一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法技术

本发明专利技术提供了一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法，涉及污水处理技术领域，解决了垃圾渗滤液生化水中COD和TN不能同时去除的技术问题。包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置和第一泵，所述电化学絮凝装置开设第一溶液出口和第一污泥出口，所述电化学氧化装置开设第一溶液进口；所述第一泵的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口和所述第一溶液进口连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口流出。

Reactor and method for treatment of biochemical effluent from landfill leachate

The invention provides a biochemical effluent treatment reactor and method for landfill leachate, which relates to the technical field of wastewater treatment, and solves the technical problem that COD and TN in biochemical effluent of landfill leachate can not be removed simultaneously. The electrochemical flocculation device comprises an electrochemical flocculation device for adsorbing macromolecular refractory organic matter to form reducing sludge and converting nitrate nitrogen into ammonia nitrogen, an electrochemical oxidation device and a first pump for reacting with the ammonia nitrogen to eliminate the ammonia nitrogen, the electrochemical flocculation device provides a first solution outlet and a first sludge outlet, and the electrochemical flocculation device comprises a first solution outlet and a first sludge outlet The chemical oxidation device provides a first solution inlet; the inlet and outlet of the first pump shall be connected and connected with the first solution outlet and the first solution inlet respectively, and the reduced sludge shall flow out from the first sludge outlet.

