公布日：2023.03.24
申请日：2023.01.31
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/
32(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N
摘要
本发明提供了一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统及方法，涉及工业废水零排放领域，采用短程硝化和厌氧氨氧化联用脱氮，可降低50％-60％的供氧量和20％-25％的耗碱量，节省大量的碳源添加，减少污泥产生量、反应池占地，实现节能、经济、高效的生物脱氮；在进入多种膜分盐浓缩系统前，采用光催化氧化和活性炭吸附过滤对生化出水中有机物、氨氮等进行深度处理，可降低膜污染风险，延长多种膜分盐浓缩系统的耐受时间和增强运行稳定性；对纳滤分盐的两股水根据其特点，分别采用脱盐率高的反渗透和抗污染性强的正渗透进行浓缩，然后对主要含一价盐浓液采用结晶蒸发、对正渗透浓水采用回喷的处理方法，最终实现淡水回用、盐分回收及废水零排放。
权利要求书
1.一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统，其特征在于，包括依次连接的预处理系统、生物厌氧反应系统、高效生物脱氮系统、MBR系统、氧化吸附系统、多种分盐膜浓缩系统以及浓液处理和分盐结晶蒸发系统；垃圾渗滤液依次经过预处理系统预处理，生物厌氧反应系统生物降解垃圾渗滤液中的有机物，高效生物脱氮系统脱氮处理，MBR系统进一步去除有机物和氨氮，氧化吸附系统对还原性物质进行氧化处理并吸附过滤去除重金属、有机物，多种分盐膜浓缩系统分离出含一价盐的产水和含二价盐的浓水，最后经浓液处理和分盐结晶蒸发系统处理产出工业盐，回收淡水，其余有机物浓液回喷至焚烧炉燃烧处理，实现废水零排放。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统，其特征在于，所述预处理系统包括依次连接的格栅池、气浮池、初沉池和调节池；所述生物厌氧反应系统包括依次连接的UASB反应池和厌氧沉淀池，所述调节池与所述UASB反应池连接；所述高效生物脱氮系统包括短程硝化池、厌氧氨氧化池和脱氮沉淀池，所述厌氧沉淀池与所述短程硝化池和所述厌氧氨氧化池连接，所述短程硝化池与所述厌氧氨氧化池连接，所述厌氧氨氧化池与所述脱氮沉淀池连接，所述脱氮沉淀池与所述短程硝化池回流连接；所述MBR系统包括依次连接的厌氧池、好氧池和外置超滤膜装置，所述脱氮沉淀池与所述厌氧池连接，所述好氧池与所述厌氧池回流连接，所述外置超滤膜装置与所述厌氧池回流连接；所述氧化吸附系统包括依次连接的光催化氧化池和活性炭吸附滤池，所述外置超滤膜装置与所述光催化氧化池连接；所述多种分盐膜浓缩系统包括纳滤系统、正渗透系统和反渗透系统，所述活性炭吸附滤池与所述纳滤系统连接，所述纳滤系统与所述正渗透系统和反渗透系统连接；所述浓液处理和分盐结晶蒸发系统包括MVR结晶系统和淡水箱，所述MVR结晶系统与所述反渗透系统连接，所述淡水箱与所述正渗透系统、反渗透系统和MVR结晶系统连接。
3.如权利要求2所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统，其特征在于，所述初沉池、UASB反应池、厌氧沉淀池、脱氮沉淀池和外置超滤膜装置均与污泥浓缩池连接，所述污泥浓缩池与污泥脱水机连接；所述UASB反应池与焚烧炉连接，沼气进行回收利用。
4.如权利要求3所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统，其特征在于，所述预处理系统还包括格栅机、废水提升泵、溶气罐、空压机和初沉池污泥泵；所述生物厌氧反应系统还包括厌氧进水泵、厌氧循环泵、厌氧气处理设备；所述高效生物脱氮系统还包括脱氮进水泵、污泥回流泵和脱氮氧化风机；所述MBR系统还包括冷却塔、曝气风机、清洗系统和中间水池；所述氧化吸附系统还包括进水泵、加药系统和清水池；多种膜分盐浓缩系统还包括加压泵、反渗透浓液箱、正渗透浓液箱。
