CN103626353A - 一种城市生活垃圾渗滤液的处理方法 - Google Patents

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本发明公开了一种垃圾渗滤液处理方法,该方法针对垃圾渗滤液高氨氮、难生物降解的特点,由石灰预处理、气膜酸吸收、高效多级AO生化处理和改性炭吸附技术优化集成开发而成。垃圾渗滤液首先经过泡沫分离,以降低垃圾渗滤液中的油脂及表面活性剂,然后通过加入石灰调节垃圾渗滤液的pH值,使氨氮成游离态,经过微滤、超滤去除胶体大分子有机物质后,进入气膜酸吸收处理从而把垃圾渗滤液高浓度氨氮有效去除,达到满足生化处理的要求,通过高效多级AO生化处理系统,进一步有效去除垃圾渗滤液的总氮、氨氮、COD、BOD等污染物,经过生化处理后垃圾渗滤液中主要含有一些难降解溶解性有机物,本技术采用一种改性炭作为吸附剂,通过逆流多级吸附有效去除垃圾渗滤中的难降解有机物,从而使垃圾渗滤液达到国家排放标准进而排放。

Description

一种城市生活垃圾渗滤液的处理方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域,应用于城市生活垃圾渗滤液中难降解有机物及高浓度氨氮的去除的工艺及实现方法。
背景技术
进入21世纪以来,我国经济快速发展,城市规模不断扩大,城市化进程不断加快,然而,城市生活垃圾产生量也急剧增加。据统计,目前我国城市垃圾年产生量已超过1.4亿吨,且每年以8%~10%的速度增长,人均日产垃圾量已超过1.1kg,仅北京、上海等大城市每天产生的生活垃圾就达2万吨左右。我国已成为世界上垃圾包围城市最严重的国家之一。
垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和降水的淋滤、地表水和地下水浸泡而滤出的污水。垃圾渗滤液成分复杂,不仅含有大量的有机物质,还含有高浓度的氨氮和有毒有害的污染物。并且,随着填埋场使用年限的延长,氨氮的浓度越来越高,有的甚至达到了5000mg/L。过高的氨氮浓度不仅增加了渗滤液生化处理系统的负荷,也导致C/N降低,碳源不足,微生物营养比例的失调,而且产生的高浓度游离氨还会对微生物产生抑制作用,影响生化处理系统稳定有效的运行。
2009年,全国654个设市城市生活垃圾清运量为1.57亿t, 县城及城镇约7000万吨,共计2.2亿吨垃圾 .我国90.5%的生活垃圾通过填埋处理的方式进行处理。垃圾填埋场的垃圾渗滤液是垃圾在长时期的堆放过程中,经过一系列的生物化学反应产生的一种高浓度的污水。其水质特点主要是COD、氨氮、重金属含量高,其COD的浓度一般在6000-10000mg/L。垃圾渗滤液的水质特征:高氨氮、高浓度COD、难降解、水质不稳定、高毒性及恶臭。渗滤液的水质不稳定,随着填埋时间的延长,渗滤液中有机物浓度在逐步降低,但剩余有机物却越来越难降解。氨氮的浓度逐步升高,最后氨氮浓度高于COD浓度。1吨垃圾渗滤液产生的污染相当于100吨生活污水产生的污染。据测算,我国生活垃圾平均每天可产生渗滤液12万吨以上,如果直接排放到环境中对地表水环境、地下水环境将会产生严重的污染,同时威胁到居民的饮用水安全。
2008我国实行新的垃圾渗滤液排放标准,要求垃圾渗滤液必须就地处理达标排放。目前能够达标排放的技术主要是采用反渗透技术,但是该技术处理垃圾渗滤液还是存在很多问题,首先应用过程中产生的浓缩液无法处理,污染物质得不到根本去除而限制了其广泛的应用,其次反渗透膜容易堵塞,膜通量降低很快,需要即时更换,第三,反渗透技术投资运行成本较高,国内反渗透技术处理垃圾渗滤液每吨垃圾渗滤液建设成本8-10万元计算,运行成本平均在50-60元计。
较高的运行及投资成本,使得反渗透技术作为处理垃圾渗滤液唯一能够达标排放的技术,广泛的推广应用还存在局限性。
垃圾渗滤液处理需要解决的关键问题是:(1)垃圾渗滤液高氨氮有效去除,以适应后续生化处理;(2)垃圾渗滤液中难降解有机物的去除及可生化性的提高;(3)生化处理后垃圾渗滤液中溶解性有机物有效去除。针对以上关键技术问题,开发了本技术,经过一年多数据表明,该技术能够达到我国垃圾渗滤液排放要求,同时具有良好的经济性。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种城市生活垃圾渗滤液去除工艺及实现方法。
本发明采用以下技术方案:
一种处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:首先将垃圾渗滤液收集,对与收集的垃圾渗滤液进行稳态气膜吸收、再做多级AO生化处理、改性炭吸附处理实现垃圾渗滤液的达标排放。
