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外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統和方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610010422.6

申請日:

2016.01.08

公開號:

CN105481185A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/14申請日:20160108|||公開
IPC分類號: C02F9/14; C02F103/06(2006.01)N; C02F101/30(2006.01)N 主分類號: C02F9/14
申請人: 寧波綠色方舟環境科技有限公司; 楊青淼
發明人: 楊青淼; 張利娟
地址: 315104浙江省寧波市高新區菁華路108號(寧波綠色方舟環境科技有限公司)
優先權:
專利代理機構: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241 代理人: 毛翔威
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610010422.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.09.11|||2016.05.11|||2016.04.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,包括依次連接的重力隔油單元、離子浮選單元、厭氧單元、好氧單元和深度凈化單元,所述厭氧單元包括厭氧污泥膨脹床和厭氧膜分離裝置,在厭氧膜分離裝置和厭氧污泥膨脹床之間設有混合液回流管;所述好氧單元包括好氧活性污泥反應器和好氧膜分離裝置,在好氧膜分離裝置和好氧活性污泥反應器之間設有污泥回流管。其利用兩步除油,解決了濾出液中的浮油及乳化油的基礎上,采用全流程微生物降解結合膜分離循環系統,實現了微生物相、產水相及沼氣相在運行方式上的相對獨立,在保持高的生物固體濃度、高的循環攪拌強度和高的固液分離效率下,使有機物尤其是難降解大分子有機物得以降解。

權利要求書

1.一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,它包括依次連接的重力隔油單元、離子浮選單元、厭氧單元、好氧單元和深度凈化單元,其特征在于:所述重力隔油單元內設有隔油槽(2),所述離子浮選單元內設有離子浮選機(3);所述厭氧單元包括厭氧污泥膨脹床(4)和厭氧膜分離裝置(5),在厭氧膜分離裝置(5)和厭氧污泥膨脹床(4)之間設有混合液回流管(12);所述好氧單元包括好氧活性污泥反應器(6)和好氧膜分離裝置(7),在好氧膜分離裝置(7)和好氧活性污泥反應器(6)之間設有污泥回流管(13);所述深度凈化單元包括臭氧催化裝置(8)、活性炭吸附裝置(9)和反滲透膜分離裝置(10)。2.根據權利要求1所述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其特征在于:所述隔油槽(2)的形式為平流式、平行板式或傾斜板式。3.根據權利要求1所述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其特征在于:所述厭氧膜分離裝置(5)和好氧膜分離裝置(7)上均設有外置式管式膜組件。4.根據權利要求1所述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其特征在于:所述厭氧污泥膨脹床(4)頂部還連接有沼氣收集單元(14)。5.一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的方法,包括采用如上述權利要求1-4中任一項所述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其特征在于:濾出液經收集進入原水池(1),經泵提升進入隔油槽(2)進行重力除浮油后,在離子浮選機(3)中進一步去除乳化油和部分溶解油;除油后的廢水進入厭氧污泥膨脹床(4),在此進行顆粒污泥的形成、膨脹、與進水的充分混合及有機物的吸附、傳質和降解,然后厭氧污泥膨脹床(4)中的泥水混合液進入厭氧膜分離裝置(5),在適當流速的水力剪切力下對含厭氧微生物固體的顆粒混合液進行分離,其中分離得到的固液混合液經過混合液回流管(12)循環至厭氧污泥膨脹床(4),分離的出水進入好氧活性污泥反應器(6)進行小分子等有機物的好氧分解,同時利用好氧膜分離裝置(7)對好氧污泥進行分離,其中分離得到的污泥經過污泥回流管(13)循環至好氧活性污泥反應器(6),分離得到的出水進入深度凈化單元,經過臭氧催化裝置(8)、活性炭吸附裝置(9)和反滲透膜分離裝置(10)的處理后,可進行回用。6.根據權利要求5所述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的方法,其特征在于:所述厭氧污泥膨脹床(4)產生的沼氣從頂部排入沼氣收集單元(14),然后利用壓縮機將部分沼氣送入厭氧膜分離裝置(5)的入口,并同混合液一起流經過濾膜,然后經混合液回流管(12)循環至進入厭氧污泥膨脹床(4)底部并攪動污泥。