5.一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：垃圾渗滤液预处理；步骤S2：有机物生物降解；步骤S3：脱氮处理；步骤S4：进一步去除有机物和氨氮；步骤S5：氧化及吸附处理；步骤S6：分离含一价盐的产水和含二价盐的浓水；步骤S7：淡水回用、盐分回收及废水零排放。
6.如权利要求5所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，采用如权利要求4所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统；步骤S1的具体过程为，渗滤液首先经过格栅池中的格栅机，截留漂浮颗粒物，然后在气浮池反应区加入絮凝剂，部分气浮处理后的水在溶气罐内由空压机供气形成加压溶气经废水提升泵回流至气浮池入口，去除油脂及部分挥发性有机物和氨氮，通过初沉池进一步去除悬浮物和胶体，在调节池对渗滤液进行均质均量，并调节pH至7.5-8.0，初沉池底部的污泥经初沉池污泥泵排至污泥浓缩池。
7.如权利要求6所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为，生物厌氧反应系统采用带有出水回流的外循环上流式厌氧污泥床反应器，回流水进行加热，进水温度高于反应器工作温度8-10℃，在反应器中对渗滤液中的有机物进行生物降解，将大分子有机物转化为小分子物质，收集厌氧甲烷气，回收能源，厌氧反应出水经厌氧沉淀池沉淀后，上清液进入短程硝化池，污泥排入污泥浓缩池。
8.如权利要求7所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为，采用短程硝化和厌氧氨氧化联用进行脱氮处理，经生物厌氧反应系统厌氧处理后的部分渗滤液经脱氮进水泵打入短程硝化池，通过脱氮氧化风机控制短程硝化中的曝气量，并在短程硝化池将其中的氨氮氧化为亚硝酸盐，然后在厌氧氨氧化池中与另外一部分渗滤液中的氨氮直接发生脱氮反应，厌氧氨氧化出水经脱氮沉淀池沉淀后，上清液进入厌氧池，部分污泥经污泥回流泵回流至短程硝化池入口，剩余污泥排入污泥浓缩池。
9.如权利要求8所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S4的具体过程为，经脱氮处理的渗滤液经过厌氧池厌氧反应、好氧池好氧反应及由好氧池到厌氧池的内回流进一步去除剩余的有机物和氨氮，并吸收废水中的磷元素，然后通过外置超滤膜装置实现泥水分离，回流活性污泥至厌氧池，并定期排除MBR系统内的剩余污泥，通过曝气风机向好氧池提供氧气，在厌氧池、好氧池之间设置冷却塔，设置清洗系统对外置超滤膜装置中的超滤膜定期清洗，产生的清水进入中间水池。
10.如权利要求9所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S5的具体过程为，经生物处理后的出水通过进水泵进入光催化氧化池，水中还原性物质在紫外光和加药系统添加的H2O2作用下被氧化为CO2、H2O，然后进入活性炭吸附滤池，进一步吸附过滤水中重金属、有机物，产生的水进入清水池。
11.如权利要求10所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S6的具体过程为，吸附出水进入纳滤系统，将废水分为含一价盐的产水和含二价盐、COD、TN的浓水，含一价盐的产水经加压泵进入反渗透系统脱盐浓缩，产生的浓水进入反渗透浓液箱，含二价盐、COD、TN的浓水进入正渗透系统进行浓缩，产生的浓水进入正渗透浓液箱。
