CN101700949B - 垃圾渗滤液净化工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是垃圾填埋处理中对出现的垃圾渗滤液实施净化和环保排放的工艺处理方法。本垃圾渗滤液净化工艺方法包括依次衔接的综合预处理段、生物处理段和物理化学处理段。本技术方案将综合预处理段、生物处理段和物理化学处理段有机的结合，省去了膜过滤处理步骤，使之成为垃圾渗滤液净化处理和确实实现环保排放的一完整工艺技术方案。本技术方案还具有工艺简单、易于控制操作、造价成本和运行费用低的技术特点。

Description

垃圾渗滤液净化工艺方法

技术领域

本发明专利申请涉及的是垃圾填埋处理中对出现的垃圾渗滤液实施净化和环保排放的工艺处理方法。

背景技术

面对数量越来越庞大、混杂类别和成份也越来越复杂的城市生活垃圾，实施无害化和环保排放处理一直是科技人员们的追求目标。特别是采用垃圾填埋处理方法中，所产生的垃圾渗滤液是污染环境、破坏生态的又一大杀手，已引起国内外的广泛重视，并为此开展了垃圾渗滤液净化处理技术，虽取得了一定的成效，但仍有很多技术问题仍亟待解决。

垃圾渗滤液成份是极其复杂的，特别是胶体物质多，随着时间的延长，填埋场垃圾渗滤液变化就更为复杂化，特别难以降解，这也给净化处理带来了极大的困难。目前，国际上针对垃圾渗滤液的处理方法主要采用物理化学法-生物法-膜过滤相结合的处理方法。如日本采用的是生物处理和物理化学法相结合的处理方法，欧美一些国家采用有膜过滤和SBR法相结合的处理方法等等，但处理效果存在着不理想、效果不稳定等实际情况。

生物处理方法净化垃圾渗滤液，从理论上讲具有运行费用相对较低、处理效率高、无二次污染等优点，但实际的排放效果却很难达到渗滤液净化排放标准要求，正因垃圾渗滤液中高浓度的NH3-N导致C/N过低，磷元素缺乏，不能满足BOD∶N∶P＝100∶5∶1的微生物营养需求，因此对浓度高、成份复杂的垃圾渗滤液来说，生物处理法的应用受到相当程度的限制。

物理化学处理技术更适合于BOD₅/COD_cr比值较低的垃圾渗滤液处理，对于难以用生物处理方法净化处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果，但是仅以物理化学方法处理垃圾渗滤液也很难达到处理排放标准，并存在工艺步骤复杂、处理运行费用高的实际问题，因此单以物理化学净化法不适于净化处理量大的垃圾渗滤液。

生物处理方法和物理化学处理方法相结合作为膜过滤处理的前期处理步骤，这一垃圾填埋场渗滤液处理综合工艺方法的处理结果表明，虽然这一整套组合工艺方法的前期步骤对BOD₅和NH4+-N的去除率均超过90％，但对COD的去除率仅能达到75％左右，其排放水的COD仍然接近1500mg/L，超出1000mg/L三级排放标准；另外，由于容易降解的有机物被去除，使后续工艺的反硝化过程面临碳源不足的技术问题。而采用膜过滤处理方法对预处理步骤要求严格，如果预处理方法不当或者预处理效果不好，则对过滤膜的损害极其严重，需要频繁对膜处理设备进行清洗和维护，以至要经常更换，这对整体运行造成极大的障碍，无形中加大了运行费用，更为重要的是膜过滤处理存在无法解决的二次污染技术难题。据知，国内已建成且正在运行的城市垃圾渗滤液处理工程中，普遍存在运行费用偏高的问题，其中采用含膜过滤技术的工程，其运行费用就更加高昂，约折合人民币30元/m³以上。

