申請日2013.12.13

　　公開(公告)日2014.04.09

　　IPC分類號C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，包括如下步驟：1)將垃圾滲濾液通過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)、沉淀部分SS;2)將污水送入折流式厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行處理;3)將污水依次送入缺氧池中進(jìn)行反硝化處理、好氧池中進(jìn)行硝化處理;送入MBR中對污泥、細(xì)菌和有機(jī)物進(jìn)行截留;4)將污水送入高頻振動膜系統(tǒng)中進(jìn)行深度處理;由中空濾膜組件對污水進(jìn)行過濾;由高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)控制振幅在0.1-4cm，振動頻率控制在10-60Hz。本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)好，COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，色度≤30倍，同時本發(fā)明還解決了膜易堵塞、膜更換頻率高的問題。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種基于高頻振動膜的垃圾 滲濾液處理方法，其特征在于包括如下步驟：

　　1)調(diào)節(jié)池處理：將垃圾滲濾液通過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)、沉淀部分SS;

　　2)ABR反應(yīng)器處理：將經(jīng)過調(diào)節(jié)池處理后排出的污水送入折流式厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行處理，分解污水中的大分子有機(jī)物，提高污水的可生化性，以及去除部分SS、COD;其中，所述的ABR反應(yīng)器包括兩組并列的反應(yīng)池，分別為主反應(yīng)器和副反應(yīng)器;均為下沉式構(gòu)筑物;每組反應(yīng)池由四個向上流和四個向下流隔室單元串聯(lián)而成;其中，主反應(yīng)池的水流向上，并在其向上流隔室單元中設(shè)置厭氧填料，在主反應(yīng)池內(nèi)還設(shè)有若干個不同寬度的隔板，使廢水在池內(nèi)多次變速上下折流;控制COD體積負(fù)荷率Nv=1-3 kgCOD/(m3·d)，控制MLSS濃度X=1000-6000 mg/L，控制平均流速Vu=0.2-1 m/h;

　　3)MBR處理：將經(jīng)過ABR反應(yīng)器處理后排出的污水，依次送入缺氧池中進(jìn)行反硝化處理、好氧池中進(jìn)行硝化處理;然后送入MBR中對污泥、細(xì)菌和有機(jī)物進(jìn)行截留;其中，缺氧池的污泥負(fù)荷為0.05-0.2 kgBOD/(kgMLSS·d)，0.01-0.2 kg NH4+-N/(kgMLSS·d);HRT為10-80 h;所述的MBR中設(shè)有中空纖維膜組件，其膜通量為0.1-0.5 m3/(m2·d);

　　4)高頻振動膜系統(tǒng)進(jìn)行處理：將經(jīng)過MBR處理后排出的污水送入高頻振動膜系統(tǒng)中進(jìn)行深度處理;所述高頻振動膜系統(tǒng)是由高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)和中空濾膜組件組成;由中空濾膜組件對污水進(jìn)行過濾，中空濾膜組件的過濾膜為納濾膜或反滲透膜;由高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)控制振幅在0.1-4 cm，振動頻率控制在10-60 Hz。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟1)中，所述調(diào)節(jié)池的容積應(yīng)大于最低調(diào)節(jié)容量，最低調(diào)節(jié)容量即根據(jù)每月滲濾液產(chǎn)生量和每月處理量計算出來的累計最大余量;安全系數(shù)在1.1以上。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟3)中，好氧池與ABR反應(yīng)器之間設(shè)回流泵，回流比2-20。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟3)中，還包括曝氣系統(tǒng)，其曝氣頭均布于好氧池與MBR的底部，供氣壓力0.1-2 Mpa，一用一備。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟3)中，還設(shè)有兩臺鼓風(fēng)機(jī)為中空纖維膜組件供氣，供氣壓力0.1-2 Mpa，一用一備;鼓風(fēng)機(jī)配有防振器和消聲器。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟3)中，還設(shè)有在線清洗系統(tǒng)，采用定壓、定量、定時自動對中空纖維膜組件進(jìn)行反向浸潤性化學(xué)清洗。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟4)中，所述高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)的最佳振幅范圍為1.5-2.5 cm，最佳頻率為45-50 Hz。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟4)中，所述納濾膜的孔徑為1-2 nm。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于：在步驟4)中，所述反滲透膜的孔徑小于1 nm。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于，還包括污泥處理步驟：收集ABR、MBR系統(tǒng)、超頻振動膜系統(tǒng)的剩余污泥量，濃縮、脫水處理后運(yùn)送至填埋場與垃圾一起填埋。