說明書

外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統和方法

技術領域

本發明涉及一種污水處理,特別是外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統和方法。

背景技術

目前城市生活垃圾的收集和處理、處置逐漸趨于規范化,很多大城市都已建立了區域性的、具有相當規模的垃圾中轉站,即環衛站。各居民小區、垃圾收集點的垃圾用收集小車運到環衛站內并倒入放置在地坑的垃圾箱中,經壓縮后外運。由于垃圾中含有大量的易腐有機垃圾,且均為含水量較高的物質(一般含水量40-80%),極易產生垃圾廢液,同時會有垃圾容器和地面的沖洗廢水產生。由于垃圾中含有餐廚垃圾,該類廢水呈渾濁乳液狀,含有大量的乳化油及高分子難降解有機物,如果處理不當或滲入周圍地面,將會造成嚴重的環境污染。

由于垃圾從產生到環衛站壓榨,時間間隔一般不超過1-2d,因此其廢水性質與垃圾填埋場的滲濾液有很大的區別:首先,對于一定區域范圍、一定收集方式的環衛站,其水質特征較穩定,不會出現“年輕-中年-老年”填埋場滲濾液的波動性,但分類不完全時會有對生化處理有毒害的污染物;其次,由于垃圾在壓縮之前的貯存時間短,大多數有機垃圾沒有開始降解,廢水中的有機氮和氨氮含量都較低;溶解性固體、鹽份含量較高,當有工業垃圾混入時,重金屬離子含量較高;大分子有機污染物濃度高,通過普通的生化難以生物降解。

根據對數個環衛站濾出液的水質進行檢測結果,該類廢水COD約6000-20000mg/L,BOD約3000-10000mg/L,TN約100-200mg/L,NH3-N約50-100mg/L,TP約10-20mg/L,個別廢水的油含量達1000mg/L以上,其中主要為乳化油。

目前,關于此類廢水的研究較少,工程應用也處于初期試驗階段,大多對水質情況了解不夠,工藝設計也不夠成熟。在該類廢水設計時必須從源頭進行調查,充分了解環衛站垃圾的種類及所占比例,對其引起的濾出液廢水水質的影響應給予充分的估計。如《中國國家危險廢物名錄》中規定:家庭日常生活中產生的廢藥品及其包裝物、廢殺蟲劑和消毒劑及其包裝物、廢油漆和容劑及其包裝物、廢礦物油及其包裝物、廢膠片及廢相紙、廢熒光燈管、廢溫度計、廢血壓計、廢鎳鎘電池和氧化汞電池以及電子類危險廢物等,可以不按照危險廢物進行管理。《含油污水處理工程技術規范》規定:含油污泥的處置應符合危險廢物的有關規定。這些廢物一旦混入生活垃圾,在垃圾壓榨過程中會溶入濾出液而影響后續的處理過程。若對這些污染物沒有采取有效的預處理措施,將導致厭氧或好氧處理單元的失效。

目前部分已建成的環衛站廢水處理設施,大多采用傳統厭氧加好氧的工藝,未設置預處理單元,在厭氧單元耐沖擊負荷能力較弱的情況下,厭氧處理負荷低、去除率低,出水中仍含有較高濃度的COD。廢水進入好氧單元后曝氣量大,停留時間長,最后殘留在廢水中的胞外酶、腐殖酸類不可生物降解有機物,出水僅能達到《綜合排放標準》三級標準的要求,且占地面積大、出水水質不穩定,為末端污水廠造成了負荷沖擊或對周邊環境造成了安全隱患。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供一種高效的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統和方法,使其中的有機物尤其是難降解大分子有機物得以有效降解,提高各個單元的處理效果和出水水質,使出水經深度凈化后,產水各項指標可達到《生活飲用水衛生標準》的要求。

