CN102515438B - 一种垃圾渗滤液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液处理工艺，属于高浓度有机废水处理领域，该处理工艺包括了预处理、厌氧处理、好氧处理、水生生物塘处理、污泥处理等步骤，本发明操作简单、经济效果及处理效果显著，实现了高浓度有机废水中COD、总氮、总磷，重金属离子的有效去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗滤液处理工艺，属于高浓度有机废水处理领域。
背景技术
近年来，随着我国工业化和城市化进程的加快，城市垃圾也增长迅速。目前国内垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧。从理论上讲，垃圾堆肥是一种非常好的垃圾资源化方式。从整个城市的净化、绿化和美化的角度出发，有机肥在城市的绿化和农田的基本建设中地位日益重要。从经济的角度看，堆肥的生产过程就是将生活垃圾化废为宝的过程，堆肥产品支持了农业生产。但垃圾堆肥生产和推广应用存在许多问题，而且堆肥生产的成本较高。现在，在世界各国的垃圾处理方式中，焚烧综合处理所占比例越来越大，也是当今最先进的实现垃圾无害化和无量化的处置方法。垃圾焚烧装置大多集中在发达国家，这一方面与国家工业科学技术水平、经济实力有关，另一方面也与垃圾的组成成分有关。通过焚烧，将垃圾中的大量潜在可利用能源回收利用，同时，将原有固体废物的体积减少到5%左右。另外，彻底杀灭垃圾中的病原菌，达到解毒、除害的目的。但是，进行焚烧处理，一方面需要较高的设备投资；另一方面该城市的生活垃圾热值不高，需要添加燃料助燃，运行费用十分昂贵；此外，还需要投资建设不能燃烧的部分垃圾和焚烧残渣的卫生填埋场地。因此，基建总投资和运行费用都将高于卫生填埋。卫生填埋是城市垃圾处理必不可少的最终处理手段，是现阶段我国垃圾处理的重要方法。它具有适应性广、操作简单、垃圾消纳量大、运行费用低等特点。在垃圾卫生填埋过程中会产生一定数量的高浓度有机废水，即垃圾渗滤液，其产生主要来自以下几个方面：大气降水，垃圾中原来含有的水分，垃圾填埋过程中由于微生物的代谢活动所产生的水分。垃圾渗滤液具有BOD、COD、氨氮浓度高，水质水量变化范围大及微生物营养元素比例失调等特点。另外垃圾渗滤液中还含有卤代芳烃、重金属和病毒等污染物质，是一种成分非常复杂的有机废水，也是世界公认的最难处理的有机废水之一。所以若不加以处理而直接排放，将给当地水体环境造成严重污染，对周边人群的身体健康产生严重威胁。目前，垃圾渗滤液的处理是我国填埋场建设和管理的薄弱环节之一，国家又制定了生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008），规定垃圾渗滤液须处理达标方能排放。但目前为止，垃圾渗滤液多采用回灌方式处理。回灌的处理方式是利用垃圾填埋场中的微生物进行初步降解，并不能有效地去除垃圾渗滤液中的污染物质；并且有可能因为不断地循环回灌，使渗滤液中的水分不断蒸发，使得渗滤液的浓度越来越大。同时，适合我国国情、符合“高效、低耗”处理标准的处理工艺尚处于研发阶段。因此探索适合我国经济发展水平的垃圾渗滤液处理工艺对垃圾填埋场的建设实现现代化和标准化具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于针对现有处理工艺不能达到国家污水排放标准的缺点，提供一种垃圾渗滤液的处理工艺，可实现对垃圾渗滤液的深度处理，达到国家标准排放的要求。
为了实现本发明的技术目的，本发明的技术方案为：
（1）预处理：来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入初沉淀池进行沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后通入调节池停留5-10天，进行水质和水量的调节，此步骤不但起到均匀水质的作用，还可为雨季或处理系统的检修维护起到缓冲的作用。
