CN102285741A - 一种加速新鲜垃圾稳定化的厌氧型渗滤液零排放回灌方法 - Google Patents

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孙晓杰
王敦球
张学洪
孙英杰
徐迪民
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本发明公开了一种加速新鲜垃圾稳定化的厌氧型渗滤液零排放回灌方法。将新鲜垃圾厌氧生物反应器与矿化垃圾自然通风反应器串联，新鲜垃圾反应器产生的渗滤液经矿化垃圾反应器处理后，全部回灌到新鲜垃圾反应器，渗滤液不外排。通过本发明，可以加速新鲜垃圾的稳定化，缩短渗滤液的处理周期，改善渗滤液水质，实现渗滤液零排放，减少回灌过程中的动力消耗。根据计算，渗滤液COD浓度要降到三级标准1000mg/L，只需要2.2年。渗滤液的削减量高达98.3％。

Description

一种加速新鲜垃圾稳定化的厌氧型渗滤液零排放回灌方法
技术领域
本发明涉及一种城市生活垃圾产生的渗滤液经矿化垃圾处理后循环回灌的工艺，特别是一种加速新鲜垃圾稳定化的厌氧型渗滤液零排放回灌方法，属于环保技术领域。
背景技术
20世纪80年代出现的生物反应器填埋技术，以渗滤液回灌为主要措施，强化填埋垃圾中微生物的生物过程，加速垃圾稳定化，在一定程度上解决了传统卫生填埋场存在的垃圾稳定化周期长和渗滤液处理难问题。但是，由于我国城市生活垃圾厨余等可降解有机物含量高，填埋初期新鲜垃圾渗滤液原液回灌工艺存在着一些问题：①有机酸积累，有机污染物长期居高不下；②受厌氧填埋场特性的限制，回灌后的渗滤液氨氮浓度很高；③不能完全消除渗滤液，仍需要进一步处理后才能排放。这些问题严重减缓了新鲜垃圾稳定化速度。因此，如何通过渗滤液的处理来解决新鲜垃圾渗滤液原液回灌工艺存在的问题，有针对性的开发适合我国国情的渗滤液回灌技术，以充分发挥渗滤液回灌的优势，加速新鲜垃圾稳定化，是一个值得研究的课题。
填埋场渗滤液具有水质复杂、水量波动大、有毒有害物质含量高等污染特性。迄今为止，几乎所有的污水处理方法都已用于渗滤液的处理，但大都遇到出水达标困难、处理成本较高、系统稳定性差等问题。因此，渗滤液处理在填埋场日常管理中，已成为世界性的难题。自1995年以来，有研究人员提出了矿化垃圾生物反应床处理填埋场渗滤液的新工艺，具有工艺简单、维护方便、抗冲击负荷性能高、无需曝气和固液分离装置、无污泥产生、使用寿命长等特点。填埋垃圾分布广泛，数量很多，一直没有得到有效的资源化利用。利用矿化垃圾作为生物填料来处理垃圾渗滤液不仅为填埋库区的可持续性填埋提供了可能，而且符合“以废制废”的环保理念。
但是，不管采用何种处理技术，渗滤液问题都受到垃圾稳定化的影响。垃圾稳定化时间越长，渗滤液处理周期就越长。已有的研究表明，垃圾填埋场在自然条件下渗滤液出水COD达到1000mg/L排放标准的时间约12年，氨氮要达到15mg/L排放标准需要的时间更长，也就是说在自然条件下，垃圾的降解是极其缓慢的。而采用原液回灌，渗滤液COD达到1000mg/L排放标准的时间也需要5年以上，并且无法解决氨氮问题；此外，渗滤液水量削减有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种加速新鲜垃圾稳定化、缩短渗滤液处理周期、改善渗滤液水质和实现渗滤液零排放的回灌方法。
本发明是这样实现的：将新鲜垃圾厌氧反应器与矿化垃圾自然通风反应器串联，第一级新鲜垃圾反应器产生的渗滤液进入串联的第二级矿化垃圾自然通风反应器，渗滤液经矿化垃圾处理后循环回灌至新鲜垃圾反应器，渗滤液不外排。新鲜垃圾厌氧反应器处于封闭状态，上部和下部为砾石层，底部出水阀门常关，顶部盖子水封，中间为新鲜垃圾。矿化垃圾自然通风反应器内部设置中央通风管，下部为砾石层，底部出水阀门常开，上部为布水层，顶部不加盖子，处于敞开状态，中间为矿化垃圾。新鲜垃圾厌氧反应器和矿化垃圾自然通风反应器的回灌频率为1次/d，回灌水力负荷在0-10mL/kg垃圾·d，每周向矿化垃圾自然通风反应器加入自来水一次，以模拟降水，每周模拟降水量＝当地当月平均降水量(mm)×反应器横截面积(mm2)/4；新鲜垃圾反应器回灌渗滤液的布水方式采用盲沟回灌，矿化垃圾自然通风反应器的布水方式采用表面喷洒。
本发明根据矿化垃圾处理渗滤液技术和渗滤液回灌技术的优缺点，将新鲜垃圾反应器与矿化垃圾自然通风反应器串联，第一级新鲜垃圾反应器产生的渗滤液进入串联的第二级矿化垃圾反应器，渗滤液经矿化垃圾处理后循环回灌至新鲜垃圾反应器，渗滤液不外排。由于经过矿化，垃圾处理后渗滤液水质有所改善，再回灌到新鲜垃圾中就有望解决越灌越浓的问题。加速垃圾稳定化，缩短垃圾填埋周期，以及渗滤液的处理周期。由于渗滤液不外排，并且通过矿化垃圾处理渗滤液过程中的蒸发作用，使渗滤液的回灌量越来越小，最终实现渗滤液零排放，由于渗滤液反复经过厌氧反硝化和好氧硝化，使渗滤液中的氨氮去除效果非常明显。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明新鲜垃圾厌氧反应器和矿化垃圾自然通风反应器剖面图。