為了實現上述目的,本發明所設計的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,包括依次連接的重力隔油單元、離子浮選單元、厭氧單元、好氧單元和深度凈化單元,所述重力隔油單元內設有隔油槽,所述離子浮選單元內設有離子浮選機;所述厭氧單元包括厭氧污泥膨脹床和厭氧膜分離裝置,在厭氧膜分離裝置和厭氧污泥膨脹床之間設有混合液回流管;所述好氧單元包括好氧活性污泥反應器和好氧膜分離裝置,在好氧膜分離裝置和好氧活性污泥反應器之間設有污泥回流管;所述深度凈化單元包括臭氧催化裝置、活性炭吸附裝置和反滲透膜分離裝置。

所述隔油槽的形式為平流式、平行板式或傾斜板式。

所述厭氧膜分離裝置和好氧膜分離裝置上均設有外置式管式膜組件,根據進水COD的高低和水量的大小,可采用泵提水平式或氣提垂直式。

一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的方法,包括采用上述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其中濾出液經收集進入原水池,經泵提升進入隔油槽進行重力除浮油后,在離子浮選機中進一步去除乳化油和部分溶解油;除油后的廢水進入厭氧污泥膨脹床,在此進行顆粒污泥的形成、膨脹、與進水的充分混合及有機物的吸附、傳質和降解,為了提高厭氧污泥膨脹床中的污泥濃度、促進顆粒污泥的形成、加強攪拌強度、提高反應速率和難降解大分子有機物的去除率,將厭氧污泥膨脹床的中上部中含有污泥絮體的泥水混合液流入厭氧膜分離裝置中,并在適當流速的水力剪切力下對含厭氧微生物固體的顆粒混合液進行分離,其中分離得到的混合液經過固液混合液回流管循環至厭氧污泥膨脹床,分離的出水進入好氧活性污泥反應器進行小分子等有機物的好氧分解,同時利用好氧膜分離裝置對好氧污泥進行分離,其中分離得到的污泥經過污泥回流管循環至好氧活性污泥反應器,分離得到的出水進入深度凈化單元,經過臭氧催化裝置、活性炭吸附裝置和反滲透膜分離裝置的處理后,可進行回用。

為了提高厭氧污泥膨脹床內的攪拌程度、降低厭氧膜分離裝置的膜面流速從而延緩膜污染、減小流速對微生物顆粒的水力剪切作用,所述厭氧污泥膨脹床頂部還連接有沼氣收集單元,以進行沼氣的循環攪動。。

所述厭氧污泥膨脹床產生的沼氣從頂部排入沼氣收集單元,然后利用壓縮機將部分沼氣送入厭氧膜分離裝置的入口,并同混合液一起流經過濾膜,然后經混合液回流管循環至進入厭氧污泥膨脹床底部并攪動污泥。當沼氣產量大時可對其進行利用,量小時可設置火炬燃燒裝置將其徹底燃燒分解。

首先針對濾出液廢水進行兩級分步除油,隔油槽去除粒徑大于等于60-100μm的油滴,對浮油的去除率達70%以上,其形式可根據來水的實際情況、要求的占地面積、基建投資、維修清洗程度等進行選擇,有平流式、平行板式或傾斜板式,也可通過加酸調節pH值提高浮油和分散油的去除效果;離子浮選機可去除小于5-10μm的油滴,無機浮選劑采用無機鋁鹽或亞鐵鹽,有機浮選劑采用破乳穩定效果好、殘渣低、與水混合呈乳狀的陽離子有機高分子浮選劑,可將油含量降低至10mg/L以下,對乳化油的去除率大于80%。由于水中的油會粘附在微生物的外表面,抑制其呼吸和代謝功能,因此,通常要求進入生物處理構筑物的含油污水的油含量不得超過30mg/L。而經過本發明的第一級除油,浮油和分散油得到了去除,但乳化油需經過第二級即離子浮選機進行去除,方能確保后續生化系統的穩定運行;同時在離子浮選過程也可去除一定量的重金屬離子。

其次在厭氧單元,廢水從厭氧污泥膨脹床的底部進入,通過厭氧顆粒污泥床,同時與經混合液回流管從厭氧膜分離裝置回流來的固液混合液混合,以10-15m/h的升流速度上升到中上部的出水回流區。在此過程中,大分子有機物進行降解并轉化為CO2和CH4,它們上升到厭氧污泥膨脹床的頂部排出至沼氣收集單元,在上升過程中同時對污泥床產生攪拌和氣提作用,該作用產生的折合上升流速約為6-8m/h。而本系統產生的顆粒污泥的靜置沉降速率約為60-80m/h,因此在高的水流和氣流混合攪拌強度下,大多數顆粒污泥仍能集中在中下部的污泥床中,而不隨出水流出,隨水出流部分通過外置的厭氧膜分離裝置進行分離循環。

