公布日：2022.05.27
申請(qǐng)日：2022.02.28
分類號(hào)：C02F9/06(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，公開了一種垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)及其方法。所述系統(tǒng)包括催化電解脫氨氮裝置、物化凈化裝置和污泥處理裝置，其中，催化電解脫氨氮裝置包括電解機(jī)、脫氣塔、催化劑投加裝置和電極清洗裝置；物化裝置為氣浮凈化裝置或混凝沉淀凈化裝置。本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法能夠高效去除垃圾填埋場(chǎng)地下水中的氨氮、總氮、CODCr、BOD5、總磷和色度，處理后的廢水氨氮≤1mg/L，總氮≤1.5mg/L，總磷≤0.3mg/L，CODCr≤50mg/L，BOD5≤6mg/L，其他污染物指標(biāo)符合排放標(biāo)準(zhǔn)，特別適合于氨氮超標(biāo)而CODCr≤80mg/L的垃圾填埋場(chǎng)的地下水的處理。
權(quán)利要求書
1.一種垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)包括催化電解脫氨氮裝置、物化凈化裝置和污泥處理裝置；所述催化電解脫氨氮裝置包括電解機(jī)、脫氣塔、催化劑投加裝置和電極清洗裝置，所述催化劑投加裝置設(shè)置有催化劑溶液貯罐和催化劑溶液輸送泵，所述電解機(jī)的進(jìn)水管上沿著水流方向依次安裝有堿液投加裝置和管道混合器，所述催化劑投加裝置的出口與管道混合器的進(jìn)口連接，所述電解機(jī)的出水口與脫氣塔的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔的進(jìn)水管與安裝在脫氣塔內(nèi)底部的布水器連接，所述脫氣塔的出水口與物化凈化裝置中pH調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔出水口下部設(shè)置有回流口，所述回流口通過管道和回流泵與電解機(jī)的進(jìn)水口連接；所述電極清洗裝置包括酸洗溶液貯罐和酸洗溶液輸送泵，所述酸洗溶液貯罐的出口與電解機(jī)的出水口連接且酸洗溶液輸送泵設(shè)置在兩者的連接管路上，所述酸洗溶液貯罐的進(jìn)口與電解機(jī)的進(jìn)水口連接；所述物化凈化裝置為氣浮凈化裝置或混凝沉淀凈化裝置；所述氣浮凈化裝置包括依次連接的pH調(diào)節(jié)池、混凝池、助凝池、氣浮池和中間水池，所述氣浮池的上部還設(shè)有浮渣出口，所述氣浮池的下部設(shè)有清水出口，所述清水出口與中間水池的進(jìn)水口連接，所述浮渣出口則與污泥處理裝置的污泥泵連接；或所述混凝沉淀凈化裝置包括依次連接的pH調(diào)節(jié)池、混凝池、助凝池、沉淀池和中間水池，所述沉淀池的頂部設(shè)有上清液出口，所述上清液出口與中間水池的進(jìn)水口連接，所述沉淀池的底部設(shè)有污泥出口，所述污泥出口與污泥處理裝置的污泥泵連接；所述污泥處理裝置包括污泥泵、污泥濃縮池、理化調(diào)節(jié)池、脫水機(jī)和污泥池，所述污泥泵的進(jìn)口與物化凈化裝置中氣浮池的浮渣出口或沉淀池的污泥出口連接，所述污泥泵的出口與污泥濃縮池的進(jìn)口連接，所述污泥濃縮池的上部設(shè)有上清液出水口且底部設(shè)有濃縮污泥出口，所述上清液出水口與物化凈化裝置中pH調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口連接，所述濃縮污泥出口與理化調(diào)節(jié)池的進(jìn)口連接，所述理化理化調(diào)節(jié)池的出口與脫水機(jī)的進(jìn)口連接，所述脫水機(jī)的出泥口與污泥池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)還包括設(shè)置在催化電解脫氨氮裝置之前的調(diào)節(jié)池；所述調(diào)節(jié)池的出水口與催化電解脫氨氮裝置中電解機(jī)的進(jìn)水管通過提升泵連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫氣塔的頂部還設(shè)有刮渣器和浮渣收集槽，所述刮渣器用于將脫氣塔中液體表面的氣泡刮入氣泡收集槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述脫氣塔的底部設(shè)有排渣口，所述排渣口與污泥處理裝置的污泥濃縮池的進(jìn)口