我们在试验分析垃圾渗滤液后可知，在填埋初期垃圾渗滤液只是高浓度的有机污水，治理起来是比较容易的，其中含有高浓度的易生物降解的挥发性有机物BOD/COD比值约0.6以上，是适宜采用生物方法进行净化处理的，随着垃圾场填埋龄的增加，垃圾渗滤液中有机物浓度降低，难生物降解的物质增加，垃圾渗滤液中BOD/COD的比值发生了很大的变化，这时的垃圾渗滤液为最难处理的有机污水。由于垃圾渗滤液的上述特性，使得现有任何一种工艺方法单独或简单的组合应用均不能达到理想的处理效果，所以研究设计一套行之有效的垃圾渗滤综合处理法就显得尤为重要。

发明内容

本发明专利申请的发明目的在于避开现有的组合工艺方法中必采用膜过滤处理步骤的设置，从而克服了净化处理过程中产生二次污染的技术问题，提供一种投资和运行费用低、易于实现标准排放要求的垃圾渗滤液净化工艺方法。

本发明专利申请的发明目的还在于针对生物处理方法的特点设置与生物处理方法有效的结合而达到对垃圾渗滤液高效净化处理的垃圾渗滤液净化工艺方法。

本发明专利申请公开的垃圾渗滤液净化工艺方法技术方案，其技术方案为：一种垃圾渗滤液净化工艺方法，该方法包括有依次衔接的综合预处理段、生物处理段和物理化学处理段，其特征在于：

①、综合预处理段：积蓄垃圾渗滤液经初步的拦截和沉淀杂物净化处理后实施内电解氧化分解反应，内电解反应池中加入酸、铁屑，在垃圾渗滤液的pH值达到3-4的条件下进行曝气反应；氧化分解反应后的垃圾渗滤液需将pH值调整至7-8，投加凝絮剂送入一级旋流固液分离净化器固液分离；一级旋流固液分离净化器输出的净化渗滤液送入脱氨氮处理段；

②、生物处理段是综合预处理段的后续处理工艺段，包括有上流式厌氧生物反应器UASB和间歇式活性污泥法反应净化器SBR；脱氨氮后的渗滤液在送入UASB反应器之前，调整其pH值至7-8；经UASB反应器处理后的渗滤液进入SBR反应净化器，以活性污泥及微生物为核心去除COD_cr、BOD₅、氨氮有机污染物，输出的净化渗滤液至物理化学处理段。

本发明专利申请提出的垃圾渗滤液净化工艺方法技术方案，针对生物处理段的特性对前期处理过程——综合预处理段进行全新的设计，使本综合预处理段与生物处理段有机的前后衔接起来，对成份和特性极其复杂的垃圾渗滤液进行有效净化处理，实践表明，垃圾渗滤液通过综合预处理段，其化学需氧量CODcr浓度从原值下降85％以上，生化需氧量BOD₅浓度从原值下降84％以上，氨氮浓度从原值下降88％以上，悬浮物SS可降至30mg/L以下，还有色度、菌类、磷酸盐和重金属的含量都大幅度的降低，从而为生物处理段创造极为有利的前提条件；经生物处理阶段，使综合预处理段的净化渗滤液的CODcr浓度再下降94％以上，BOD₅浓度再下降97％以上，氨氮浓度也同时明显下降；在此之后附加物理化学处理方法，其最终排出液就易于达到垃圾渗滤液处理排放浓度限制执行的国家GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》标准。本技术方案采用综合预处理段和生物处理段的有效结合，省去了投资和运行费用高昂的膜过滤处理工艺方法，在整套处理工艺方法中不会形成二次污染，其整体技术方案具有工艺组成简单、投资成本、运行费用低、易于控制操作的优点。

附图说明

附图为本发明专利中请的垃圾渗滤液净化工艺方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明专利申请的垃圾渗滤液净化工艺方法主体由依次衔接的综合预处理阶段、生物处理阶段和物理化学处理阶段组成。

