CN101062820A - 城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理工艺。垃圾渗滤液依次经过混凝预处理、SBR厌氧/好氧处理，出水指标达到“污水综合排放标准(GB8978－1996)”中二级标准。本发明提供了一种混凝剂的制备技术，该混凝剂制备原料来源丰富，价格低廉，并且，成分之一为一种工业废弃物。本发明弥补了现有垃圾渗滤处理工艺复杂、基建设备投资大、运行成本高的不足，并具有“以废治废”的特点，经济效益、社会效益和环境效益明显，极具应用和推广价值。

Description

城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺。

背景技术

目前，在我国乃至全球范围内对城市生活垃圾进行处置的方式仍以卫生填埋为主。随着我国经济的持续快速发展，城市化进程不断加快，城市规模不断扩大，城市人口的增加以及城市人民生活水平逐步提高，城市生活垃圾产量逐年增加，而且垃圾成分也日趋复杂。城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液是垃圾堆埋陈腐发酵后，由于雨水及其它原因而形成的渗出废水。因为垃圾成分复杂，所以形成的渗滤液是一种以有机污染物为主，同时含有多种盐类、重金属离子、有毒化合物的多成分、高色度、生化性极差的高浓度有机废水。

城市垃圾渗滤液成分复杂，污染物浓度高，因此，对垃圾渗滤液进行处理难度大、成本高、工艺复杂。因城市垃圾填埋场垃圾渗滤液处置不当造成严重环境污染的事件，在国内外常有报导。对垃圾渗滤液进行有效处理的工艺和技术的研究，始终是高浓度污水处理技术的研究热点，寻求处理工艺简单、经济、高效的垃圾渗滤液处理工艺和技术，一直是污水处理研究人员致力追求的目标。

目前，垃圾渗滤液的处理技术和工艺主要有生化法、物化法和土地处理系统，实际应用过程中多采用上述技术和工艺的有机组合。

生化法处理技术，通常采用厌氧、好氧或厌氧/好氧结合工艺，处理技术简单，成本很低，但运行周期长。通常垃圾渗滤液BOD/COD很低(一般小于0.1)，难降解有机物和氨氮浓度很高，可生化性极差，特别是其中的盐类、有毒化合物、重金属离子、氨氮等会抑制微生物活性，影响微生物处理性能，因而直接进行生化处理效果不理想。生化法通常适用于经预处理去除大部分有机物后生化性得到改善的垃圾渗滤液处理。

物化法主要包括电磁、高频波处理、光化学氧化、电解氧化、膜过滤(渗透)法、吸附法、混凝法、消毒法、试剂氧化法等。物化法处理周期较短，通常用于预处理或深度处理。电磁、高频波、光设备、电解设备、膜设备一次性投资大，处理规模不易放大。光化学及电解工艺需投加催化剂或助盐，在垃圾渗滤液处理系统中，催化剂或助盐难以回收再利用致使处理成本非常高。膜过滤法应用于垃圾渗滤液，由于高粘稠的渗滤液容易致使膜堵塞，需频繁清洗更换，大大缩短了设备运行寿命。吸附法常采用的吸附剂为活性炭、沸石、阴阳离子吸附剂，这类吸附剂成本高，处理垃圾渗滤液后，几乎不能再生利用，处理成本昂贵。化学试剂氧化也是因为成本高，推广应用受到限制。

土地处理技术具有极强的抗负荷冲击能力，但在夏季、雨季或长期运行，容易对填埋场空气、周边水域造成二次污染，并需预铺设盲沟等设施，而且，具有占用土地多的特点。

截至2006年2月，中国专利信息网公布的关于垃圾渗滤液的处理技术和工艺，大约有40项左右，采用的工艺和技术多为先采用物化法预处理，再用生化法进行处理，最后达标排放。然而纵览这些技术和工艺，仍存在需进一步改进的方面，现有申报的专利技术和工艺中，或技术工艺复杂，设备投资巨大；或在渗滤液处理过程中效率较低，水力滞留时间较长；或需要的吸附材料价格昂贵，污水处理成本高。更为重要的是，这些处理工艺主要以去除有机物、色度为主，对渗滤液中的重金属污染物去除效果欠佳或不考虑。然而我们对垃圾渗滤液的多次监测及近年文献报导表明，随着垃圾成分的复杂多样化，垃圾渗滤液中的重金属含量已经超过污水排放二级标准的数倍乃至数十倍，不采用有针对性的工艺技术有效去除重金属，将对周边环境产生极大的危害。

针对现有技术和工艺中存在的上述诸多限制性因素，我们研究发明了以物化法和生化法相结合，并实现“以废治废”的垃圾渗滤液处理工艺，该工艺首先能够有效去除垃圾渗滤液中的重金属污染物，其次，能够脱氮，防止处理水排放后引起的富营养化，再次对有机污染物去除效率高，同时，处理工艺简单易行，处理时间短，成本低，每吨垃圾渗滤液处理费用不超过6元。