（2）厌氧处理：将垃圾渗滤液用泵从调节池抽入配水池中，再经由配水池配水进入上流式厌氧污泥床（UASB）反应器中进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气进入集气室并由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，含有少量污泥的污水从反应器上部排出。采用UASB厌氧反应器，污水经过均匀布水进入反应器底部，污泥絮体在上升水流和气泡的作用下处于悬浮状态，反应器底部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体；在反应器的上部进行泥、水、气的三相分离；污泥部分回流到污泥区，沼气可以收集利用，上清液溢流外排。
（3）好氧处理：将上述厌氧处理后的污水送入好氧反应池中进行处理，停留时间为24h。好氧处理分为硝化和反硝化两个阶段，在好氧条件下利用硝化细菌将氮化物转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐还原为气态氮；经过好氧处理的泥水混合物进行沉淀分离，上清液由反应池上部排出，沉淀的污泥部分回流到好氧反应池中继续进行好氧处理，另外一部分污泥排入污泥浓缩池。好氧处理中采用垃圾渗滤液自带的微生物进行处理，但由于自带的微生物自发培养需要较长的时间，若时间上不允许也可采用投加当地生活污水处理厂的活性污泥的方式。
（4）经过好氧处理沉淀后的上清液进入水生植物塘处理，然后经消毒处理，去除其中的有害病菌后外排。
（5）污泥处理：将厌氧及好氧处理的污泥送入污泥浓缩池内，经过沉淀和浓缩，得到的上清液回流到调节池循环处理，浓缩的污泥经过脱水处理后运至填埋场进行填埋处理，脱水处理可采用板框压滤机或履带式压滤机将污泥脱水至含水率为80%的干污泥。
本发明中配水池中的CODcr为1000-2000mg/L，若原水浓度过高应进行稀释；pH值控制在6-8，否则应采用盐酸或氢氧化钠进行中和，进入厌氧反应器的污泥浓度控制在2000-3000mg/L，温度控制在20-30℃。
本发明中所述好氧反应池为氧化沟或带有曝气功能的反应池或氧化沟，好氧反应时间为24h，氧化反应池中污泥浓度为1200-1500mg/L，反应池中溶氧量为5-7mg/L。
本发明中所述在好氧反应池中添加活性污泥，促进好氧反应，根据处理工艺的启动时间，灵活采用部分投加或全部投加当地运行良好的生活污水处理厂的活性污泥的方式。
本发明中所述水生植物塘由一个以上的水池组成，在塘中污水依次流过强耐污植物、中等耐污植物和弱耐污植物。强耐污植物为凤眼莲（水葫芦）、绿萍等漂浮植物和水浮莲等浮叶植物；中等耐污植物为芦苇、水葱、菖蒲等挺水植物；弱耐污植物为茨藻金鱼藻等沉水植物，经过好氧处理的上清液均匀地流经栽种三类植物的水池进行处理。这是本发明中的独特之处，也是最重要的内容之一。由于垃圾渗滤液属于高浓度的有机废水，经过厌氧及好氧处理后，渗滤液中的有机物浓度虽然大幅降低，但仍然较高，无法达到排放要求；而这些有机物同时也是某些植物生长的营养物质；利用水生植物的生命活动将垃圾渗滤液
中残留的有机物转化为植物生长的营养物质，达到进一步去除污染物质的目的。
本发明中所述消毒处理为臭氧消毒。
本发明中所述污泥浓缩池排出的浓缩上清液采用常规先氧化还原后混凝沉淀的方法处理后再回流至调节池。经过厌氧及好氧处理，渗滤液中的有机物浓度大幅降低，但其中含有的盐及重金属离子等有害物质并不能得到有效地固定，若将上清液直接回流，必将造成处理设施中的垃圾渗滤液中的盐及重金属离子等有害物质的浓度逐渐增大，对活性污泥微生物产生毒害作用。因此对污泥浓缩上清液采用氧化还原、混凝沉淀的方法处理后再回流至调节池，使其中的盐和重金属得到完全固定，可避免了上清液回流带来的弊端。
本发明的优点在于：
1、本发明所述的处理工艺可充分利用地形地势及处理构筑物垂直方向的合理布置实现渗滤液的自流；除了厌氧及好氧处理过程中需要一定的动力之外，其他处理单元均不需耗费太多电力；
2、本发明的整个处理过程均是利用微生物及植物的生命活动来处理污染物，无需耗费其他材料；水生植物塘中的植物根据长势定时采割，就近于填埋场填埋处置；