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝池設(shè)置有混凝劑加藥裝置和混凝攪拌機(jī)；所述助凝池設(shè)置有助凝劑加料裝置和助凝攪拌機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述物化凈化裝置還包括污泥回流泵，所述污泥回流泵的輸入口與氣浮池的浮渣出口或沉淀池的污泥出口連接，所述污泥回流泵的輸出口則與混凝池的輸入口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥濃縮池為重力濃縮池，所述污泥泵的輸出口與重力濃縮池的入口連接；所述重力濃縮池內(nèi)包括由上至下的上層的清液區(qū)和下層的污泥濃縮區(qū)，所述上層的清液區(qū)的出水口與物化凈化裝置的進(jìn)水口連接，所述下層的污泥濃縮區(qū)的出口與理化調(diào)節(jié)池的進(jìn)口連接。
8.一種垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理方法，其特征在于，該方法利用權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)且按照如下步驟進(jìn)行：(1)催化電解脫氨氮：采用堿液投加裝置將垃圾填埋場(chǎng)地下水的pH值調(diào)節(jié)至9-9.5，再與源自催化劑投加裝置的氯離子催化劑在管道混合器中混合均勻之后引入電解機(jī)中進(jìn)行催化電解脫氨氮，所述氯離子催化劑的用量以將引入電解機(jī)中垃圾填埋場(chǎng)地下水的氯離子濃度控制在100-300mg/L為準(zhǔn)；將催化電解脫氨氮后的出水輸送至脫氣塔中進(jìn)行脫氣，所得上清液經(jīng)pH值調(diào)節(jié)至9-9.5并經(jīng)氯離子濃度調(diào)節(jié)至100-300mg/L之后再次泵入電解機(jī)中進(jìn)一步進(jìn)行催化電解脫氮至氨氮和總氮合格；(2)物化凈化：將步驟(1)脫氣塔所得合格的催化電解脫氨氮出水輸入pH調(diào)節(jié)池內(nèi)并將其pH值調(diào)節(jié)至8-9，之后將調(diào)節(jié)后的地下水送入混凝池中并以60-120g/m3的量加入混凝劑且以100-200r/min的速率攪拌混凝3-5min，所述混凝劑選自三氯化鐵、聚合鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚合氯化鋁中的至少一種，攪拌混凝出水引入助凝池中并以0.1-1g/m3的量加入聚丙烯酰胺且以20-50r/min的速率攪拌混合1-2min，所述助凝池的出水引入氣浮池或沉淀池中進(jìn)行固液分離得到澄清液和泥渣；(3)污泥脫水：將步驟(2)所得泥渣經(jīng)由污泥泵輸送至污泥濃縮池內(nèi)進(jìn)行重力濃縮，形成由上至下的上層清液區(qū)和下層污泥濃縮區(qū)；將上層清液區(qū)的液體輸送至物化凈化裝置的pH調(diào)節(jié)池中進(jìn)一步處理，將下層污泥濃縮區(qū)的污泥輸入至理化調(diào)節(jié)池中并加入理化調(diào)理劑進(jìn)行理化調(diào)節(jié)，再輸送至脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水處理，所述理化調(diào)理劑選自石灰、三氯化鐵和聚合氯化鋁中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理方法，其特征在于，步驟(1)中，所述氯離子催化劑為次氯酸鈉或氯化鈉；所述次氯酸鈉的濃度為10-12％且投入量為水體體積的0.3-1‰；所述氯化鈉的投入量為150-300g/m3；所述催化電解脫氨氮的條件包括工作電壓為5-100V、電流密度為10-150mA/cm2且電解時(shí)間為60-180s。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中，當(dāng)將助凝池的出水引入氣浮池或沉淀池中進(jìn)行固液分離時(shí)，需要根據(jù)助凝池內(nèi)形成的礬花的大小和數(shù)量判斷沉淀量是否充足，若不足則開啟污泥回流泵，部分污泥從氣浮池或沉淀池回流至助凝池，促進(jìn)絮狀沉淀生成。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)當(dāng)前垃圾填埋場(chǎng)的高氨氮和總氮地下水處理工藝存在占地大、投資大、出水質(zhì)量差、出水氨氮不達(dá)標(biāo)、運(yùn)行成本高等缺陷，而提供一種新的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)及其方法，該垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)及其方法將催化電解脫氨氮、物化凈化以及污泥脫水相結(jié)合，工藝流程短、占地面積小、投資小、出水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、對(duì)廢水水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、持續(xù)效果好。