12.如权利要求11所述的垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，其特征在于，步骤S7的具体过程为，反渗透产水和正渗透产水进入淡水箱，反渗透浓水进入MVR结晶系统，产生工业盐，正渗透浓水中的有机物回喷至焚烧炉燃烧处理，实现垃圾焚烧电厂渗滤液的淡水回用、盐分回收及废水零排放的目的。
发明内容
针对现垃圾焚烧电厂渗滤液零排放方法，本发明主要解决常规生物脱氮效率低、占地大、能耗高；膜法浓缩易结垢、能耗高、产水率低，浓液蒸发结晶产盐易结块、品质差等问题。
为实现上述目的，本发明提供一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统，包括依次连接的预处理系统、生物厌氧反应系统、高效生物脱氮系统、MBR系统、氧化吸附系统、多种分盐膜浓缩系统以及浓液处理和分盐结晶蒸发系统；
垃圾渗滤液依次经过预处理系统预处理，生物厌氧反应系统生物降解垃圾渗滤液中的有机物，高效生物脱氮系统脱氮处理，MBR系统进一步去除有机物和氨氮，氧化吸附系统对还原性物质进行氧化处理并吸附过滤去除重金属、有机物，多种分盐膜浓缩系统分离出含一价盐的产水和含二价盐的浓水，最后经浓液处理和分盐结晶蒸发系统处理产出工业盐，回收淡水，其余有机物浓液回喷至焚烧炉燃烧处理，实现废水零排放。
进一步地，所述预处理系统包括依次连接的格栅池、气浮池、初沉池和调节池；
所述生物厌氧反应系统包括依次连接的UASB反应池和厌氧沉淀池，所述调节池与所述UASB反应池连接；
所述高效生物脱氮系统包括短程硝化池、厌氧氨氧化池和脱氮沉淀池，所述厌氧沉淀池与所述短程硝化池和所述厌氧氨氧化池连接，所述短程硝化池与所述厌氧氨氧化池连接，所述厌氧氨氧化池与所述脱氮沉淀池连接，所述脱氮沉淀池与所述短程硝化池回流连接；
所述MBR系统包括依次连接的厌氧池、好氧池和外置超滤膜装置，所述脱氮沉淀池与所述厌氧池连接，所述好氧池与所述厌氧池回流连接，所述外置超滤膜装置与所述厌氧池回流连接；
所述氧化吸附系统包括依次连接的光催化氧化池和活性炭吸附滤池，所述外置超滤膜装置与所述光催化氧化池连接；
所述多种分盐膜浓缩系统包括纳滤系统、正渗透系统和反渗透系统，所述活性炭吸附滤池与所述纳滤系统连接，所述纳滤系统与所述正渗透系统和反渗透系统连接；
所述浓液处理和分盐结晶蒸发系统包括MVR结晶系统和淡水箱，所述MVR结晶系统与所述反渗透系统连接，所述淡水箱与所述正渗透系统、反渗透系统和MVR结晶系统连接。
进一步地，所述初沉池、UASB反应池、厌氧沉淀池、脱氮沉淀池和外置超滤膜装置均与污泥浓缩池连接，所述污泥浓缩池与污泥脱水机连接；
所述UASB反应池与焚烧炉连接，沼气进行回收利用。
进一步地，所述预处理系统还包括格栅机、废水提升泵、溶气罐、空压机和初沉池污泥泵；
所述生物厌氧反应系统还包括厌氧进水泵、厌氧循环泵、厌氧气处理设备；
所述高效生物脱氮系统还包括脱氮进水泵、污泥回流泵和脱氮氧化风机；
所述MBR系统还包括冷却塔、曝气风机、清洗系统和中间水池；
所述氧化吸附系统还包括进水泵、加药系统和清水池；
多种膜分盐浓缩系统还包括加压泵、反渗透浓液箱、正渗透浓液箱。
一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放方法，包括以下步骤：
步骤S1：垃圾渗滤液预处理；
步骤S2：有机物生物降解；
步骤S3：脱氮处理；
步骤S4：进一步去除有机物和氨氮；
步骤S5：氧化及吸附处理；
步骤S6：分离含一价盐的产水和含二价盐的浓水；
步骤S7：淡水回用、盐分回收及废水零排放。
进一步地，采用上述垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统；步骤S1的具体过程为，渗滤液首先经过格栅池中的格栅机，截留漂浮颗粒物，然后在气浮池反应区加入絮凝剂，部分气浮处理后的水在溶气罐内由空压机供气形成加压溶气经废水提升泵回流至气浮池入口，去除油脂及部分挥发性有机物和氨氮，通过初沉池进一步去除悬浮物和胶体，在调节池对渗滤液进行均质均量，并调节pH至7.5-8.0，初沉池底部的污泥经初沉池污泥泵排至污泥浓缩池。