如附图所示，其中的综合预处理段包括有隔栅池、均衡调节池、缓冲池、内电解反应池、石灰调节池、—级旋流固液分离净化器、曝气脱氮池、吹脱塔和酸调节池。垃圾填埋场建造的垃圾渗滤液储存池收集垃圾渗滤液，在进入均衡调节池的入口处设置隔栅池，用于拦截和去除体积较大的悬浮、漂浮物，再流入均衡调节池。在均衡调节池内伴有一定的鼓风曝气，起到均衡水质和去除部分有机物的作用，从而保证进入下一步的垃圾渗滤液的污染物浓度达到设计值；经均衡调节池后的垃圾渗滤液进入缓冲池，用泵打入内电解反应池，内电解反应池加废酸、废铁屑、碳粒或焦碳粒，将池内垃圾渗滤液pH值调整达到3-4，同时进行曝气，使其最佳的水气比为1∶15。在内电解反应池的酸性条件下，铁屑在氧气中发生氧化还原反应，反应过程为：

Fe-2e→Fe²⁺O₂+4e→2O^2-

Fe²⁺粒子，和氧气形成新生原子态的氧[O]，并与H结合形成的-OH，这两种粒子都具有极强的絮凝、氧化能力，可将垃圾渗滤液中的有机物氧化，从而改变原来的性质，从水中析出，同时形成的Fe²⁺和后续OH^-结合生成不溶物Fe(OH)₂，它所具备的极强的絮凝、吸附能力，可以吸附水中溶解状态的有机物，达到大幅度降低水中CODcr和BOD₅目的。经内电解反应后的垃圾渗液液的pH值约为5，其中的金属以离子态存在，大部分有机物已被氧化，改变了原有性质，一部分从水中析出，以不溶物悬浮于水中，一部分被气体吹出，从而使COD和BOD₅的浓度大幅度降低。为了内电解反应后的垃圾渗滤液中的悬浮物和金属离子迅速分离出来，加入石灰浆，或者是由废弃的电石渣替代石灰浆，以降低运行成本，在石灰调节池中将pH值调至9左右，并最好采用曝气混合法充分反应约30分钟，使垃圾渗滤液中的金属离子生成氢氧化物析出、沉淀，同时反应所生成的Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、Al(OH)₃的细微结晶体都具有极强的吸附能力，它们能大量的吸附废水中溶解态有机物，从而进一步降低废水中COD和BOD₅含量。将石灰调节池的固液混合物计量泵入一级旋流固液分离净化器，同时在该旋流固液分离净化器的入口管路上定量加入助凝剂聚内烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺溶液的进入口的是促进完成絮凝作用，使细小絮状物形成大的矾花，絮凝体便在加速旋流及重力作用下分离、沉降、形成动态吸附、污泥浓缩和过滤状态，使颗粒、絮凝物与水体充分分离，污水沿切线进入圆桶形旋流固液分离净化器后，固体颗粒及污泥沉降后由下部定期排放自流进入污泥池，净化的渗滤液由净化器上部排出，自流进入脱氨氮处理段。经过内电解反应、石灰调节和旋流固液分离净化处理后，垃圾渗滤液中悬浮物、胶体态、絮态物和部分溶解状态的污染物已被大部分去除。根据实验表明，垃圾渗滤液经上述工艺步骤处理后，其SS出水浓度约30mg/L，PH≈9。所述的脱氨氮处理段在本实施例中最好由曝气脱氮池和吹脱塔组成，其中曝气脱氮池的设置可以有效的减轻吹脱塔的运行负荷，以保证氨氮整体去除效率。在曝气脱氮池中，加入碱，如氢氧化钠调节pH值至不小于11，其后泵送至吹脱塔，在碱性条件下，经高效吹脱塔吹脱NH₃，废气进入废气吸收塔处理，经高效吹脱后NH₃-N的含量降低约80～90％。经上述处理后，由于经吹脱除NH3后的净化渗滤液的pH≈9，是不适宜进行生物厌氧法处理的，只有在酸调节池内先把pH值调整至7～8，方可进行生物处理段处理，即由UASB反应器和SBR反应净化器工艺处理。