　　說明書

　　一種基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種垃圾滲濾液處理方法，具體涉及一種基于高頻振 動膜的垃圾滲濾液處理方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和人口的高度集中，城市生活垃圾的增長 量也急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，2011年，我國657個設(shè)市城市生活垃圾清 運(yùn)量1.64億噸，相比1979年增加了5倍以上，年均增長率達(dá)6.0% 以上，其成分也日趨復(fù)雜。而處理城市生活垃圾當(dāng)數(shù)衛(wèi)生填埋應(yīng)用最 為廣泛，在垃圾填埋場堆放過程中，由于垃圾本身所含水分或微生物 降解生成的水，以及雨水淋洗、地表徑流、地表灌溉、地下水等長期 浸泡而導(dǎo)致產(chǎn)生一種有毒有害復(fù)雜難降解的高濃度有機(jī)廢水-垃圾滲 濾液。同時因垃圾本身重金屬的分解釋放，其滲濾液中含有大量超標(biāo) 的總汞、總砷、總鉛、總鉻、六價鉻、總鎘等重金屬元素。一般來說， 其pH值在3-9，COD在1200-100000mg/L，BOD5從300-10000mg/L， 總氮達(dá)到1000-5000mg/L，氨氮可高達(dá)500-3000mg/L，色度高，水 質(zhì)呈醬油色甚至黑色，渾濁，惡臭味大;重金屬元素中Pb2+可到0.1-2.0 mg/L，Cu2+0.1-1.4mg/L，總鉻0.01-2.61mg/L，Hg2+0-0.032mg/L。 可生化性差，BOD/COD在0.1-0.7之間變化，且水質(zhì)水量呈非周期性 變化，變化幅度很大，十分不易處理。隨著填埋場的年齡增長， BOD/COD不斷下降，但氨氮含量增加，處理難度更加大。城市垃圾 滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計、運(yùn)行和管理中非常棘手的問題，若 處理不達(dá)標(biāo)，將成為填埋場下游地表水、地下水、土壤等二次污染的 主要根源。

　　2008年國家環(huán)保部出臺新的生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn) (GB16889-2008)：生活垃圾填埋場應(yīng)設(shè)置污水處理裝置，生活垃圾滲 濾液(含調(diào)節(jié)池廢水)等污水經(jīng)處理并符合規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)后， 可直接排放，其主要指標(biāo)為：CODCr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤30 mg/L，氨氮≤25mg/L，糞大腸菌群數(shù)≤10000個/L。

　　目前國內(nèi)對垃圾滲濾液的處理一般是采用循環(huán)回灌法、合并處理 和獨(dú)立的場內(nèi)完全處理。循環(huán)回灌是一種非徹底的處理方法，而且處 理能力有限，操作環(huán)境差，不適于年降水量大的南方地區(qū)，回灌后的 滲濾液仍需要采用好氧生化及物化等后續(xù)處理才能向環(huán)境排放，可作 為滲濾液的初級處理。合并處理就是將滲濾液引入附近的城市污水處 理廠進(jìn)行處理，該方案最為簡單，可以降低處理成本，但填埋場必須 靠近城市污水廠，但這不常見。受各種客觀因素的限制，大部分城市 垃圾滲濾液的處理需要建立獨(dú)立的場內(nèi)完全處理系統(tǒng)，主要有物化法 和生化法。生化法包括厭氧生物處理、好氧生物處理和兩者相結(jié)合的 方法，當(dāng)生化法處理垃圾滲濾液時，難以適應(yīng)水質(zhì)和水量的變化，尤 其當(dāng)氨氮濃度高時，生物法將受到抑制，對難生物降解的有機(jī)物則無 能為力。而物化法耐沖擊負(fù)荷，對生物法難以處理的重金屬離子和難 降解的有機(jī)物有較好的去除效果，但處理成本較高，處理工藝上需進(jìn) 一步優(yōu)化。因此,物化法和生化法常組合利用，其中物化法多用于滲 濾液的預(yù)處理與深度處理，主體工藝多選用生物法。

