公布日：2022.05.27
申請日：2022.02.28
分類(lèi)號：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(kāi)了一種垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統及其方法。所述系統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、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，其他污染物指標符合排放標準，特別適合于氨氮超標而CODCr≤80mg/L的垃圾填埋場(chǎng)的地下水的處理。
權利要求書(shū)
1.一種垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，其特征在于，該處理系統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、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置有催化劑溶液貯罐和催化劑溶液輸送泵，所述電解機的進(jìn)水管上沿著(zhù)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調節池的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔出水口下部設置有回流口，所述回流口通過(guò)管道和回流泵與電解機的進(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的出水口連接且酸洗溶液輸送泵設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調節池、混凝池、助凝池、氣浮池和中間水池，所述氣浮池的上部還設有浮渣出口，所述氣浮池的下部設有清水出口，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調節池、混凝池、助凝池、沉淀池和中間水池，所述沉淀池的頂部設有上清液出口，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、理化調節池、脫水機和污泥池，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有上清液出水口且底部設有濃縮污泥出口，所述上清液出水口與物化凈化裝置中pH調節池的進(jìn)水口連接，所述濃縮污泥出口與理化調節池的進(jìn)口連接，所述理化理化調節池的出口與脫水機的進(jìn)口連接，所述脫水機的出泥口與污泥池連接。
2.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，其特征在于，該處理系統還包括設置在催化電解脫氨氮裝置之前的調節池；所述調節池的出水口與催化電解脫氨氮裝置中電解機的進(jìn)水管通過(guò)提升泵連接。
3.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，其特征在于，所述脫氣塔的頂部還設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.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，其特征在于，所述脫氣塔的底部設有排渣口，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.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，其特征在于，所述混凝池設置有混凝劑加藥裝置和混凝攪拌機；所述助凝池設置有助凝劑加料裝置和助凝攪拌機。
6.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，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.根據權利要求1所述的垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統，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；所述重力濃縮池內包括由上至下的上層的清液區和下層的污泥濃縮區，所述上層的清液區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的出口與理化調節池的進(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，該方法利用權利要求1-7中任意一項所述垃圾填埋場(chǎng)地下水的處理系統且按照如下步驟進(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值調節至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中垃圾填埋場(chǎng)地下水的氯離子濃度控制在100-300mg/L為準；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值調節至9-9.5并經(jīng)氯離子濃度調節至100-300mg/L之后再次泵入電解機中進(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調節池內并將其pH值調節至8-9，之后將調節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進(jìn)行重力濃縮，形成由上至下的上層清液區和下層污泥濃縮區；將上層清液區的液體輸送至物化凈化裝置的pH調節池中進(jìn)一步處理，將下層污泥濃縮區的污泥輸入至理化調節池中并加入理化調理劑進(jìn)行理化調節，再輸送至脫水機內進(jìn)行脫水處理，所述理化調理劑選自石灰、三氯化鐵和聚合氯化鋁中的至少一種。
9.根據權利要求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.根據權利要求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)，需要根據助凝池內形成的礬花的大小和數量判斷沉淀量是否充足，若不足則開(kāi)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)明內容
本發(fā)明的目的在于針對當前垃圾填埋場(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、出水氨氮不達標、運行成本高等缺陷，而提供一種新的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統及其方法，該垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統及其方法將催化電解脫氨氮、物化凈化以及污泥脫水相結合，工藝流程短、占地面積小、投資小、出水水質(zhì)高、運行成本低、對廢水水質(zhì)的適應性強、持續效果好。