图中标记：1-新鲜垃圾厌氧反应器，2-矿化垃圾自然通风反应器，3-砾石层，4-新鲜垃圾，5-出水阀常关，6-水封，7-矿化垃圾，8-通风管，9-布水层，10-出水阀常开。
具体实施方式
实施例：
如图2所示，将新鲜垃圾厌氧反应器1与矿化垃圾自然通风反应器2串联，第一级新鲜垃圾反应器1产生的渗滤液进入串联的第二级矿化垃圾自然通风反应器2，渗滤液经矿化垃圾处理后循环回灌至新鲜垃圾反应器1，渗滤液不外排。新鲜垃圾厌氧反应器1处于封闭状态，上部和下部为砾石层3，底部出水阀门常关5，顶部盖子水封6，中间为新鲜垃圾4。矿化垃圾自然通风反应器2内部设置中央通风管8，下部为砾石层3，底部出水阀门常开10，上部为布水层9，顶部不加盖子，处于敞开状态，中间为矿化垃圾7。新鲜垃圾厌氧反应器1和矿化垃圾自然通风反应器2的回灌频率为1次/d，回灌水力负荷在0-10mL/kg垃圾·d，每周向矿化垃圾自然通风反应器加入自来水一次，以模拟降水，每周模拟降水量＝当地当月平均降水量(mm)×反应器横截面积(mm2)/4。上海南汇1956～1982年各月平均降水量见表1。新鲜垃圾反应器1回灌渗滤液的布水方式采用盲沟回灌，矿化垃圾自然通风反应器2的布水方式采用表面喷洒。
表1上海南汇1956-1982年各月平均降水量(mm)
  月份   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12
  降水量   44.1   62.3   79.3   103.1   126.2   153   93.2   115.1   173.6   56.7   50.8   42.5
所使用的新鲜垃圾来自上海市某居民小区，该居民小区人口数量10000左右，人口的年龄结构比较合理，居民层次高低兼有，生活水平有一定差异性。
小区的垃圾运先称重，后破包，再用孔径分别为120mm、40mm和8mm的手动筛将垃圾筛分成粒径分别为＞120mm、40～120mm、8～40mm和＜8mm的垃圾。然后对不同粒径的垃圾进行分类(粒径＜8mm的除外)，共分为12类，分别是可生物降解有机物、塑料、纸类(纸、硬纸板及纸箱)、包装物、纺织物、玻璃、铁金属、非铁金属、木块、矿物组分、特殊垃圾和余下物。
所取的垃圾为粒径小于120mm的可生物降解有机物，其中厨余较多，家庭垃圾为主，水果类废物较多，并有较多的植物纤维；对该种垃圾进行的检测数据如表2所示。
表2：新鲜垃圾主要物化性质
  指标名称   含水率(％)   燃烧失重(％)   热灼减度(％)   平均装填密度(湿重kg/m3)
  新鲜垃圾   76.7～78.5   92～94.5   71.4～81.9   850
用于处理渗滤液的矿化垃圾取自老港废弃物处置场，采用10年填埋龄的矿化垃圾，采用8mm手动筛进行筛分，筛下物外观物理性状表现为：少许团聚体和粒状物指可捻碎，砂砾感较强，没有异味，类似土壤。垃圾理化性状如下表3所示。
表3：矿化垃圾主要物化学性质
Figure BSA00000474905000031
Figure BSA00000474905000041
新鲜垃圾反应器与矿化垃圾自然通风反应器，均采用直径为0.3m，高度为1.3m的PVC柱子，反应器下部设置出水口(渗滤液取样口)，中间设置垃圾取样口。
每天将新鲜垃圾产生的渗滤液经矿化垃圾反应器处理后全部回灌，试验过程中平均每10天左右取样一次，每次取渗滤液约100mL，并及时补充等量的来自老港填埋场的渗滤液。
每周向矿化垃圾自然通风反应器加入自来水一次，以模拟降水，每周模拟降水量＝当地当月平均降水量(mm)×反应器横截面积(mm2)/4。
经过一年的运行，新鲜垃圾反应器出水渗滤液COD从开始的100000mg/L降到了试验结束时的30000mg/L；氨氮从4200mg/L降到了2900mg/L，并且到试验结束时累计净产氨氮量为2127mg氨氮/kg垃圾。试验中由于新鲜垃圾反应器出水即矿化垃圾反应器进水，矿化垃圾反应器出水即新鲜垃圾反应器进水，因此，新鲜垃圾反应器累计净产氨氮量与矿化垃圾反应器累计降解氨氮量相当。
根据拟合公式计算，渗滤液COD浓度要降到三级标准1000mg/L，只需要2.2年，远远快于原液回灌的6年。渗滤液氨氮浓度要降到一级标准15mg/L，只需要6年半。本发明在试验期间渗滤液累计净产量为248mL/kg垃圾，渗滤液累计回灌量为505mL/kg垃圾，渗滤液削减量达98.3％，减少了回灌过程中的动力消耗，实现了渗滤液零排放。