　　隨著新的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008) 代替GB16889-1997，現(xiàn)有及新建生活垃圾填埋場水污染物執(zhí)行新的 排放限值標(biāo)準(zhǔn)，這對垃圾滲濾液的處理更高的要求。當(dāng)前，厭氧-好 氧處理工藝、厭氧-氧化溝處理工藝、活性污泥法工藝和SBR法等處 理工藝處理滲濾液難以達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要研究新的工藝 或者在原有處理工藝末端再增加一段工藝，使得垃圾滲濾液能達(dá)到新 的排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　高效的截留污水中溶解態(tài)的無機(jī)和有機(jī)污染物的特性的反滲透 膜及納濾膜可望成為處理垃圾滲濾液的主要方法。在研究中發(fā)現(xiàn)，反 滲透工藝簡單，占地小，處理效果好，但是操作壓力大，能耗較高， 膜壽命短，維護(hù)管理困難(張炎，2009)。為克服上述缺點(diǎn)，減少操 作難度，各國的研究者相繼把目光轉(zhuǎn)向了操作壓力較低、運(yùn)行管理方 便的納濾技術(shù)。如linde(1995)、Mohammad(2004)用納濾膜對滲濾液 中COD、電導(dǎo)率、重金屬，均可削減85%以上。目前，許多垃圾滲 濾液均采用調(diào)節(jié)池、厭氧、缺氧、好氧、MBR膜生物反應(yīng)器和RO 或納濾的處理工藝。厭氧工藝有ABR、UASB、水解酸化池等。但現(xiàn) 有工藝中用于深度處理的膜濾(不論是RO膜還是納濾膜)處理雖然 去除率高，但存在一個致命的弱點(diǎn)是膜易堵塞，更換頻率高，導(dǎo)致投 資成本和運(yùn)行成本巨大。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于高頻振動 膜的垃圾滲濾液處理方法,該方法采用ABR+MBR+高頻振動膜相互 結(jié)合的工藝，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)好，COD≤60mg/L，BOD5≤20 mg/L，色度≤30倍，各項指標(biāo)不僅完全符合生活垃圾填埋場污染控制 標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)排放濃度限值，而且還可以達(dá)到更為嚴(yán)格的 生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)規(guī)定的水污染物特 別排放限值要求。同時本發(fā)明還解決了膜易堵塞、膜更換頻率高的問 題。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

　　一種基于高頻振動膜的垃圾滲濾液處理方法，其特征在于包括如 下步驟：

　　1)調(diào)節(jié)池處理：將垃圾滲濾液通過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)、 沉淀部分SS;

　　2)ABR反應(yīng)器處理：將經(jīng)過調(diào)節(jié)池處理后排出的污水送入折流 式厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行處理，分解污水中的大分子有機(jī)物，提高污水的 可生化性，以及去除部分SS、COD;

　　其中，所述的ABR(Anaerobic Baffled Reactor)反應(yīng)器即折流式厭 氧反應(yīng)器，它包括兩組并列的反應(yīng)池，分別為主反應(yīng)器和副反應(yīng)器; 均為下沉式構(gòu)筑物;每組反應(yīng)池由四個向上流和四個向下流隔室單元 串聯(lián)而成;其中，主反應(yīng)池的水流向上，并在其向上流隔室單元中設(shè) 置厭氧填料，在主反應(yīng)池內(nèi)還設(shè)有若干個不同寬度的隔板，使廢水在 池內(nèi)多次變速上下折流;控制COD體積負(fù)荷率Nv=1-3kgCOD/ (m3·d)，控制MLSS濃度X=1000-6000mg/L，控制平均流速 Vu=0.2-1m/h;

　　由于所述的折流式厭氧反應(yīng)器在水力設(shè)計采用了混合型復(fù)雜水 力流態(tài)，具有高容積利用率、良好的生物固體的截留能力。而且其抗 沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，并在水解厭氧菌和產(chǎn)酸菌的作用下，分解大分子有 機(jī)物，提高廢水的可生化性，在去除部分SS、COD的同時，也為后 續(xù)的MBR處理創(chuàng)造了條件。

　　3)MBR處理：將經(jīng)過ABR反應(yīng)器處理后排出的污水，依次送 入缺氧池中進(jìn)行反硝化處理、好氧池中進(jìn)行硝化處理;然后送入MBR 中對污泥、細(xì)菌和有機(jī)物進(jìn)行截留;

　　其中，缺氧池的污泥負(fù)荷為0.05-0.2kgBOD/(kgMLSS·d)，0.01-0.2 kg NH4+-N/(kgMLSS·d);HRT為10-80h;

　　所述的MBR(Membrane Bio-Reactor)即膜生物反應(yīng)器;MBR 中設(shè)有中空纖維膜組件，其膜通量為0.1-0.5m3/(m2·d);

　　本發(fā)明在MBR前通過缺氧池進(jìn)行反硝化處理、好氧池進(jìn)行硝化 處理，強(qiáng)化脫氮效果，提高了污水處理能力。

　　4)高頻振動膜系統(tǒng)進(jìn)行處理：將經(jīng)過MBR處理處理后排出的 污水送入高頻振動膜系統(tǒng)中進(jìn)行深度處理;所述高頻振動膜系統(tǒng)是由 高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)和中空濾膜組件組成;由中空濾膜組件對污水進(jìn)行 過濾，中空濾膜組件的過濾膜為納濾膜或反滲透膜;由高頻振動驅(qū)動 系統(tǒng)控制振幅在0.1-4cm，振動頻率控制在10-60Hz;