所述厭氧單元中厭氧污泥膨脹床和厭氧膜分離裝置所組成的有機物發酵降解、外置膜固液分離、微生物固體循環、沼氣分離為一整體,但運行方式相對獨立的系統,在HRT(水力停留時間)僅1-2d時,SRT(污泥停留時間)可高達30-50d以上。在高的生物固體濃度、高的循環攪拌強度、高的上升流速即污泥床呈膨脹狀態下,使有機物尤其是難降解大分子有機物得以有效降解,并具有高的固液分離效率和好的出水水質。

所述厭氧污泥膨脹床為普通厭氧污泥膨脹床的變形形式,其取消了普通EGSB對分離條件要求極其嚴格的三相分離器,固液分離依靠外置的厭氧膜分離裝置實現,循環回流量和升流速度的大小主要依據厭氧膜分離循環裝置的膜面流速、水力剪切對顆粒污泥形成的影響、微生物與進水有機物的混合接觸條件而定,解決了高的升流速度或混合強度與固液分離困難造成的污泥流失之間的矛盾;另外厭氧污泥膨脹床不設排水口,中上部混合液進入厭氧膜分離裝置,截留的微生物固體進行回流循環,膜的產水即為厭氧單元的出水。其中膜面流速1-2m/s,平均污泥濃度維持在20-40g/L,濃液回流比85%-90%,COD的去除率85%以上,膜組件過濾精度0.1-0.2μm。

另外在濾出液經過厭氧單元的處理后,大分子物質已經在水解酸化階段部分被分解,小分子狀態的COD大部分被厭氧菌利用而轉化為了CH4和CO2從系統中除去,懸浮狀態的污染物也已經通過外置式厭氧膜進行了截留。此外,本系統中外置式的厭氧膜分離裝置的過濾精度控制在0.1-0.2μm,在截留懸浮固體的同時也去除了細菌、部分病毒及大尺寸膠體,此時雖然厭氧的出水非常清澈,但是殘留在廢水中的污染物還有溶解性的小分子有機物(分子量小于1000,如糖、游離酸、維生素等)、鹽分、氨氮等,同時COD含量還比較高。因此仍需進一步處理,故本系統采用好氧活性污泥反應器結合好氧膜分離裝置對其進行好氧分解。由于環衛站濾出液中雖然氨氮含量很低,但有機氮占比例較大,這部分有機氮經過前端的厭氧過程后,被分解會造成水中的氨氮含量遠遠高于進水。因此在好氧階段需要綜合考慮BOD5的去除和NH3-N的去除,同時盡可能提高硝化菌所占的比例。為了達到這樣一個目的,本發明采用活性污泥同外置膜分離相結合的工藝,截留硝化菌和異養菌、提高污泥濃度、降低污泥負荷,提高出水水質。好氧分為兩階段,前一階段運行在減速增殖期,后一階段運行在內源呼吸期。此做法的優點是:縮小好氧池的容積、降低進入膜管中的有機物濃度進而提高膜通量、延緩膜污染、提高第二階段曝氣池中硝化菌的比例。

好氧膜分離裝置仍采用外置式管式膜,其能去除膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物。通過截留和提高反應器中的微生物濃度、硝化菌的比例,其本質是小有效容積、高污泥濃度、低污泥負荷的運行工藝,對含高凱氏氮的廢水,具有重要的保障意義。

最后為了達到回用水的標準,在系統的末尾設置深度凈化單元。由于前段產水為UF膜的出水,因此在此階段不需再設機械過濾裝置,可采用臭氧催化裝置、活性炭吸附裝置和反滲透膜分離裝置的結合。