生物处理段主要包括有上流式厌氧生物反应器UASB和间歇式活性污泥法反应净化器SBR，经综合预处理段的前期处理为生物处理段打下了高效净化的基础。UASB反应器的上部设置气、液、固三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区，综合预处理段的净化渗滤液由底部流入UASB反应器，应保持30-35℃的工作水温，水流由下至上流至反应器顶部处理排出输送至SBR反应器，垃圾渗滤液在沉淀区进行固液分离，沉淀物降至污泥床区，使得污泥床始终保持较高的污泥浓度和生物活性；该上流式厌氧污泥床在UASB反应器中拥有大量高效颗粒化的厌氧污泥，使本UASB反应器保持高活性和良好沉淀性能的厌氧微生物，大大提高了COD去除率，减小了后续处理段的处理负荷。SBR反应器是一种间歇式活性污泥法反应净化器，该反应净化器中处理流程由进水、反应、沉淀、排水、待机五个基本过程组成，按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，该技术工艺方法又称为序批式活性污泥法。其工作原理是：SBR反应器在运行时为间歇式运行，可以根据水质的不同、液量不同调整运行工况，达到不同运行要求，更重要的是，当地方排放标准提高时，可对污水处理工程简单的改扩建，相应增加SBR反应净化器的数量即可。

经生物处理段后的净化渗滤液输送至物理化学处理段，对经过实质性净化处理的垃圾渗滤液再进一步采用过滤、消毒等净化手段，再一次降低COD、BOD、SS的含量，使之达到最终排放技术标准的要求。如附图所示，在本实施例中，其物理化学处理段主要包括有沉淀、消毒、旋流固液分离、过滤，也可采用旋流固液分离、沉淀、消毒、过滤的工艺过程。经二次混凝和旋流固液分离净化器去除有机物及悬浮物，进一步降低COD、BOD的含量。即在进入二级旋流固液分离净化器时投加絮凝剂和助凝剂，其絮凝剂可选用硫酸亚铁、石灰、碱式氧化铝，最好选用聚合氯化铝PAC，其助凝剂最好选用聚丙烯酰胺PAM。或经二级旋流固液分离后，净化渗滤液于沉淀池中沉淀，沉淀后入消毒池消毒，于消毒池投加二氧化氯消毒剂进行消毒，消毒后进入中间池，经泵送至多介质过滤器中过滤和吸附处理，最终确保达标排放。

经上述多段处理后的垃圾渗滤液各项污染物检测，可完全达到垃圾渗沥液处理排放浓度限制执行GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的标准。

各主要处理阶段一些污染物浓度变化(实测数据表)：

Claims (4)

1.一种垃圾渗滤液净化工艺方法，该方法包括有依次衔接的综合预处理段、生物处理段和物理化学处理段，其特征在于：

①、综合预处理段：积蓄垃圾渗滤液经初步的拦截和沉淀杂物净化处理后实施内电解氧化分解反应，内电解反应池中加入酸、铁屑，在垃圾渗滤液的pH值达到3-4的条件下进行曝气反应；氧化分解反应后的垃圾渗滤液需将pH值调整至7-8，投加凝絮剂送入一级旋流固液分离净化器固液分离；一级旋流固液分离净化器输出的净化渗滤液送入脱氨氮处理段，所述的脱氨氮处理段包括有曝气脱氮池和吹脱塔组成，曝气脱氮池中加碱调节pH值至不小于11，其后泵送至吹脱塔，在碱性条件下，经高效吹脱塔吹脱NH₃；

②、生物处理段是综合预处理段的后续处理工艺段，包括有上流式厌氧生物反应器UASB和间歇式活性污泥法反应净化器SBR；脱氨氮后的渗滤液在送入UASB反应器之前，调整其pH值至7-8；经UASB反应器处理后的渗滤液进入SBR反应净化器，以活性污泥及微生物为核心去除COD_Cr、BOD₅、氨氮有机污染物，输出的净化渗滤液至物理化学处理段。

2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液净化工艺方法，其特征在于脱氨氮处理段后将pH值调整至7～8后，进行生物处理段。

3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液净化工艺方法，其特征在于内电解反应所进行曝气反应，其水气比为1∶15。

4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液净化工艺方法，其特征在于物理化学处理段包括有沉淀、消毒、旋流固液分离、过滤，或者是经旋流固液分离、沉淀、消毒、过滤的工艺流程。

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