CN101054250A - 组合物化+生物菌剂处理垃圾渗滤液技术工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理工艺技术领域，尤其是生活垃圾渗滤液处理工艺技术。其特征为首先在反应池进行组合物化处理，再经添加了生物菌剂的二段水解池和塔式生物滤池循环处理，并将SBR改造成ICAS工序，同时投加生物菌剂提高处理效果，出水前在生物氧化塘中再次投加生物菌剂，在生物氧化塘中设有组合填料，大大提高生物处理效果。沉淀污泥采取回灌填埋，无二次污染(见附图)。本发明工艺克服了已有技术的局限性，确保各段工艺处理效果，而且各工艺段相互配合协同发挥作用，提高了处理效率和稳定性。本工艺流程实施简单，操作管理方便，投资成本少，运营费用低，适宜工程应用，处理后出水各项指标远远低于(GB16889－1997生活垃圾填埋污染控制标准)中的二级排放限值。

Description

组合物化+生物菌剂处理垃圾渗滤液技术工艺

技术领域

本发明涉及污水处理工艺，尤其是生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺，属污水治理科学技术领域。具体来讲，本发明涉及这样一种处理工艺和方法：其采用组合物理化学处理与投加高效生物菌剂生物处理相结合的工艺处理生活垃圾渗滤液。

背景技术

城市生活垃圾渗滤液成分复杂、污染物质浓度高，是进行工艺设计和运行管理较为棘手的一类污染水体，是目前世界公认的主要水体污染源。

在我国渗滤液处理历经时间较晚，大至为三个阶段。八十年代底至九十年代初，渗滤液的处理采用生化(缺氧十好氧)二段工艺，以去除大部份有机污染物质及氮、磷富营养化物质。由于垃圾龄的增长，填埋场“生化体系”的自然运行，渗滤液中碳、氮、磷比例的失调，渗滤液中NH₃-N含量过高，抑制微生物的生长。在第二阶段大多采用“物化(石灰)+吹脱+生化”的组合工艺来处理渗滤液，以解决高浓度NH₃-N对生化工序的影响，在最佳运行条件下可望达到二级排放标准，而实际在第一、二治理阶段均难以达到二级排放标准。而大量的石灰提高了PH值，需酸反调PH值。且石灰操作劳动强度大，管道极易堵塞。现在的渗滤液处理趋于采用“生化+反渗透(RO)”的处理工艺，以达到优质的出水水质标准。但高额的运行费用令人望而生畏。当然，许多的强氧化技术尚处于试验研究阶段，未进行工业化运行，国外的一些成熟技术暂不适合我国的国情。从渗滤液治理技术的三个阶段来看，生化处理在各阶段中占有十分重要的主导地位。因为只有生化处理才可去除渗滤液中可溶性有机污染物质，以及物化不可能去除的物质。因此，采用新的处理工艺流程，先进行物化处理，而后采用高效生物菌剂，提取有效菌属，强化生化效果，提高渗滤液处理总体出水水质标准，降低污染物质总量，是本技术发明与实施的关键所在。

垃圾渗滤液中碳、氮、磷比例严重失调，因此治理垃圾渗滤液的重点是COD和氨氮，采用常规的处理方法难以实现渗滤液的达标排放，目前出现了多种用于对垃圾渗滤液进行处理的工艺和设备。例如在CN1485280A号专利文件中就公开了一种利用浸没燃烧蒸发工艺来填埋场的垃圾渗滤液进行处理工艺，该工艺主要是通过将有机物氧化为CO₂和水、并进行蒸发和浓缩的方式来处理渗滤液；在专利文件CN1440941中公开了利用厌氧分子分解方法来处理垃圾渗滤液的技术，该方法包含预分解步骤、厌氧步骤、分解氧化步骤、吸附步骤、絮凝沉淀步骤及过滤步骤，该方法结合了物理化学处理和生物处理两方面的手段；与此类似，专利文件CN1478737中所公开的垃圾渗滤液处理工艺也采用了物化处理与生物处理相结合的方案，在该工艺中，利用陶瓷膜对经过电解氧化处理的渗滤液进行反渗透处理；在专利CN99124025公开的一种垃圾填埋场渗滤液处理工艺，是将渗滤液以内层回灌方式到已经进行覆土的垃圾填埋区内，利用垃圾层的生物厌氧降解，然后再由浸没式膜生物设备进行好氧降解和膜过滤，然后进行反渗透处理；专利发明CN1544365A公开的是首先采用氨吹脱发，然后进行UBF厌氧生物处理，再经过A-SBR两阶段曝气，处理后的排水水质可达为三级排放限值。