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，其中，該處理系統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、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置有催化劑溶液貯罐和催化劑溶液輸送泵，所述電解機的進(jìn)水管上沿著(zhù)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調節池的進(jìn)水口連接，所述脫氣塔出水口下部設置有回流口，所述回流口通過(guò)管道和回流泵與電解機的進(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的出水口連接且酸洗溶液輸送泵設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調節池、混凝池、助凝池、氣浮池和中間水池，所述氣浮池的上部還設有浮渣出口，所述氣浮池的下部設有清水出口，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調節池、混凝池、助凝池、沉淀池和中間水池，所述沉淀池的頂部設有上清液出口，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、理化調節池、脫水機和污泥池，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有上清液出水口且底部設有濃縮污泥出口，所述上清液出水口與物化凈化裝置中pH調節池的進(jìn)水口連接，所述濃縮污泥出口與理化調節池的進(jìn)口連接，所述理化理化調節池的出口與脫水機的進(jìn)口連接，所述脫水機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)地下水的處理系統還包括設置在催化電解脫氨氮裝置之前的調節池；所述調節池的出水口與催化電解脫氨氮裝置中電解機的進(jìn)水管通過(guò)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，所述混凝池設置有混凝劑加藥裝置和混凝攪拌機。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述助凝池設置有助凝劑加料裝置和助凝攪拌機。
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；所述重力濃縮池內包括由上至下的上層的清液區和下層的污泥濃縮區，所述上層的清液區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的出口與所述理化調節池的進(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值調節至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中垃圾填埋場(chǎng)地下水的氯離子濃度控制在100-300mg/L為準；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值調節至9-9.5并經(jīng)氯離子濃度調節至100-300mg/L之后再次泵入電解機中進(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調節池內并將其pH值調節至8-9，之后將調節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進(jìn)行重力濃縮，形成由上至下的上層清液區和下層污泥濃縮區；將上層清液區的液體輸送至物化凈化裝置的pH調節池中進(jìn)一步處理，將下層污泥濃縮區的污泥輸入至理化調節池中并加入理化調理劑進(jìn)行理化調節，再輸送至脫水機內進(jìn)行脫水處理，所述理化調理劑選自石灰、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)，需要根據助凝池內形成的礬花的大小和數量判斷沉淀量是否充足，若不足則開(kāi)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)明與現有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)勢：
(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)的地下水系統及其處理方法對垃圾填埋場(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，其他指標達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)表1的Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標準，因此，已經(jīng)將垃圾填埋場(chǎng)的地下水轉變成了可以循環(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(lèi)的生長(cháng)，全面改善和提升水質(zhì)，同時(shí)能作為工農業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)用水。
(2)工藝流程簡(jiǎn)單、運行簡(jiǎn)單
采用本發(fā)明提供的系統及其方法對垃圾填埋場(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，建筑構筑物更少，操作運行更簡(jiǎn)單。
(3)從源頭上根除氮磷污染
當前，現有的污水廠(chǎng)執行的《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)表1中污水的排放標準是氨氮≤5mg/L，總氮≤15mg/L，總磷≤0.5mg/L，大量的氮、磷隨著(zhù)污水處理廠(chǎng)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(chǎng)的排放水是江河、湖泊水體中氮磷的主要來(lái)源之一，水體中的氮磷日積月累，導致氮磷嚴重超標，造成江河、湖泊水體的富營(yíng)養化，致使我國主要湖泊的藍藻年復一年的爆發(fā)。為了根治藍藻，我國投入了大量財力、人力、物力，但收效不高。采用本發(fā)明的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理系統及其方法對垃圾填埋場(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)節省十分之九以上的土地面積
目前，國內外采用活性污泥法建設的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理廠(chǎng)對垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理時(shí)，多數停留時(shí)間在62小時(shí)以上，占地面積大。采用本發(fā)明提供的系統及其方法對垃圾填埋場(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有傳統裝置的十分之一，占地面積小，可以大量節省土地資源。
(5)運行成本低
采用本發(fā)明提供的系統及其方法對垃圾填埋場(chǎng)的地下水進(jìn)行處理的運行成本較現有的垃圾填埋場(chǎng)的地下水處理廠(chǎng)的運行成本低得多，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，這些設備都是定型設備，主要設備都在工廠(chǎng)生產(chǎn)，采用這些設備建設水處理廠(chǎng)時(shí)，只要將這些定型設備在污水處理廠(chǎng)進(jìn)行裝配，無(wú)需大量建設構筑物，所以，廢水處理廠(chǎng)的建設周期較傳統建廠(chǎng)的建設工期將縮短一半以上，建設施工周期短。
（發(fā)明人：羅依依;孔玲芬;黃藝武）
