膜)对污染物(有机物、无机物、氨氮、重金属离子等)的截留率达99％左右；由于大多数填埋场渗滤液为老龄渗滤液，氨氮浓度较高，且膜对氨氮的截留率稍微低一些，因此膜系统出水的氨氮无法达标。因此还需采用离子交换装置6去除氨氮，同时由于两级dtro膜不能脱除溶解性的气体，可能导致反渗透膜产水ph值会稍低于回用要求，还需先经过脱气装置5(例如：脱气塔)，脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，ph值能显著上升达到8.0左右，若经脱气塔后的清水ph值仍低于回用要求，此时系统将自动加少量碱回调ph值至回用要求，最后通过离子交换装置6(例如:离子交换器)，离子交换器内部为离子交换树脂；膜系统透过液的铵根离子通过和离子交换树脂的可交换离子发生位置互换，被树脂吸附，从而实现去除膜系统透过液中残余的部分氨氮，使氨氮浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的a标准，由于排放出来的出水经换热装置7(例如：换热器)加热，带有余热，可通过输送装置8(例如：输送管道)将出水的热气运输至调温装置9(例如：换热器)，并使调温装置9与前端渗滤液输送管道相接触，通过热传递利用余热加热废水，可减低锅炉系统能耗，最终表现为节能，减低水处理成本。

曝气装置1(例如：浮筒曝气机)向垃圾渗滤液中通入氧化性气体(优选空气，但不限于空气，可以是氧含量比空气的氧含量更高的其他气体)，曝气装置1使得渗滤液强烈的水力循环使空气被剪切成微小气泡，提高其表面积，从而促进氧化性气体中大量的氧溶于垃圾渗滤液中；由于改变水体的厌氧状态，转变为富氧状态，因此使渗滤液中的硫化物被氧化析出硫单质自然沉淀除去，大幅度降低渗滤液中还原性物质的浓度，具体发生的反应为：使硫化物的去除率达90％以上。

换热装置7:通过循环泵在循环管路上利用换热装置7(例如：换热器)循环换热，通过热传递调节渗滤液温度为20℃-30℃，以满足两级dtro膜对温度的要求。

石英砂的孔径为5um-15um，过滤精度为50um，可以将渗滤液中部分悬浮物、有机物和胶体进行过滤，之后进行深度过滤，深度过滤器22可以为多介质过滤器，利用其过滤介质斜发沸石颗粒呈棱角状，表面粗糙，微孔孔隙小且多，且孔径为0.5um-1.5，进一步过滤体积较小的产生较大的悬浮物、有机物和胶体，通过初级和深度过滤，使得渗滤液中悬浮物、有机物和胶体的去除率达到50％以上。

阻垢装置3(例如：电子阻垢仪)利用其特定的频波使垃圾渗滤液在高能量的状态下改变其钙镁离子的结晶形态，把大部分的硬垢转变成松软的水垢(文石形态)，促进后端松软的水垢可以随着渗滤液的流动而带出膜系统，从而减少硬垢在dtro膜片上粘附的情况，降低膜化学清洗的频率，延长化学清洗周期，

膜过滤装置4：通过膜过滤装置4(两级dtro膜)进行截留处理，两级dtro膜系统集装箱通过集成两级dtro膜组件于集装箱内，首先进入保安过滤器，过滤残余的微量悬浮物；而后在保安过滤器与第一级高压泵之间的管路中，阻垢剂添加装置自动往渗滤液中投加阻垢剂；后通过第一级循环泵泵入第一级碟管式反渗透膜组件进行过滤浓缩，膜组件浓水分别接第一级循环泵、排污水管进行回流与排出，膜组件产水则通过第二级高压泵泵入后续第二级碟管式反渗透膜组件；第一级碟管式反渗透膜组件产水泵入第二级碟管式反渗透膜组件进行过滤浓缩，膜组件浓水分别接预处理系统前端、排污水管进行回流与排出，利用反渗透技术的原理，利用压力使渗滤液中的水分子透过反渗透膜，把所有污染物质包括氨氮等大于1nm的分子及粒子截留，从而达到处理各种污水的目的，两级dtro膜对氨氮的截留率达99％左右，但仍无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的a标准，还需进行离子交换处理。