在上述的某些现有处理方法中，尤其是为对氨氮进行处理而采用的方法有加碱吹脱法、氯折点法、离子交换-沸点法和生物法。但是，就目前的技术水平而言，加碱吹脱法由于废水中悬浮物高且处理成本高(20元/M³)而无法获得推广；氯折点法因氨氮含量高、且需大量的氯气和NAOH而使处理成本很高(30元/M³)，而且，所使用的氯气在贮存、运输等方面存在着不安全因素；离子交换-沸点法则仅适用于微量氨氮的深度处理；传统的生物脱氮法利用的是微生物的硝化及反硝化原理，从理论和工程实践上都无法解决诸如溶氧等很多的工艺问题；此外，如果氨氮浓度大于200MG/L，则硝化细菌的活性将受到抑制，从而降低了处理效率。因此，目前的垃圾渗滤液处理技术存在着很多难于逾越的困难。

现有技术中，通常采用活性污泥法和生物膜法来对垃圾渗滤液执行生物处理。活性污泥法(氧化沟、SBR及推流式曝气池)工艺运行较为稳定、成熟，但占地面积较大，动力消耗高，运行管理复杂，污泥培养时间较长，尤其是在工厂检修期间污泥易失活，污水处理再次运行污泥须重新培养。生物膜法有生物转盘、接触氧化及曝气生物滤池，生物转盘和接触氧化均须设置二沉池，增加土地占地面积和处理成本。曝气生物滤池集吸附、氧化及过滤于一体，处理效果好，污泥量少、动力消耗低、出水水质好，是目前水处理的先进工艺，普通曝气生物滤池由于选用玻璃、陶瓷等材料作为滤料，比重大，故在运行中遇到的最大的难题是反冲洗较为困难。在传统的生物处理中过高的氨氮将对微生物产生抑制，故目前很难将垃圾渗滤液处理到一排放标准。当然，RO技术的最后把关，达到了渴望的出水水质，而处理成本令人生畏。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种组合物理化学处理与投加高效生物菌剂生物处理相结合的工艺处理生活垃圾渗滤液。其工艺简单，处理效果好，运行费用低，可使生活垃圾渗滤液远远低于GB16889-1997中的二级排放限值标准。

根据本发明，本申请提出了一种组合物理化学处理与投加高效生物菌剂生物处理相结合的工艺方法，该方法的步骤：首先是在组合物化处理工序中按须投加MP(磷酸镁)、PAFC(聚合氯化铝铁)、PAM(聚丙烯酰胺)，以去除大部分的氨氮和有机污染物质，其特征在于：为后续的两段水解和塔式生物滤池创造微生物生长条件，利于高效生物菌剂中的有效菌属繁殖生长，同时在ICAS工序、氧化塘中也投加生物菌剂，提高生化处理效果。

根据本发明，可在现场配置MP(磷酸镁)，用于生活垃圾渗滤液处理。在组合物化处理工序中首先投加MP(磷酸镁)，其特征在于：向含NH₄ ⁺的渗滤液污水中添加镁盐(氧化镁)和PO₄ ^3-(磷酸)，生成MgNH₄PO₄·6H₂O、俗称鸟粪石这一稳定的化合物，处氨氮效果高，不造成二次污染。

根据本发明，经组合物化处理后的沉淀污泥回灌垃圾填埋场，无需进行污泥脱水。其特征在于：沉淀的化学污泥中的剩余羟基络合物吸附渗滤液中的有机污染物质，在填埋场起到初步的吸附降解作用，减少渗滤液水质负荷。同时，回灌可显著提高垃圾含水率，加快垃圾降解速率和填埋场稳定化进程；缩短填埋场对周围环境影响的时间；减少封场后填埋场的监测、管理费用；增加填埋场土地重新利用的可能性。