具體地，本發(fā)明提供了一種垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)，其中，該處理系統(tǒng)包括催化電解脫氨氮裝置、物化凈化裝置和污泥處理裝置；
所述催化電解脫氨氮裝置包括電解機(jī)、脫氣塔、催化劑投加裝置和電極清洗裝置，所述催化劑投加裝置設(shè)置有催化劑溶液貯罐和催化劑溶液輸送泵，所述電解機(jī)的進(jìn)水管上沿著水流方向依次安裝有堿液投加裝置和管道混合器，所述催化劑投加裝置的出口與管道混合器的進(jìn)口連接，所述電解機(jī)的出水口與脫氣塔的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔的進(jìn)水管與安裝在脫氣塔內(nèi)底部的布水器連接，所述脫氣塔的出水口與物化凈化裝置中pH調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔出水口下部設(shè)置有回流口，所述回流口通過管道和回流泵與電解機(jī)的進(jìn)水口連接；所述電極清洗裝置包括酸洗溶液貯罐和酸洗溶液輸送泵，所述酸洗溶液貯罐的出口與電解機(jī)的出水口連接且酸洗溶液輸送泵設(shè)置在兩者的連接管路上，所述酸洗溶液貯罐的進(jìn)口與電解機(jī)的進(jìn)水口連接；
所述物化凈化裝置為氣浮凈化裝置或混凝沉淀凈化裝置；所述氣浮凈化裝置包括依次連接的pH調(diào)節(jié)池、混凝池、助凝池、氣浮池和中間水池，所述氣浮池的上部還設(shè)有浮渣出口，所述氣浮池的下部設(shè)有清水出口，所述清水出口與中間水池的進(jìn)水口連接，所述浮渣出口則與污泥處理裝置的污泥泵連接；或所述混凝沉淀凈化裝置包括依次連接的pH調(diào)節(jié)池、混凝池、助凝池、沉淀池和中間水池，所述沉淀池的頂部設(shè)有上清液出口，所述上清液出口與中間水池的進(jìn)水口連接，所述沉淀池的底部設(shè)有污泥出口，所述污泥出口與所述污泥處理裝置的污泥泵連接；
所述污泥處理裝置包括污泥泵、污泥濃縮池、理化調(diào)節(jié)池、脫水機(jī)和污泥池，所述污泥泵的進(jìn)口與物化凈化裝置中氣浮池的浮渣出口或沉淀池的污泥出口連接，所述污泥泵的出口與污泥濃縮池的進(jìn)口連接，所述污泥濃縮池的上部設(shè)有上清液出水口且底部設(shè)有濃縮污泥出口，所述上清液出水口與物化凈化裝置中pH調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口連接，所述濃縮污泥出口與理化調(diào)節(jié)池的進(jìn)口連接，所述理化理化調(diào)節(jié)池的出口與脫水機(jī)的進(jìn)口連接，所述脫水機(jī)的出泥口與污泥池連接。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)還包括設(shè)置在催化電解脫氨氮裝置之前的調(diào)節(jié)池；所述調(diào)節(jié)池的出水口與催化電解脫氨氮裝置中電解機(jī)的進(jìn)水管通過提升泵連接。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述脫氣塔的頂部還設(shè)有刮渣器和浮渣收集槽，所述刮渣器用于將脫氣塔中液體表面的氣泡刮入氣泡收集槽中。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述脫氣塔的底部設(shè)有排渣口，所述排渣口與污泥處理裝置的污泥濃縮池的進(jìn)口連接。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述混凝池設(shè)置有混凝劑加藥裝置和混凝攪拌機(jī)。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述助凝池設(shè)置有助凝劑加料裝置和助凝攪拌機(jī)。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述物化凈化裝置還包括污泥回流泵，所述污泥回流泵的輸入口與氣浮池的浮渣出口或沉淀池的污泥出口連接，所述污泥回流泵的輸出口則與混凝池的輸入口連接。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述污泥濃縮池為重力濃縮池，所述污泥泵的輸出口與重力濃縮池的入口連接；所述重力濃縮池內(nèi)包括由上至下的上層的清液區(qū)和下層的污泥濃縮區(qū)，所述上層的清液區(qū)的出水口與物化凈化裝置的進(jìn)水口連接，所述下層的污泥濃縮區(qū)的出口與所述理化調(diào)節(jié)池的進(jìn)口連接。