Claims (1)

1.一种加速新鲜垃圾稳定化的厌氧型渗滤液零排放回灌方法，其特征在于具体步骤为：将新鲜垃圾厌氧反应器与矿化垃圾自然通风反应器串联，第一级新鲜垃圾反应器产生的渗滤液进入串联的第二级矿化垃圾自然通风反应器，渗滤液经矿化垃圾处理后循环回灌至新鲜垃圾反应器，渗滤液不外排。新鲜垃圾厌氧反应器处于封闭状态，上部和下部为砾石层，底部出水阀门常关，顶部盖子水封，中间为新鲜垃圾；矿化垃圾自然通风反应器内部设置中央通风管，下部为砾石层，底部出水阀门常开，上部为布水层，顶部不加盖子，处于敞开状态，中间为矿化垃圾；新鲜垃圾厌氧反应器和矿化垃圾自然通风反应器的回灌频率为1次/d，回灌水力负荷在0-10mL/kg垃圾·d，每周向矿化垃圾自然通风反应器加入自来水一次，以模拟降水，每周模拟降水量＝当地当月平均降水量(mm)×反应器横截面积(mm2)/4；新鲜垃圾反应器回灌渗滤液的布水方式采用盲沟回灌，矿化垃圾自然通风反应器的布水方式采用表面喷洒。
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