发明内容：

本发明所要解决的问题是提供一种低成本、高效率的垃圾渗滤液的处理方法，以弥补现有垃圾渗滤液处理方法中的不足之处。

1、根据垃圾渗滤液的特点，提供了能高效去除垃圾渗滤液中重金属，并大幅降低有机物浓度的混凝剂的制备技术。

2、提出了投加混凝剂去除重金属和大部分有机污染物的垃圾渗滤液预处理工艺，提高垃圾渗滤液的可生化性。

3、提出混凝沉淀上澄液的空气吹脱氨氮技术，防止处理水受纳水体的富营养化。

4、提出SBR厌氧/好氧处理工艺作为后续处理工艺，实现处理水达标排放。

本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种用于城市生活垃圾填埋场渗滤液预处理的混凝剂，其组成为：30-40％的工业用生石灰(氧化钙)、60-70％的粉煤灰。

粉煤灰是火力发电的燃煤高温燃烧后的残留物。因为煤中含有大量碳粒子，燃烧后的粉煤灰中仍有大量碳残余，且经过高温燃烧后，碳粒子被活化，其结构具有多孔性、表面价键的不饱和性以及存在大量的含氧基团，使其表面有很强的吸附活性。生石灰溶于水后，生成氢氧化钙，有很好的混凝作用。在粉煤灰与生石灰的吸附、混凝协同作用下，垃圾渗滤液中的胶体状污染物、悬浮颗粒污染物以及重金属能被去除。

厌氧/好氧SBR生化处理的特点是间歇曝气，SBR反应器运行周期中的静置搅拌阶段，进行的是厌氧反硝化反应，去除初曝气阶段产生的硝酸态氮，降低再曝气阶段的硝化阻力，有利于氨氮的去处。SBR工艺的特点是，可以根据垃圾渗滤液水质水量的变化，调整曝气、搅拌、沉淀的时间比例，以达到处理工艺的最优化。

本发明对城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理工艺包括以下工序：在垃圾渗滤液中投加混凝剂，通过搅拌或泵回流的方式使其充分反应以去除渗滤液中的重金属和部分有机污染物，经自然沉淀分离后，上澄液经过空气吹脱氨氮，再进行SBR厌氧/好氧处理，出水达标排放或再利用。其具体步骤为：

①将本发明提出的已混合均匀混凝剂按照投加量为100～150g/L(垃圾渗滤液)投加到反应池中；

②用搅拌或泵循环的方式使混凝剂与垃圾渗滤液充分接触，反应时间为90～120min；

③自然沉淀分离后，上澄液进行空气吹脱氨氮。

④再进入SBR反应池进行生化处理。生化处理运行周期及控制参数如下：进水2h，初曝气6～8h，静置搅拌4～6h，再曝气4～6h，沉淀排水1～2h。曝气阶段水中溶解氧控制在2～4mg/L。

经本发明工艺处理后，垃圾渗滤液主要污染物去除效果明显，主要有机污染物及重金属含量完全达到“中华人民共和国国家标准生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)”中二级标准及“中华人民共和国国家标准污水综合排放标准(GB8978-1996)”中二级标准。本发明突出特点是：

1.混凝剂原料中的工业用生石灰来源丰富，价格低廉，而粉煤灰为火力发电厂的工业废弃物；

2.该处理工艺既适用于城市生活垃圾填埋场渗滤液；

3.该处理工艺中的预处理阶段对垃圾渗滤液中主要重金属污染物去除效果明显，消除了影响后续生化处理的诸多不利因素；

4.空气吹脱氨氮能够防止受纳水体富营养化。

5.SBR厌氧/好氧工艺抗负荷冲击能力较强，具有较好的脱氮效果，能够根据水质水量的变化，调整各阶段的运行时间，实现处理效率最优化。

6.工艺简单易行，工艺参数较易控制，运行周期较短。

7.该方法实现了以废治废的目的，充分利用固体废弃物来治理环境污染物，低成本，高性价比，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