进一步地，步骤S2的具体过程为，生物厌氧反应系统采用带有出水回流的外循环上流式厌氧污泥床反应器，回流水进行加热，进水温度高于反应器工作温度8-10℃，在反应器中对渗滤液中的高浓度有机物进行生物降解，将大分子有机物转化为易生物降解的小分子物质，为后续深度生物反应创造有利条件，并收集厌氧甲烷气，回收能源，厌氧反应出水经厌氧沉淀池沉淀后，上清液进入短程硝化池，污泥排入污泥浓缩池。
进一步地，步骤S3的具体过程为，采用短程硝化和厌氧氨氧化联用进行脱氮处理，经生物厌氧反应系统厌氧处理后的部分渗滤液经脱氮进水泵打入短程硝化池，通过脱氮氧化风机控制短程硝化中的曝气量，并在短程硝化池将其中的氨氮氧化为亚硝酸盐，然后在厌氧氨氧化池中与另外一部分渗滤液中的氨氮直接发生脱氮反应，短程硝化仅需要完全将氨氮氧化为亚硝酸盐，厌氧氨氧化不需要外加碳源，反应池停留时间和污泥产量较低，该工艺不仅可节省完全硝化反应需要的大量氧气，大大减少反应池占地，还可以减少的碳源添加及污泥量的产生，实现节能、经济、高效的脱出渗滤液中大部分氮元素，厌氧氨氧化出水经脱氮沉淀池沉淀后，上清液进入厌氧池，部分污泥经污泥回流泵回流至短程硝化池入口，剩余污泥排入污泥浓缩池。
进一步地，步骤S4的具体过程为，经脱氮处理的渗滤液经过厌氧池A池厌氧反应、好氧池O池好氧反应及由好氧池O池到厌氧池A池的内回流进一步去除剩余的有机物和氨氮，并吸收废水中的磷元素，然后通过外置超滤膜装置实现泥水分离，回流活性污泥至厌氧池A池，并定期排除MBR系统内的剩余污泥，产出COD、TN、TP较低的清水，通过曝气风机向好氧池O池提供足够的氧气，为保证反应池水温保持在适宜的范围，在厌氧池A池、好氧池O池之间设置冷却塔，设置清洗系统对外置超滤膜装置中的超滤膜定期清洗，保障其稳定运行，产生的清水进入中间水池。
进一步地，步骤S5的具体过程为，经生物处理后的出水通过进水泵进入光催化氧化池，水中还原性物质在紫外光和加药系统添加的H2O2作用下被彻底氧化为CO2、H2O等无害物质，然后进入活性炭吸附滤池，进一步吸附过滤水中重金属、有机物等污染物，产生更为清洁的水进入清水池。
进一步地，步骤S6的具体过程为，吸附出水进入纳滤系统，纳滤膜将废水分为主要含一价盐的产水和含二价盐、COD、TN等的浓水，含一价盐的产水经加压泵进入反渗透系统经反渗透膜脱盐浓缩，产生的浓水进入反渗透浓液箱，含二价盐、COD、TN的浓水进入耐污染的正渗透系统经正渗透膜进行浓缩，产生的浓水进入正渗透浓液箱。通过多种膜分盐浓缩系统，能够实现回用渗滤液中85％-90％的清水，分离出纯度较高的一价浓盐水及难处理的浓缩液。
进一步地，步骤S7的具体过程为，反渗透产水和正渗透产水进入淡水箱均作厂区工业用水回用，反渗透浓水进入MVR结晶系统，产生较高纯度的工业盐，正渗透浓水中含有一定浓度的有机物可回喷至焚烧炉燃烧处理，实现垃圾焚烧电厂渗滤液的淡水回用、盐分回收及废水零排放的目的。
有益效果：
本发明提供的一种垃圾焚烧发电厂渗滤液零排放系统及方法，采用短程硝化和厌氧氨氧化联用脱氮，可降低50％-60％的供氧量和20％-25％的耗碱量，节省大量的碳源添加，大大减少污泥产生量，减小反应池占地，实现节能、经济、高效的生物脱氮；在进入多种膜分盐浓缩系统前，采用光催化氧化和活性炭吸附过滤对生化出水中有机物、氨氮等进行深度处理，可降低膜污染风险，延长多种膜分盐浓缩系统的耐受时间和增强运行稳定性；对纳滤分盐的两股水根据其特点，分别采用脱盐率高的反渗透和抗污染性强的正渗透进行浓缩，然后对主要含一价盐浓液采用结晶蒸发、对正渗透浓水采用回喷的处理方法，不仅能够提高浓缩效率和产水率，更充分利用了膜的特点，减少了膜结垢的机率，使两种膜的使用效率达到最大化；纳滤分盐后单独对一价盐浓水蒸发结晶，使得结晶盐品质更好，不易结垢。
（发明人：刘俊;郭士义;姜正雄;张立志）