本發(fā)明還提供了一種垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理方法，其中，該方法利用上述垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統(tǒng)且按照如下步驟進(jìn)行處理：
(1)催化電解脫氨氮：采用堿液投加裝置將垃圾填埋場(chǎng)地下水的pH值調(diào)節(jié)至9-9.5，再與源自催化劑投加裝置的氯離子催化劑在管道混合器中混合均勻之后引入電解機(jī)中進(jìn)行催化電解脫氨氮，所述氯離子催化劑的用量以將引入電解機(jī)中垃圾填埋場(chǎng)地下水的氯離子濃度控制在100-300mg/L為準(zhǔn)；將催化電解脫氨氮后的出水輸送至脫氣塔中進(jìn)行脫氣，所得上清液經(jīng)pH值調(diào)節(jié)至9-9.5并經(jīng)氯離子濃度調(diào)節(jié)至100-300mg/L之后再次泵入電解機(jī)中進(jìn)一步進(jìn)行催化電解脫氮至氨氮和總氮合格；
(2)物化凈化：將步驟(1)脫氣塔所得合格的催化電解脫氨氮出水輸入pH調(diào)節(jié)池內(nèi)并將其pH值調(diào)節(jié)至8-9，之后將調(diào)節(jié)后的地下水送入混凝池中并以60-120g/m3的量加入混凝劑且以100-200r/min的速率攪拌混凝3-5min，所述混凝劑選自三氯化鐵、聚合鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚合氯化鋁中的至少一種，攪拌混凝出水引入助凝池中并以0.1-1g/m3的量加入聚丙烯酰胺且以20-50r/min的速率攪拌混合1-2min，所述助凝池的出水引入氣浮池或沉淀池中進(jìn)行固液分離得到澄清液和泥渣；
(3)污泥脫水：將步驟(2)所得泥渣經(jīng)由污泥泵輸送至污泥濃縮池內(nèi)進(jìn)行重力濃縮，形成由上至下的上層清液區(qū)和下層污泥濃縮區(qū)；將上層清液區(qū)的液體輸送至物化凈化裝置的pH調(diào)節(jié)池中進(jìn)一步處理，將下層污泥濃縮區(qū)的污泥輸入至理化調(diào)節(jié)池中并加入理化調(diào)理劑進(jìn)行理化調(diào)節(jié)，再輸送至脫水機(jī)內(nèi)進(jìn)行脫水處理，所述理化調(diào)理劑選自石灰、三氯化鐵和聚合氯化鋁中的至少一種。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(1)中，所述氯離子催化劑為次氯酸鈉或氯化鈉；所述次氯酸鈉的濃度為10-12％且投入量為水體體積的0.3-1‰；所述氯化鈉的投入量為150-300g/m3。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(1)中，所述催化電解脫氨氮的條件包括工作電壓為5-100V、電流密度為10-150mA/cm2且電解時(shí)間為60-180s。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(2)中，當(dāng)將助凝池的出水引入氣浮池或沉淀池中進(jìn)行固液分離時(shí)，需要根據(jù)助凝池內(nèi)形成的礬花的大小和數(shù)量判斷沉淀量是否充足，若不足則開啟污泥回流泵，部分污泥從氣浮池或沉淀池回流至助凝池，促進(jìn)絮狀沉淀生成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：
(1)水質(zhì)高、變廢水為可循環(huán)使用的水資源