本發明得到的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統利用兩步除油,解決了濾出液中的浮油及乳化油的基礎上,采用全流程微生物降解結合膜分離循環系統,實現了微生物相、產水相及沼氣相在運行方式上的相對獨立,在保持高的生物固體濃度、高的循環攪拌強度和高的固液分離效率下,使有機物尤其是難降解大分子有機物得以有效降解。

本發明得到的外分離全膜法處理環衛站濾出液的方法,各單元步驟緊密結合,能有效地去除環衛站濾出液中的化學需氧量、氮和磷等污染因子,工藝設備可車間加工成一體化設備、運輸方便、工期較短、占地面積小、處理出水水質好,可達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》的要求。

附圖說明

圖1是實施例1的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統的流程圖;

圖2是實施例2的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統的流程圖。

圖中:原水池1、隔油槽2、離子浮選機3、厭氧污泥膨脹床4、厭氧膜分離裝置5、好氧活性污泥反應器6、好氧膜分離裝置7、臭氧催化裝置8、活性炭吸附裝置9、反滲透膜分離裝置10、混合液回流管12、污泥回流管13、沼氣收集單元14。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

實施例1:

如圖1所示,本實施例提供的一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,包括依次連接的重力隔油單元、離子浮選單元、厭氧單元、好氧單元和深度凈化單元,所述重力隔油單元內設有隔油槽2,所述離子浮選單元內設有離子浮選機3;所述厭氧單元包括厭氧污泥膨脹床4和厭氧膜分離裝置5,在厭氧膜分離裝置5和厭氧污泥膨脹床4之間設有混合液回流管12;所述好氧單元包括好氧活性污泥反應器6和好氧膜分離裝置7,在好氧膜分離裝置7和好氧活性污泥反應器6之間設有污泥回流管13;所述深度凈化單元包括臭氧催化裝置8、活性炭吸附裝置9和反滲透膜分離裝置10。

所述隔油槽2的形式為平流式、平行板式或傾斜板式。

所述厭氧膜分離裝置5和好氧膜分離裝置7上均設有外置式管式膜組件。

一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的方法,包括采用上述的外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,濾出液經收集進入原水池1,經泵提升進入隔油槽2進行重力除浮油后,在離子浮選機3中進一步去除乳化油和部分溶解油;除油后的廢水進入厭氧污泥膨脹床4,在此進行顆粒污泥的形成、膨脹、與進水的充分混合及有機物的吸附、傳質和降解;為了提高厭氧污泥膨脹床4中的污泥濃度、促進顆粒污泥的形成、加強攪拌強度、提高反應速率和難降解大分子有機物的去除率,將厭氧污泥膨脹床4的中上部中含有污泥絮體的泥水混合液流入厭氧膜分離裝置5中,并在適當流速的水力剪切力下對含厭氧微生物固體的顆粒混合液進行分離,其中分離得到的混合液經過固液混合液回流管12循環至厭氧污泥膨脹床4,分離的出水進入好氧活性污泥反應器6進行小分子等有機物的好氧分解,同時利用好氧膜分離裝置7對好氧污泥進行分離,其中分離得到的污泥經過污泥回流管13循環至好氧活性污泥反應器6,分離得到的出水進入深度凈化單元,經過臭氧催化裝置8、活性炭吸附裝置9和反滲透膜分離裝置10的處理后,可進行回用。

流程經過深度凈化單元后,反滲透膜分離裝置10的產水能穩定達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》的要求。

實施例2:

如圖2所示,本實施例提供的一種外分離全膜法處理環衛站濾出液的系統,其大體流程與實施例1相同,但在具體使用過程中,為了提高厭氧污泥膨脹床4內的攪拌程度、降低厭氧膜分離裝置5的膜面流速從而延緩膜污染、減小流速對微生物顆粒的水力剪切作用,所述厭氧污泥膨脹床4頂部還連接有沼氣收集單元14。所述厭氧污泥膨脹床4產生的沼氣從頂部排入沼氣收集單元14,然后利用壓縮機將部分沼氣送入厭氧膜分離裝置5的入口,并同混合液一起流經過濾膜,然后經混合液回流管12循環至進入厭氧污泥膨脹床4底部并攪動污泥。當沼氣產量大時可對其進行利用,量小時可設置火炬燃燒裝置將其徹底燃燒分解。

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