3、本发明的处理设施可就近建于填埋场垃圾渗滤液收集池附近，利于污泥的就近填埋处置，节省管道建设的投资，同时也避免对其他地区的污染；
4、本发明实现了CODcr、BOD5、N及P等污染物质的有效降解；
5、本发明的整个处理系统运行操作简单，经济效果及处理效果显著；
6、本发明可推广至其他高浓度有机废水的的处理。
附图说明
图1是本发明垃圾渗滤液处理工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本垃圾渗滤液处理工艺，具体操作如下：
（1）将来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入初沉淀池进行沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后污水进入调节池停留5天，进行水质和水量的调节。
（2）将垃圾渗滤液用泵从调节池抽入配水池中，再经由配水池配水进入上流式厌氧污泥床（UASB）反应器进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气经由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，含有少量污泥的污水从反应器上部排出。配水池中的CODcr为1000mg/L，pH值为6，进入厌氧反应器的污泥浓度为2000mg/L，反应温度为25℃。
（3）将上述厌氧处理后的污水送入氧化沟中进行处理，氧化沟分为串联的三格，停留24h。好氧处理分为硝化和反硝化两个阶段。在好氧条件下利用硝化细菌将氮化物转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐还原为气态氮。经过好氧处理的泥水混合物进入二沉池进行沉淀分离，上清液由反应池上部排出，沉淀的污泥部分回流到氧化沟继续进行好氧处理，另外一部分污泥排入污泥浓缩池。氧化沟的启动采用部分投加活性污泥的方式，即投加来自运行良好的生活污水处理厂的活性污泥，使污泥浓度达到800 mg/L，再进行间歇曝气培养，最终使氧化沟的污泥浓度控制在1200mg/L；这样的培养方式可充分利用垃圾渗滤液中原有的微生物，使培养出来的污泥对水质变化具有较强的耐冲击能力。氧化沟的曝气采用转刷曝气机，使沟内污水的溶解氧保持在5mg/L为宜。
（4）经过好氧处理后的上清液进入水生植物塘处理，水生植物塘分为A塘、B塘和C塘，在A塘种植强耐污植物--水葫芦、绿萍和水浮莲；在B塘种植中等耐污植物--芦苇、水葱和菖蒲；在C塘种植弱耐污植物--茨藻金鱼藻，经过好氧处理的上清液均匀地流经A、B和C水池进行处理，然后经臭氧消毒后外排。
（5）将厌氧及好氧处理的污泥送入污泥浓缩池内，经过沉淀和浓缩，得到的污泥浓缩上清液经氧化还原及混凝处理后回流到调节池循环处理，浓缩的污泥采用板框压滤机进行脱水处理后，含水率约为80%，运至填埋场进行填埋处理。（见图1）
（6）处理出水水质技术指标与生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）排放限值的比较情况见表1。从表1可见本发明的处理出水各项水质指标均优于国家标准。
表1 处理出水水质技术指标与标准排放限值的比较
| 序号 | 污染物 | 排放限值（GB16889-2008） | 技术指标 |
| 1 | 色度（稀释倍数） | 40 | 8 |
| 2 | 化学需氧量（CODcr）（mg/L） | 100 | 21.16 |
| 3 | 生化需氧量（BOD5）（mg/L） | 30 | 8.39 |
| 4 | 悬浮物（mg/L） | 30 | 4.72 |
| 5 | 总氮（mg/L） | 40 | 18.30 |
| 6 | 氨氮（mg/L） | 25 | 10.46 |
| 7 | 总磷（mg/L） | 3 | 0.39 |
| 8 | 粪大肠菌群数（个/L） | 10000 | 未检出 |
实施例2：本垃圾渗滤液处理工艺，具体操作如下：
