[发明专利]超声吹脱‑膜蒸馏技术组合的垃圾渗滤液处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种超声吹脱-膜蒸馏技术组合的垃圾渗滤液处理系统及方法。

背景技术

垃圾渗滤液是指在垃圾卫生填埋过程中形成的一种成分复杂的高浓度有机废水。垃圾渗滤液的组成复杂，COD和氨氮浓度很高，是一种比较难处理的有机废水。垃圾渗滤液主要包括以下几个特点：(1)水质复杂，污染物种类繁多，有机物浓度高；(2)水质、水量变化范围大；(3)氨氮浓度极高，可达几千mg/L；(4)重金属离子含量高、种类多；(5)营养元素比例失调。若垃圾渗滤液不经处理或处理不达标就排入江河湖泊，会严重威胁到水中水生生物的生长与繁殖，并且垃圾渗滤液中的高浓度氨氮排入水体会导致水体严重富营养化，最终导致整个生态系统的破坏。

目前，垃圾渗滤液的处理方法主要有：物化处理、生物处理和土地处理；利用生物法处理垃圾渗滤液存在诸多弊端：(1)渗滤液中氨氮浓度过高，会抑制硝化作用的进行；(2)渗滤液中的重金属对微生物有毒害作用；(3)垃圾渗滤液中营养元素比例失调，为实现较好的生物处理，需向废液中添加额外的药剂(磷酸盐)。而土地处理法处理渗滤液的效果随季节变化较大、处理周期较长。因此，如何利用物化处理方法经济有效地处理垃圾渗滤液已然成为目前废水处理领域亟待解决的问题。

膜蒸馏(MD)是基于气液平衡及传热传质原理的热驱动过程，以微孔疏水膜为介质，在膜两侧蒸汽压差的推动下，进水中的挥发性组分以蒸汽形式透过膜孔，在膜的低温侧冷凝为液态，而非挥发性组分则留在热侧进料液中，从而达到分离并去除污染物的目的。膜蒸馏技术应用于污水处理过程的优点在于：(1)膜蒸馏浓缩过程在常压下进行，设备简单，操作方便；(2)在非挥发性水溶液的膜蒸馏过程中，仅有水蒸气能透过疏水膜孔，因此出水水质好；(3)与反渗透相比，盐浓度以及浓差极化对膜蒸馏影响较小，因此可以处理含有高浓度无机盐的溶液，甚至可以将溶液浓缩到过饱和状态；(4)膜蒸馏工艺设备简单，操作方便，且膜蒸馏具有分离效率高，低结垢倾向，潜在能耗低等优点。

然而，在膜蒸馏运行过程中，热侧的高温以及逐渐上升的pH(pH＞7)，均会导致原料液中的氨氮大量转变为气态氨(NH₃)(pH＞7时，NH₄⁺+OH^-→NH₃·H₂O；并且当pH＞11时，主要以气态氨存在)，NH₃极易通过膜蒸馏疏水膜孔，到达冷侧渗透液，从而降低了膜蒸馏膜分离过程对氨氮的去除率。前人研究发现，膜蒸馏膜分离过程对COD、蛋白质、多糖等污染物的截留率均可达到90％以上，对磷酸盐的截留率甚至高达100％，但氨氮的去除率却只有70％左右。因此，在处理垃圾渗滤液时，先预处理氨氮及挥发性有机污染物，降低废水中的氨氮浓度到一定范围后再利用膜蒸馏膜分离技术进行污染物的截留处理是一种比较经济有效的水处理方法。

超声吹脱法去除氨氮是一种新型、高效的高浓度氨氮废水处理技术，它是在传统的吹脱方法的基础上，引入超声波辐射废水处理技术，将超声波和吹脱技术联用而衍生出来的一种处理氨氮的方法。将超声波和吹脱技术两种方法联用不仅改进了超声波处理废水成本较高的问题，也弥补了传统吹脱技术去除氨氮效果不佳的缺陷。传统吹脱法对氨氮的去除率仅为40％-50％，对于中高浓度的氨氮废水，经传统吹脱法处理后尚不能达标排放；而超声吹脱技术对氨氮的去除率可达70-90％。超声吹脱法在保证氨氮去除效果的同时还能对废水中的有机污染物起到一定的降解作用，整个处理过程不要投加化学药剂，避免对环境造成二次污染，且工艺简单、基建和运行费用低，处理效果稳定。

因此，可考虑将超声吹脱法作为膜蒸馏工艺的预处理方法，先将含高浓度氨氮的垃圾渗滤液通入超声吹脱装置进行预处理，去除大部分氨氮后，再通过膜蒸馏反应器进行非挥发性污染物的截留处理。目前国内未见有公开的超声吹脱与膜蒸馏技术相结合的污水处理方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超声吹脱-膜蒸馏技术组合的垃圾渗滤液处理系统及方法，本发明对高浓度氨氮垃圾渗滤液水中NH4+-N的去除率达到了99％以上，对磷酸盐、蛋白质、多糖、COD的去除率均可达到99％以上，实现了水的高度纯化；且工艺设备简单，处理量可以灵活调整，节省了大量人力，有利于推广应用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：