8.综合各因素分析本发明处理成本，每吨垃圾渗滤液不超过6元。

本发明各流程具体工艺规范评述如下：

1.所用的生石灰最好为工业用粉末状生石灰。

2.所用的粉煤灰为火力发电厂的废弃物，尽可能选用混有杂质较少的粉煤灰。

3.按本发明所述比例将上述粉煤灰与生石灰均匀混合。

4.按本发明所述的投加量将粉煤灰与生石灰的混合物投加到装有垃圾渗滤液的反应池。

5.用搅拌或者循环泵使混合物均匀分散在垃圾渗滤液中，按本发明所述的工艺参数进行处理。

6.自然沉淀分离后，上澄液进行空气吹脱氨氮。

7.脱除氨氮后，将溶液注入SBR反应池，按本发明所述适宜参数进行生化处理。

具体实施方式：

下面通过实施例，进一步说明本发明的突出特点和显著效果。

实施例1

将取自大连城市生活垃圾填埋场自2002年运营以来持续产生并存储的老化垃圾渗滤液60L注入到反应槽中，按照105g/L(渗滤液)的投加量投加混凝剂，搅拌90min后，静置30min，分析上澄液的水质。该上澄液经空气吹脱氨氮后进入SBR反应器中，通过好氧微生物处理降解废水中的有机物，通过硝化与反硝化细菌脱氮。每个运行周期的各阶段时间分配如下：进水1h，初曝气6h，静置搅拌4h，再曝气4h，沉淀排水2h。反应器中容积负荷控制在0.3～0.5kgCOD_Cr/(m³·d)，曝气阶段的水中溶解氧控制在2～4mg/L。原水及各阶段处理后水质分析如表2所示。监测指标完全达到“中华人民共和国国家标准生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)”中二级排放标准及“中华人民共和国国家标准污水综合排放标准(GB8978-1996)”中二级排放标准。

实施例2

将60L大连市城市生活垃圾填埋场的新鲜垃圾渗滤液注入反应槽，按照135g/L(渗滤液)的投加量投加混凝剂，搅拌120min，静置30min，分析上澄液的水质。上澄液经空气吹脱氨氮后进入SBR反应器中，通过好氧微生物处理降解废水中的有机物，通过硝化与反硝化细菌脱氮。每个运行周期的各阶段时间分配如下：进水1h，初曝气8h，静置搅拌6h，再曝气6h，沉淀排水2h。反应器中容积负荷控制在0.3～0.5kg COD_Cr/(m³·d)，曝气阶段的水中溶解氧控制在2～4mg/L。原水及各处理阶段主要污染物指标分析结果如表3所示。出水监测指标完全达到“中华人民共和国国家标准生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-1997)”中二级排放标准及“中华人民共和国国家标准污水综合排放标准(GB8978-1996)”中二级排放标准。

表1  老化垃圾渗滤液原水及处理水主要监测指标分析结果

                                          单位：mg/L

指标	原水	预处理出水	SBR出水
				CODCr	9000-10000	3000-3100	≤150
BOD5	450-500	1100-1150	≤100
				NH3-N	400-450	50-70	≤20
SS	1800-2000	30	≤20
				色度	1000-1200	25	≤10
Pb	6.10-10.08	0.04-0.75	≤0.70
				Cu	3.33-4.87	0.10-0.35	≤0.10
Zn	1.63-2.81	0.10-0.35	≤0.20
				Cr	3.00-5.18	0.01-0.07	≤0.05
Cd	1.21-2.05	0.05-0.18	≤0.10

注：色度单位为稀释倍数，汞、砷未检出。

表2  新鲜垃圾渗滤液原水及处理水主要监测指标分析结果

                                           单位：mg/L

指标	原水	预处理出水	SBR出水
				CODCr	12000-15000	3300-3400	≤100
BOD5	570-660	1300-1350	≤80
				NH3-N	300-390	50-60	≤20
SS	600-1000	18-20	≤14
				色度	1000	20	≤16
Pb	6.50-10.0	0.75-1.00	≤0.70
				Cu	5.11-7.08	0.01-0.45	≤0.02
Zn	2.22-3.74	0.22-0.35	≤0.20
				Cr	3.20-5.64	0.01-0.08	≤0.05
Cd	1.57-3.72	0.12-0.20	≤0.02

注：色度单位为稀释倍数，汞、砷未检出。

Claims (4)

1.一种城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺，其技术特征为：垃圾渗滤液依次经过混凝去除重金属及部分有机污染物，经自然沉淀沉淀分离，上澄液经空气吹脱氨氮后，再通过SBR厌氧/好氧处理，最后达标排放。

2.一种用于垃圾渗滤液前处理的混凝剂的配制，其重量配比为：工业用生石灰(氧化钙)占30-40％，粉煤灰占60-70％，推荐配比为生石灰∶粉煤灰＝1∶2。

3.权利要求1所述的混凝处理的工艺参数，其特征是：混凝剂与垃圾渗滤液反应时间为90min～120min；混凝剂投加量为100～150g/L(垃圾渗滤液)；SBR处理工艺参数推荐为进水2h，初曝气6-8h，厌氧4-6h，再曝气4-6h，沉淀排水1-2h；曝气溶解氧控制2-4mg/L。

4.根据权利要求1所述的混凝处理方法，其特征是：用搅拌或泵循环的方式，使混凝剂与垃圾渗滤液充分混合；自然沉淀时间快；氮吹脱去除效果明显。

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