（1）将来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入初沉淀池进行沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后污水进入调节池停留10天，进行水质和水量的调节。
（2）将垃圾渗滤液用泵从调节池抽入配水池中，再经由配水池配水进入上流式厌氧污泥床（UASB）反应器进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气经由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，含有少量污泥的污水从反应器上部排出。配水池中的CODcr为 2000mg/L，pH为8，进入厌氧反应器UASB的污泥浓度控制在3000mg/L，温度控制在30℃。
（3）将上述厌氧处理后的污水送入带曝气的反应池中进行处理，停留24h。好氧处理分为硝化和反硝化两个阶段，在好氧条件下利用硝化细菌将氮化物转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐还原为气态氮。经过好氧处理的泥水混合物进入二沉池进行沉淀分离，上清液由反应池上部排出，沉淀的污泥部分回流到氧化沟继续进行好氧处理，另外一部分污泥排入污泥浓缩池。反应池中的污泥全部来自于运行良好的生活污水处理厂的活性污泥，这样可以大大缩短反应池的启动时间；最终使反应池中的污泥浓度控制在1500mg/L。该反应池的曝气采用压缩空气微孔曝气，使沟内污水的溶解氧保持在7mg/L为宜。
（4）经过好氧处理后的上清液进入水生植物塘处理，水生植物塘依次种植强耐污植物--绿萍和水浮莲，中等耐污植物--芦苇和菖蒲，弱耐污植物--茨藻金鱼藻，经过好氧处理的上清液均匀地流经三种类型植物进行处理，然后经臭氧消毒后外排。
（5）将厌氧及好氧处理的污泥送入污泥浓缩池内，经过沉淀和浓缩，得到的污泥浓缩上清液经氧化还原及混凝处理后回流到调节池循环处理，浓缩的污泥采用履带式压滤机进行脱水处理后，含水率约为80%，运至填埋场进行填埋处理。
（6）处理出水水质技术指标与生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）排放限值的比较情况见表2。从表2可见本发明的处理出水各项水质指标均优于国家标准。
表2 处理出水水质技术指标与标准排放限值的比较
| 序号 | 污染物 | 排放限值（GB16889-2008） | 技术指标 |
| 1 | 色度（稀释倍数） | 40 | 8 |
| 2 | 化学需氧量（CODcr）（mg/L） | 100 | 19.9 |
| 3 | 生化需氧量（BOD5）（mg/L） | 30 | 7.6 |
| 4 | 悬浮物（mg/L） | 30 | 4.2 |
| 5 | 总氮（mg/L） | 40 | 18.1 |
| 6 | 氨氮（mg/L） | 25 | 9.98 |
| 7 | 总磷（mg/L） | 3 | 0.28 |
| 8 | 粪大肠菌群数（个/L） | 10000 | 未检出 |
实施例3：本垃圾渗滤液处理工艺，具体操作如下：
（1）将来自填埋场的垃圾渗滤液收集后进入初沉淀池进行沉淀，使其中的杂质和污泥大部分被沉淀下来，然后污水进入调节池停留8天，进行水质和水量的调节。
（2）将垃圾渗滤液用泵从调节池抽入配水池中，再经由配水池配水进入上流式厌氧污泥床（UASB）反应器进行厌氧反应，产生的沼气、污水和污泥通过厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气经由集气室排出，含有污泥的污水进入沉降区，沉降性能良好的污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，含有少量污泥的污水从反应器上部排出。配水池中的CODcr为 1500mg/L，pH为7，进入厌氧反应器UASB的污泥浓度控制在2500mg/L，温度控制在20℃。