采用本發(fā)明提供的垃圾填埋場(chǎng)的地下水系統(tǒng)及其處理方法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理后，CODCr≤40mg/L、BOD5≤6mg/L、氨氮≤1mg/L、總氮≤2mg/L、總磷≤0.3mg/L，其他指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1的Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此，已經(jīng)將垃圾填埋場(chǎng)的地下水轉(zhuǎn)變成了可以循環(huán)使用的水資源，排入自然水體中，能夠有效提高水體的溶解氧，有效抑制藻類的生長(zhǎng)，全面改善和提升水質(zhì)，同時(shí)能作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)用水。
(2)工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行簡(jiǎn)單
采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其方法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理僅包括催化電解脫氨氮、物化凈化、污泥脫水三道主要工序，生產(chǎn)工藝流程較現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理生產(chǎn)工藝流程更為簡(jiǎn)單，建筑構(gòu)筑物更少，操作運(yùn)行更簡(jiǎn)單。
(3)從源頭上根除氮磷污染
當(dāng)前，現(xiàn)有的污水廠執(zhí)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)表1中污水的排放標(biāo)準(zhǔn)是氨氮≤5mg/L，總氮≤15mg/L，總磷≤0.5mg/L，大量的氮、磷隨著污水處理廠的排放水進(jìn)入水體，造成水體氮大量富集，因此，污水處理廠的排放水是江河、湖泊水體中氮磷的主要來源之一，水體中的氮磷日積月累，導(dǎo)致氮磷嚴(yán)重超標(biāo)，造成江河、湖泊水體的富營(yíng)養(yǎng)化，致使我國(guó)主要湖泊的藍(lán)藻年復(fù)一年的爆發(fā)。為了根治藍(lán)藻，我國(guó)投入了大量財(cái)力、人力、物力，但收效不高。采用本發(fā)明的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)及其方法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理后，水體的氨氮≤1mg/L，總氮≤1.5mg/L，總磷≤0.3mg/L，能夠從源頭上徹底根除水體的氮磷污染。
(4)節(jié)省十分之九以上的土地面積
目前，國(guó)內(nèi)外采用活性污泥法建設(shè)的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理廠對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理時(shí)，多數(shù)停留時(shí)間在62小時(shí)以上，占地面積大。采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其方法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理時(shí)，水體的停留時(shí)間只有1.0-2.0小時(shí)，裝置占地面積不到現(xiàn)有傳統(tǒng)裝置的十分之一，占地面積小，可以大量節(jié)省土地資源。
(5)運(yùn)行成本低
采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其方法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理的運(yùn)行成本較現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理廠的運(yùn)行成本低得多，但水質(zhì)卻高得多，出水已是可以循環(huán)使用的水資源，因此，運(yùn)行成本低。
(6)施工周期短
本發(fā)明提供的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統(tǒng)包括催化電解脫氨氮裝置、物化凈化裝置和污泥處理裝置，這些設(shè)備都是定型設(shè)備，主要設(shè)備都在工廠生產(chǎn)，采用這些設(shè)備建設(shè)水處理廠時(shí)，只要將這些定型設(shè)備在污水處理廠進(jìn)行裝配，無需大量建設(shè)構(gòu)筑物，所以，廢水處理廠的建設(shè)周期較傳統(tǒng)建廠的建設(shè)工期將縮短一半以上，建設(shè)施工周期短。
（發(fā)明人：羅依依;孔玲芬;黃藝武）