根据本发明，将SBR处理工序改成ICAS处理工序。其特征在于：该工艺是一种可连续进水的改良型SBR工艺，运用进水和周期性排水原理，生物氧化作用，硝化和反硝化作用，脱氮除磷，降解有机污染物质，固液分离等均在一个反应区中进行。传统的SBR工艺有进水、反应、沉淀、出水和闲置五个阶段组成，而ICAS工艺由反应、沉淀和滗水三个阶段组成，缩短了处理周期，提高了处理能力，特别是在雨季发挥其特有作用。以ICAS处理工序中的预反应区使高效生物菌剂中的有效菌属适宜生活垃圾渗滤液水质，从而提高处理效果。

根据本发明，在现场由牛奶(面粉)、磷肥、渗滤液、高效生物菌剂按1∶0.01∶5∶0.05的比例通过曝气(发酵)提取有效菌属，投加于二段水解、ICAS、生物氧化塘中。其特征在于：高效生物菌种的定期、定量补充，一改生物处理的传统观念。传统理念认为：在活性污泥处理系统中，微生物的生长处于对数增长期。忽视了水质、水量的冲击负荷及生物相的优化组合和微生物老化、或负增长的普遍现象。特别是在渗滤液处理生物系统中，这一现象尤其突出，造成不良出水水质。高效生物菌种的定期、定量补充，增强了生物量、提高生物活性、替代衰老微生物、优化组合生物相、稳定出水水质。

根据本发明，在生物氧化塘中增设组合填料，提高处理效果。其特征在于：填料的均匀布置为微生物生长提供了良好的场所，微生物在氧化塘的均匀分布，提高了氧化塘生物氧化效果，从而确保稳定的处理效果。

附图说明

1、说明书附图是根据本发明已实施的生活垃圾渗滤液处理系统的工艺流程图；2、执行(GB16889-1997生活垃圾填埋污染控制标准)中的二级排放限值；3、MP(自制磷酸镁)、PAFC(聚合氯化铝铁)、PAM(聚丙烯酰胺)；4、ICAS(断续循环活性污泥法)。

具体实施方式

首先对本发明的基本原理进行讨论。说明书附图可以看出本发明是组合物理化学处理与投加高效生物菌剂生物处理相结合的工艺方法来处理生活垃圾渗滤液，本发明技术的工艺组合依次为调节池、组合物化处理、二段水解、塔式生物滤池、ICAS工序、生物氧化塘。在组合物化中按须投加MP(磷酸镁)、PAFC(聚合氯化铝铁)、PAM(聚丙烯酰胺)，在生化工序投加经提取的高效菌剂。

调节池：

有效容积1.3万立方，调节时间长，调节水质充分，不定时投加万分之一的高效菌剂，以去除一定的异味，减少人的不愉快感觉。

组合物化池：

4.0m×1.0m×1.2m、分四格、4台搅拌机(加药次序：MP-PAC-PAM)、

MP：500-1000PPM(依据进水质调整加药量)

PAC：1100-1800PPM(依据进水质调整加药量)

PAM：3-16PPM(依据水质采用阴离子及非离子)

MP(磷酸镁)是我公司自行开发的一种高效脱氨氮药剂，以去除大部分NH₃-N对后级生化处理中微生物的抑制作用，去除率可达70％以上。作用机理：

向含NH₄ ⁺的渗滤液污水中添加镁盐(氧化镁)和PO₄ ^3-(磷酸)，发生的主要化学反应如下：

Mg²⁺+HPO₄ ^2-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓+H⁺    (1)

Mg²⁺+PO₄ ^3-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓        (2)

Mg²⁺+H₂PO₄ ^-+NH₄ ⁺+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓+2H⁺   (3)

基于上述机理，将H₃PO₄加入到含有MgO的固体粉末中制成一种乳状液，根据反应条件定量投加到渗滤液中，经搅拌，再经重力沉淀或用PAM辅助絮凝，就得到MAP这一稳定的化合物。其化学分子式是MgNH₄PO₄·6H₂O，俗称鸟粪石；它的溶度积为2.5×10^-13，及易进行泥水分离，NH₃-N处理效果好，工艺操作简单。而后，在后序两格中分别投加PAC和PAM，以去除不溶性有机污染物质。