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法
本专利技术涉及污水处理
，尤其是涉及一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法。
技术介绍
目前无论是在发达国家还是发展中国家，城市固体废物MSW通常采用填埋的方法进行处理，因为这是一种经济快捷的方法。然而，这些固体废物在填埋过程中经过雨水的淋滤和填埋体系自身的一系列物理、化学及生物作用将会产生一种称为垃圾渗滤液的高浓度有机废水。近年来，国内外学者针对垃圾渗滤液处理进行了大量的研究，如微生物处理方法，膜工艺和高级氧化工艺等。在这些已有的处理工艺中，微生物处理方法由于其经济高效性，因而被认为是最有前景的处理方法而得到广泛推广。但是，由于微生物难以处理大分子抗氧化性有机物(例如腐殖酸和富里酸)并且微生物反应过程中代谢产生的可溶性微生物降解产物与垃圾渗滤液处理过程中其自身毒性上升具有正相关性。同时，由于垃圾渗滤液往往含有高浓度的氨氮，这将严重抑制氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的活性，尤其是对亚硝酸盐氧化细菌的抑制最为明显，正因为如此，微生物处理过程往往使得体系积累高浓度的亚硝酸盐氮，难以实现总氮的去除。因此，经微生物处理工艺处理后的流出物(垃圾渗滤液生化出水)。仍然含有高浓度的化学需氧量COD和总氮TN。这些有害物质如果处置不当，将会对居民的身体健康及生态系统造成严重危害。所以，对于垃圾渗滤液生化出水，仍需要进行进一步深度处理。在过去研发的针对垃圾渗滤液生化出水的处理工艺中，纳滤反渗透工艺由于其良好的反渗透出水水质，而被广泛应用。然而，纳滤反渗透工艺运行过程中将会产生一种危害性更大的称为反渗透浓缩液的高浓度废水。目前针对反渗透浓缩液的处理是将其继续回灌到填埋场中，长期运行不仅会严重危害生物反应器的正常运行，而且其填埋过程会产生严重的环境风险，如病菌滋生等。同时，浓差极化现象和膜堵塞往往导致反渗透膜的使用寿命短，因此，纳滤反渗透工艺通常产生高的运营成本。此外，高级氧化工艺作为一种高效的高浓度废水处理方法，然而，这些高级氧化工艺对pH值的依赖性决定了其难以在工程规模上进行推广。近年来，电化学工艺由于其稳定性，有机物矿化能力强及操作简单而被认为是最有前景的垃圾渗滤液生化出水处理工艺。目前已被证实，利用电絮凝工艺可以实现SS和大分子难降解有机物的去除；利用电化学氧化可实现大分子有机物(如腐殖质)的分解；同时，电化学阴极还原过程可实现一些高价态的无机离子(如六价铬和硝酸盐)的去除。已有国内外学者针对复杂污水的电化学处理进行了研究，Seeger等研究了电絮凝工艺处理垃圾渗滤液，在COD去除方面具有实用性，然而缺点在于电絮凝工艺难以实现氨氮的去除。Fernandes等应用Ti/Pt/PbO2,Ti/Pt/SnO2-Sb2O4阳极电化学氧化处理垃圾渗滤液，获得了较好的COD和氨氮的处理效果，然而缺点在于，出水往往积累高浓度的有效氯，并且氧化过程难以实现硝酸盐的高效去除。在专利技术人之前的研究中，构建了基于铁网极化电极的“DSA+Fe+Cu/Zn”电化学系统，用于强化COD和硝酸盐的去除，结果表明在铁网存在条件下，电化学体系硝酸盐的去除能力显著提升，然而，实现出水有效氯的去除仍然是困难的。此外，国内外学者在电化学系统构建方面(一段式(单一电解槽结构)或多段式(多电解槽结构))也进行了研究，其中，Fernandes等应用电絮凝联合阳极氧化(EC+AO)两段工艺降解垃圾渗滤液，实现了良好的COD去除效果。但是也存在以下问题：(1)与基于DSA阳极(例如：Ti/RuO2,Ti/IrO2或Ti/PbO2)的间接氧化不同，在BDD阳极的阳极氧化过程中，氨氮的去除速率小于COD的去除速率，这与BDD阳极本身的性质有关，因为BDD阳极更倾向于产生羟基自由基，但氨氮的去除主要依赖有效氯的氧化，由于氨氮的去除速率慢，导致总氮的去除效率降低；(2)BDD电极促进硝酸盐积累，这对于总氮的去除是不利的；(3)由于BDD阳极自身昂贵的造价使得其制造应用于实际工程；(4)在EC+AO系统的出水中，有效氯也难以去除。Ding等在单一反应器中同时采用铁和Ti/RuO2-IrO2作为阳极，在单一电解槽中同时实现电化学絮凝和电化学氧化过程，在该体系中，对于垃圾渗滤液生化出水的处理，获得了良好的COD、氨氮和总磷的去除效果。然而，在单一反应器中，硝酸盐则难以高效去除，此外，由于Fe2+与有效氯的反应的动力学常数要远远大于COD与有效氯的反应动力学常数，因此，阳极溶出的Fe2+对于体系的氧化效率的提升将产生阻碍。也正因为如此，单一电解槽的电化学过程对于同时去除复杂废水(尤其是高硝态氮含量废水)的TN和COD是困难的。在已公开的关于垃圾渗滤液电化学处理的相关专利中，专利申请号为201410766657.9的中国专利公开了利用“电化学氧化+协同絮凝”处理垃圾渗滤液，在COD和氨氮去除方面取得了良好效果。然而，对于进水高浓度的硝态氮(硝酸盐氮或亚硝酸盐氮)则难以通单一的电化学氧化实现总氮的高效去除。Li等构建并对比了基于Ti/IrO2-Pt，Ti/RuO2-Pt和Ti/Pt电极的一段式电化学系统处理硝酸盐的性能，Kuang等构建了基于“Ti/IrO2-Pt+铁网+3D穿孔铁阴极”一段式结构的电化学系统强化硝酸盐废水的去除。然而，在Li和Kuang等的研究中，均存在硝酸盐去除的电流效率低的问题(＜10％)，即存在同一电解槽中电化学氧化(直接氧化和间接氧化)对阴极还原的抑制。由于一段式电化学工艺难以克服自身反应器两极作用导致的氧化还原性能的相互削减，因此，通过构建多段电化学工艺以实现不同的电化学过程在提升电流效率方面是必要的。综上，目前电化学工艺的不足主要与电化学氧化过程有关。其一，电化学氧化过程产生的有效氯对于促进COD去除具有积极作用，但是其存在会严重阻碍硝酸盐的阴极还原，这与硝酸盐的阴极还原路径有关。因此，由于COD和硝酸盐的去除相互制约，单纯电化学氧化工艺难以实现COD和TN的同时去除。其二，电化学氧化过程中产生的高浓度有效氯，具有强烈的细胞毒性，但其自然衰减往往需要几周时间，这就导致单纯电化学氧化工艺的出水难以排放到城市污水处理厂进行最终处理。也正是因为如此，电化学工艺难以在垃圾渗滤液生化出水处理领域进行推广，也限制了电化学水处理技术的发展。另外，电极排列方式和电化学反应器物相分离途径对于电化学工艺性能和工艺运营维护的难易也具有一定影响。通常，电极排列方式可分为串联排列和并联排列。与并联排列相比，串联排列在等电流条件下需要提供更高的电势差，将会产生更高的功耗。因此，电极板的并联排列更有利于实现能效的最优化。过去的研究中，Ilhan等应用两个并联电极的批实验反应器电絮凝处理垃圾渗滤液，获得了35％的COD去除率。Veli等应用连续型十四个并联电极的反应器，获得了90％的COD去除率。Fernandes等应用两个并联电极的间歇式反应器，获得了42％的COD去除率。然而之前的研究中，存在以下问题：(1)用作牺牲电极的Fe阳极往往与阴极并联成对出现，这对于Fe阳极的有效利用是不利的；(2)间歇式反应器的排水口一般平行于液面设置，这就使得在泥水分界面由于表面吸着力的存在，泥水分离不彻底，最终导致高的污泥含水率。
技术实现思路
本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，其特征在于，包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置(1)、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置(2)和第一泵(3)，所述电化学絮凝装置(1)开设第一溶液出口(11)和第一污泥出口(12)，所述电化学氧化装置(2)开设第一溶液进口(21)；所述第一泵(3)的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口(11)和所述第一溶液进口(21)连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口(12)流出。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，其特征在于，包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置(1)、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置(2)和第一泵(3)，所述电化学絮凝装置(1)开设第一溶液出口(11)和第一污泥出口(12)，所述电化学氧化装置(2)开设第一溶液进口(21)；所述第一泵(3)的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口(11)和所述第一溶液进口(21)连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口(12)流出。2.根据权利要求1所述的处理反应器，其特征在于，还包括有效氯消除装置(4)、第二泵(5)、第三泵(6)，所述有效氯消除装置(4)开设第二溶液进口(41)和污泥进口(42)，所述电化学氧化装置(2)开设第二溶液出口(22)，所述第二泵(5)的进口和出口分别对应与所述第二溶液出口(22)和所述第二溶液进口(41)连接并连通；所述第三泵(6)的进口和出口分别对应与所述第一污泥出口(12)和所述污泥进口(42)连接并连通。3.根据权利要求2所述的处理反应器，其特征在于，所述电化学絮凝装置(1)和所述电化学氧化装置(2)所述的底部采用圆锥形污泥斗，所述第一溶液出口(11)和所述第二溶液出口(22)均与所述污泥斗的外壁垂直。4.根据权利要求3所述的处理反应器，其特征在于，所述第一溶液出口(11)和所第二溶液出口(22)分别对应距离所述第一污泥出口(12)和所述第二污泥出口(23)的距离与其距对应的所述污...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯传平，邓阳，陈男，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11