脱气装置5：脱气装置5(例如脱气塔)脱气塔是通过风机的风力来吹脱水中游离的酸性气体，经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，ph值能显著上升达到8.0左右。

离子交换装置6：离子交换装置6(例如：离子交换器)内部为离子交换树脂；膜系统透过液的铵根离子通过和离子交换树脂的可交换离子发生位置互换，被树脂吸附，从而实现去除膜系统透过液中残余的部分氨氮；其过程发生的具体反应如下：

rb+nh4⁺→r-nh4+b⁺。

通过该实施例对渗滤液进行处理后，对各阶段的处理后的渗滤液进行水质检测，以下为渗滤液处理的集装箱系统各阶段处理后的检测数据对比图；

通过上述图表可以看出：预处理系统出水水质检测：ph＝6.6，氧化还原电位＝-2.9mv，硫化物5mg/l左右,cod＝3211mg/l，ss＝905mg/l，氨氮＝3360.9mg/l，钙离子175.04mg/l，镁离子210.05mg/l，总碱度650mg/l。说明预处理系统能够改变渗滤液厌氧状态，有效去除硫化物等还原性物质、大量悬浮物以及控制钙镁离子等无机离子结垢；使得渗滤液中悬浮物的去除率达到50％以及使硫化物的去除率达90％以上，以上避免对后续膜系统中的滤芯、膜片造成污堵或损坏，或者造成产水污染等情况，减轻dtro膜系统的运行负荷，同时延长化学清洗的周期，节省渗滤液处理成本。

通过两级dtro膜进行截留处理后出水水质检测：ph＝6.7，氧化还原电位＝-2.9mv，硫化物0mg/l左右，cod＝11.8mg/l，ss＝4mg/l，氨氮＝53.3mg/l，钙离子0mg/l左右，镁离子0mg/l，总碱度20mg/l。说明两级dtro系统对于渗滤液中氨氮进行有效截留过滤。

保障处理系统产水水质检测ph＝8.0，氧化还原电位＝-2.9mv，硫化物0mg/l，cod＝11.8mg/l，ss＝4mg/l，氨氮＝3.36mg/l，钙离子0mg/l左右，镁离子0mg/l。由于垃圾填埋场的存量渗滤液的氨氮浓度较高，且两级dtro膜对于氨氮的截留率仍然达不到标准，因此保障处理系统的设计有利于进一步去除膜系统产水中残余的氨氮，使得氨氮浓度低于5mg/l，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的a标准，同时调整产水ph值达到8.0，使水质完全达到标准要求，最终达标排放。

综上，整个渗滤液处理的集装箱系统在不添加化学药剂的情况下，通过曝气装置1、过滤装置2以及阻垢装置3对渗滤液中高浓度的硫化物、悬浮物以及钙镁等无机离子结垢进行有效去除和控制，同时避免对后续两级dtro膜系统的滤芯或膜片造成污堵或损坏，减轻膜系统的运行负荷，降低化学清洗的频率，节省运行成本；一方面通过两级dtro膜处理能够有效地渗滤液中污染物(有机物、无机物、氨氮、重金属离子等)进行截留、过滤，使产水水质最大程度上满足标准要求，另一方面，整体膜系统结构紧凑，占地空间较小；同时结合脱气塔和离子交换器，既脱除膜系统产水中的溶解性酸性气体使之达到ph标准要求，又能对产水中的残余氨氮进行有效去除。

换言之，整个用于渗滤液处理的处理方法，通过预处理可对渗滤液中高浓度的硫化物、悬浮物以及钙镁等无机离子结垢进行有效去除和控制，通过截留处理能够有效地渗滤液中污染物(有机物、无机物、氨氮、重金属离子等)进行截留、过滤；通过保障处理既脱除膜系统产水中的溶解性酸性气体使之达到ph标准要求，又能对产水中的氨氮进行有效去除。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。