　　其中，高頻振動驅(qū)動系統(tǒng)通過驅(qū)動軸上偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性 力，慣性力通過扭彈簧傳遞到過濾圓盤，引發(fā)膜盤振動并使膜表面形 成Stokes流，在膜表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的正弦切力波，大大減少了膜表面 顆粒物質(zhì)的沉積，可有效防治膜堵塞的情況�？刹捎妹绹鳱ew Logic 公司研制的偉思(VSEP)振動膜處理裝置。

　　污水經(jīng)過高頻振動膜系統(tǒng)進(jìn)行處理，其優(yōu)點(diǎn)是：(1)抗堵塞能力 強(qiáng)，通過在膜面處引入高剪切力，使得凝膠層懸浮于膜表面，提高了 過濾通量。其超頻振動膜的過濾通量是常規(guī)過濾的3倍-10倍。(2)能 量利用率高，占地面積小;(3)運(yùn)行費(fèi)用低，膜組件不易受污染， 膜壽命更長，無論是資本投資還是運(yùn)行維護(hù)都具有比較明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu) 勢。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的目的還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：在步驟1)中，所述調(diào)節(jié)池的容 積應(yīng)大于最低調(diào)節(jié)容量，最低調(diào)節(jié)容量即根據(jù)每月滲濾液產(chǎn)生量和每 月處理量計算出來的累計最大余量。安全系數(shù)在1.1以上。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：在步驟3)中，好氧池與ABR 反應(yīng)器之間設(shè)回流泵，回流比2-20。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：在步驟3)中，還包括曝氣系統(tǒng)， 其曝氣頭均布于好氧池與MBR的底部，供氣壓力0.1-2Mpa，一用一 備;系統(tǒng)中還另外配有兩臺鼓風(fēng)機(jī)為中空纖維膜組件供氣，供氣壓力 0.1-2Mpa，一用一備，保證膜組件表面流體的流速，有效防止膜污 染。鼓風(fēng)機(jī)配有防振器和消聲器;同時，為消除和減少有機(jī)物對膜內(nèi) 部的污染，設(shè)立在線清洗系統(tǒng)，采用定壓、定量、定時自動對兩組中 的任一組膜組件進(jìn)行反向浸潤性化學(xué)清洗;系統(tǒng)配儲藥罐、藥液調(diào)配 罐、恒壓加藥罐和清洗泵等設(shè)備各一套。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：在步驟4)中，因本發(fā)明中有 ABR和MBR前處理，作為本工藝中深度處理步驟的高頻振動驅(qū)動系 統(tǒng)的最佳振幅范圍為1.5-2.5cm，最佳頻率為45-50Hz。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：在步驟4)中，根據(jù)滲濾液的性 質(zhì)，所述納濾膜的孔徑為1-2nm，所述反滲透膜的孔徑小于1nm， 可保證出水質(zhì)量的同時，提高了水處理效率。其超頻振動膜的通量是 常規(guī)膜過濾的3-10倍，可去除85%-90%的一般污染物。

　　實現(xiàn)本發(fā)明的一種實施方式是：還包括污泥處理步驟：收集ABR、 MBR系統(tǒng)、超頻振動膜系統(tǒng)的剩余污泥量，濃縮、脫水處理后運(yùn)送 至填埋場與垃圾一起填埋。

　　本發(fā)明的有益效果在于：

　　1、本發(fā)明的ABR處理抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，并在水解厭氧菌和產(chǎn) 酸菌的作用下，分解大分子有機(jī)物，提高了廢水的可生化性，并去除 部分SS、COD。

　　2、ABR-MBR工藝組合，不僅提高了抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，還使 系統(tǒng)中MBR活性污泥濃度能達(dá)到10000～15000mg/L，COD、氨氮 去除能力強(qiáng)。

　　3、相比現(xiàn)有膜處理技術(shù)，采用的高頻振動膜處理系統(tǒng)抗堵塞能 力強(qiáng)，克服了傳統(tǒng)膜處理技術(shù)中膜易受污染、壽命短的缺陷，同時提 高了能量利用率和過濾通量，其超頻振動膜的過濾通量是常規(guī)過濾的 3-10倍。

　　4、相比傳統(tǒng)膜處理工藝，降低了運(yùn)行費(fèi)用，膜組件不易受污染， 膜壽命更長，減少了換膜的頻率，從而在運(yùn)行維護(hù)具有比較明顯的經(jīng) 濟(jì)優(yōu)勢。

　　5、本發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)好，COD≤60mg/L，BOD5≤20 mg/L，色度≤30倍。其它各項水質(zhì)指標(biāo)完全符合生活垃圾填埋場污染 控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)排放濃度限值，如表2中的排放標(biāo)準(zhǔn)1， 還可以達(dá)到更為嚴(yán)格的生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 16889-2008),如表2中的排放標(biāo)準(zhǔn)2規(guī)定的水污染物特別排放限值要 求。