应用MP、PAFC、PAM组合处理城市生活垃圾渗滤液还属首例。通过组合物化处理，以去除大部分的氨氮和有机污染物质，为后续的两段水解和塔式生物滤池创造微生物生长条件，利于高效生物菌剂中的有效菌属繁殖生长。

竖流式沉淀池：

∮＝4.0，H＝5.31，V＝16.67m³，T＝1h

填埋场回灌：

污泥泵100WL20-40-7.5。经沉淀的化学污泥回灌填埋场，利用化学污泥中的乘余羟基络合物吸附渗滤液中的有机污染物质，在填埋场起到初步的吸附降解作用，减少渗滤液水质负荷。同时，回灌可显著提高垃圾含水率，加快垃圾降解速率和填埋场稳定化进程；缩短填埋场对周围环境影响的时间；减少封场后填埋场的监测、管理费用；增加填埋场土地重新利用的可能性。

二段水解池：

10.6m×12.9m×5.5m、2座、设组合填料、V＝1500立方、T＝11.5小时。在该工序中投加高效生物菌剂。高效生物菌剂在水解作用下将大分子的有机污染物质分解成小分子有机物，同时经培养的世代时间较长的反硝化菌的作用使渗滤液中的NO₂、NO₃ ^-转化成CO₂和N₂。其化学反应式为：

6NO₃ ^-+5CH₃OH(有机物)→5CO₂↑+7H₂O+6OH^-+3N₂↑。

硝态氮被还原为N₂，完成脱氮反应。从而达到生物脱氮的要求。由于采用了前置反硝化脱氮工艺，利用进水中的不可被物化处理的可容性有机物作为碳源，所以水解池的碳源补充量较少，节约处理成本。

塔式生物滤池：

∮＝3.5H＝11.3、设蜂窝填料、T＝8～16小时(一班时循环时间8小时)，塔式生物滤池的循环水来源于水解池，利用塔式生物滤池的循环水在水解池产生喘流，促进填料的新陈代谢。

ICAS：

经SBR改造后，尺寸为：22.2m×16.9m×5m，分六格折流循环，V＝1875立方，T＝14小时、SV％＝15～20％，ICAS(断续循环活性污泥法)是在原设计SBR上的改进。该工序生物选择器定为前级的水解、塔式生物滤池和ICAS进水的前两格，活性污泥用回流泵回流。工序操作一改传统的方法：流程上采用好氧—缺氧—好氧的断续循环水流途经，增强抗冲击负荷性；处理周期上采用连续(断续)进水—曝气(搅拌)—搅拌(曝气)—沉淀—排水的灵活变化周期，在雨季发挥其特有的连续处理作用，适宜工作安排；在处理机理上满足了生物降解的同时硝化—反硝化脱氮除磷、有机物去除的要求。

我们认为：在ICAS工序中同时硝化—反硝化的机理占主导地位。同时硝化—反硝化的活性污泥系统为今后简化生物脱氮技术并降低投资提供了可能性。一般认为同时硝化—反硝化有三个主要机理是：①混合形态：由于充氧装置的充氧不均和反应器的构造原因，造成生物反应器形态不均，在反应器内形成缺氧—好氧段，此种情况称为生物反应的大环境，即宏观环境。②菌胶团或生物活性污泥：缺氧—好氧段可在活性污泥菌胶团内部形成，即微观环境。③生物化学作用：在过去几年中，许多新的氮生物化学菌族被鉴定出来，其中包括部分菌种以组团形式对同时硝化—反硝化起作用，包括起反硝化作用的自养硝化菌及起硝化作用的异养菌。由于流程上采用好氧—缺氧—好氧的延时循环水流途经，完全均匀的混合状态并不存在。菌胶团或生物活性污泥内部的溶解氧梯度与生物膜一样，目前也已被广泛认同，使实现同时硝化—反硝化的缺氧—好氧环境可在菌胶团或生物活性污泥内部形成。由于生物化学作用而产生的同时硝化—反硝化更具实质意义，它能使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低碳源条件下的高效脱氮及有机物的高效去除。投加高效生物菌剂、将SBR改造成ICAS提高处理效果，在工程应用尚属首例。

生物氧化塘：

1.5万立方、T≥10天，为自然水体改造而成。生物氧化塘中增设组合填料，提高处理效果。其特征在于：填料的均匀布置为微生物生长提供了良好的场所，微生物在氧化塘的均匀分布，提高了氧化塘生物氧化效果，从而确保稳定的处理效果。