（3）将上述厌氧处理后的污水送入氧化沟中进行处理，停留24h。好氧处理分为硝化和反硝化两个阶段，在好氧条件下利用硝化细菌将氮化物转化为硝酸盐，然后在缺氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐还原为气态氮。经过好氧处理的泥水混合物进入二沉池进行沉淀分离，上清液由反应池上部排出，沉淀的污泥部分回流到氧化沟继续进行好氧处理，另外一部分污泥排入污泥浓缩池。反应池中的污泥部分来自于运行良好的生活污水处理厂的活性污泥，最终使反应池中的污泥浓度控制在1400mg/L，该氧化沟内污水的溶解氧保持在6mg/L为宜。
（4）经过好氧处理后的上清液进入水生植物塘处理，水生植物塘依次种植强耐污植物--绿萍和水浮莲，中等耐污植物--芦苇和菖蒲，弱耐污植物--茨藻金鱼藻，经过好氧处理的上清液均匀地流经三种类型植物进行处理，然后经臭氧消毒后外排。
（5）将厌氧及好氧处理的污泥送入污泥浓缩池内，经过沉淀和浓缩，得到的污泥浓缩上清液经氧化还原及混凝处理后回流到调节池循环处理，浓缩的污泥采用板框压滤机进行脱水处理后，含水率约为80%，运至填埋场进行填埋处理。
（6）处理出水水质技术指标与生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）排放限值的比较情况见表3。从表3可见本发明的处理出水各项水质指标均优于国家标准。
表3 处理出水水质技术指标与标准排放限值的比较
| 序号 | 污染物 | 排放限值（GB16889-2008） | 技术指标 |
| 1 | 色度（稀释倍数） | 40 | 8 |
| 2 | 化学需氧量（CODcr）（mg/L） | 100 | 20.4 |
| 3 | 生化需氧量（BOD5）（mg/L） | 30 | 8.09 |
| 4 | 悬浮物（mg/L） | 30 | 4.51 |
| 5 | 总氮（mg/L） | 40 | 18.41 |
| 6 | 氨氮（mg/L） | 25 | 10.2 |
| 7 | 总磷（mg/L） | 3 | 0.32 |
| 8 | 粪大肠菌群数（个/L） | 10000 | 未检出 |
Claims (4)
1.一种垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于按如下步骤进行：
（1）垃圾渗滤液进入初沉池进行沉淀，然后进入调节池进行水质和水量的调节，调节时间为5-10天；
（2）将垃圾渗滤液用泵从调节池抽入配水池，再经由配水池配水进入上流式厌氧污泥床反应器中进行厌氧处理，产生的沼气、污水与污泥通过厌氧反应器上部的三相分离器分离，沼气进入集气室，污泥沉降至厌氧反应器的污泥床，污水从反应器上部排出；
（3）将厌氧处理后的污水送入好氧反应池中进行处理，经过好氧处理后的污水进行沉淀分离，上清液由沉淀池排出，沉淀的污泥部分回流到好氧反应池中继续进行好氧处理，另外一部分污泥排入污泥浓缩池；
（4）经过好氧处理沉淀后的上清液进入水生植物塘进行处理，然后经消毒处理后外排；
（5）将厌氧和好氧处理后的污泥送入污泥浓缩池内，经过沉淀和浓缩，得到的浓缩上清液经处理后回流到调节池循环处理，浓缩的污泥经过脱水处理后运至垃圾填埋场处理；
其中所述配水池中CODcr为1000-2000mg/L， pH值为6-8，进入厌氧反应器的污泥浓度为2000-3000mg/L，反应温度为20-30℃；
所述好氧反应池为氧化沟，好氧反应时间为24h，氧化反应池中污泥浓度为1200-1500mg/L，反应池中溶氧量为5-7mg/L；
所述水生植物塘由一个以上的小塘组成，在塘中污水依次流过强耐污植物、中等耐污植物和弱耐污植物。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：在好氧反应池中添加活性污泥。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：消毒处理为臭氧消毒。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于：由污泥浓缩池排出的浓缩上清液采用先氧化还原后混凝沉淀的方法处理后再回流至调节池。
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