高效生物菌种的定期、定量补充，一改生物处理的传统观念。传统理念认为：在活性污泥处理系统中，微生物的生长处于对数增长期。忽视了水质、水量的冲击负荷及生物相的优化组合和微生物老化、或负增长的普遍现象。特别是在渗滤液处理生物系统中，这一现象尤其突出，造成不良出水水质。高效生物菌种的定期、定量补充，增强了生物量、提高生物活性、替代衰老微生物、优化组合生物相、稳定出水水质。在火烧岗渗滤液处理厂生化系统中，生物相分布均匀，组合优化，生物指示明显。

本发明技术应用于广州市番禺区火烧岗城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理厂。该厂环保投资1200万元。设计处理排放标准仅为三级排放标准，不能为当地地表水体接纳。政府巨资的投入、资金的短缺及施工环境的影响，不可能增设新的渗滤液处理设施。因此：利用现有设施，强化处理效果，运用发明技术、改造传统工艺、实施技术改造、使出水指标远远低于二级排放标准是研究发明的实施内容。下面结合说明书附图对本发明一种示例工艺流程进行讨论，进一步说明本发明工艺。该厂处理渗滤液量250吨/日。

广州市番禺区火烧岗城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理厂老填埋场已封场复绿，新填埋场也运行五年，渗滤液由新老填埋场渗滤液混合组成，原水CODcr、BOD5、NH3-N、色度分别为8000-13000mg/L、200-300mg/L、1500-2000mg/L、2000——3000倍。采用本发明工艺技术，上述出水指标分别为50-150mg/L、15-30mg/L、3.0——7.0mg/L、40-80倍。渗滤液处理厂，经当地环保部门及广州市环境卫生检测中心验收检测，渗滤液处理出水各项指标从原来的三级排放标准提高到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)中的生活垃圾渗滤液排放限值的二级标准。其有机污染物和无机污染物质的去除率＞99％，主要重金属的去除率＞99.4％，大肠杆菌去除率＞99.9％，各项指标远远低于二级排放标准的限值。

Claims (10)

1、一种生活垃圾渗滤液的处理方法，该方法包括步骤：

组合物化+高效生物菌剂处理垃圾渗滤液工艺技术；对渗滤液进行组合物化处理后执行二段水解、ICAS、生物氧化塘处理工艺，在整个生化系统中投加高效生物菌剂。

2、根据权利要求1所述的方法，在组合物化处理工序中按须投加MP(磷酸镁)、PAFC(聚合氯化铝铁)、PAM(聚丙烯酰胺)。

3、根据权利要求1所述的方法，MP(磷酸镁)用于生活垃圾渗滤液处理。

4、根据权利要求1所述的方法，在整个生化系统中投加高效生物菌剂，其特征在于：高效生物菌剂是由光合细菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌、醋酸杆菌等10个属，80多种微生物复合培养而成的多功能有效微生物群。在渗滤液处理中的作用机理是以光合菌群和酵母菌群为主导。

5、根据权利要求1所述的方法，将SBR处理工序改成ICAS处理工序，以ICAS处理工序中的预反应区使高效生物菌剂中的有效菌属适宜生活垃圾渗滤液水质，从而提高处理效果。

6、根据权利要求1所述的方法，在现场由牛奶(面粉)、磷肥、渗滤液、高效生物菌剂按1∶0.01∶5∶0.05的比例通过曝气(发酵)提取有效菌属。

7、根据权利要求1所述的方法，二段水解、ICAS、生物氧化塘投加高效生物菌剂。

8、根据权利要求1所述的方法，经组合物化处理后的沉淀污泥灌垃圾填埋场。沉淀污泥中的乘余羟基络合吸附渗滤液中的有机污染物质。

9、根据权利要求1所述的方法，在生物氧化塘中增设组合填料，提高处理效果。

10、一种用于生活垃圾渗滤液的处理工艺，该工艺包括：渗滤液→调节池→组合物化→竖流式沉淀→二段水解→塔式生物滤池→ICAS→生物氧化塘→达标排放。其特征在于：物化采用有序的组合物化、在整个生化系统中投加高效生物菌剂。

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