其中,稳态气膜吸收系统包垃圾渗滤液预处理及气膜吸收;垃圾渗滤液预处理,是将垃圾渗滤液进行pH调节、微滤后再进行超滤处理;
pH调节采用石灰调节, pH调节大于10以上,微滤系统孔径控制在0.2微米,超滤孔径控制在0.02微米;通过pH值调节可以使垃圾渗滤液中氨氮以游离态形式存在,同时能够去除40%以上的COD及99%的重金属。
气膜吸收系统主要通过硫酸吸收,硫酸采用98%的浓硫酸通过稀释控制在pH1~2,当pH值升高到3~4时,系统中氨氮吸收完毕,气膜吸收系统对氨氮的去除率在99%。多级AO生化处理是由2级或2级以上的AO生化处理构成,其是第一级过滤后出水直接进入下一级,进行反硝化处理,最后一级出水100%~200%回流至第一级进行循环处理;
多级AO生化处理的好氧段内设置生物纤毛填料,生物纤毛填料表层为好氧环境,内层为缺氧环境,外层进行好氧硝化,内层进行缺氧反硝化,形成同步硝化反硝化去除氨氮。
多级AO生化处理时,在缺氧段设置搅拌机,溶解氧控制在0.2mg/L以下,反应时间控制在24h-96h,好氧池溶解氧控制在1.0~2.0mg/L,反应时间控制在24~96h。
在多级AO系统运行过程中通过增加生物酶制剂实现快速启动以及运行过程中对垃圾渗滤液高效去除,其中COD去除60%,TN去除85%以上,BOD5去除90%。
经过多级AO生化处理后的垃圾渗滤液出水进入沉淀池进行泥水分离处理,沉淀池设置剩余污泥排放及污泥回流,污泥回流比控制在50%~100%。
经过生化处理后的垃圾渗滤液采用改性炭吸附处理,将改性碳作为吸附剂对生化处理后的垃圾渗滤液进行逆流多级吸附处理,使垃圾渗滤COD达到100mg/L以下,达到国家排放标准。
改性炭吸附处理时,吸附剂投加采用湿式投加法,可以按照10-30%浓度稀释,吸附剂吸附沉淀后经过砂滤池,砂滤池采用石英砂,石英砂粒径在1-2mm,砂滤池滤速在5-10m/h。
砂滤运行周期为12-24h,采用气水反冲洗,其中气冲洗6-8L/m2s,水冲洗强度12-15L/m2s,反洗时间控制在10-30min。
改性炭吸附处理采用逆流多级吸附,以提高改性炭对垃圾渗滤液中溶解性有机物的去除,吸附时间在1-3h,沉淀时间在0.5-1h,吸附剂为粉状,粒径大于60目。
采用上述方法处理垃圾渗滤液,垃圾渗滤液中高浓度氨氮、难生物降解的有机污染物、重金属等有毒有害物质得到彻底去除,同时实现氨氮的资源回收利用。实现垃圾渗滤液达标排放。
本发明专利具有如下特点:
1、处理结果完全所有要求指标均能够满足国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)要求排放标准;
2、本技术具有良好的经济性,本技术投资成本在3-4万元/t,运行成本在30-40元/t;
3、本技术适应性强,可以适用于新建、改造现有垃圾渗滤液处理系统,从而保证垃圾渗滤液的稳定达标排放;
4、本技术能够实现资源回收,技术在处理高浓度氨氮垃圾渗滤液过程中通过采用硫酸对氨氮的吸收,达到氨氮的资源回收利用,减少了氨氮的二次污染问题;
5、本技术适合于整装设备的开发,产业化程度高;
6、本技术适用性广泛,对于“老龄”、“年轻”垃圾渗滤液均适合。
附图说明
图1是本发明的工作原理图。
具体实施方式
如图1所示:一种垃圾渗滤液的处理方法,英语简称GBA(Gas membrane  +Biology +Adsorption Treatment)。
首先将垃圾渗滤液收集,对于收集的垃圾渗滤液通过石灰调节垃圾渗滤液pH值、气膜酸吸收系统、高效AO生化处理系统、改性炭深度吸附系统,从而达到国家排放标准。
气膜酸吸收系统主要目的是去除垃圾渗滤液中高浓度氨氮以消除氨氮对垃圾渗滤液生化处理的影响,同时气膜酸吸收系统能够有效去除垃圾渗滤液中的重金属污染物,也可以去除部分COD、总磷;
气膜吸附氨氮技术具有很好的去除氨氮效果,氨氮的去除率在98%以上,COD的去除率在40%以上,采用pH调节采用石灰调节, pH调节大于10以上,氨氮以游离态形式存在,经过微滤、超滤处理后进行气膜吸收处理;
高效多级AO生化处理系统主要通过生物作用去除垃圾渗滤液中COD、BOD、氨氮、总氮、总磷等污染物,系统由3级或3级以上的AO系统构成,其只第一级O段出水接进入下一级A段,进行反硝化处理,最后一级出水100%~200%回流至第一级A段进行反硝化处理处理;
多级AO生化处理时的好氧段内设置生物纤毛填料,生物纤毛填料表层为好氧环境,内层为缺氧环境,外层进行好氧硝化,内层进行缺氧反硝化,形成同步硝化反硝化去除氨氮。利用不同空间微生物种群微生物对垃圾渗滤液中难降解有机物、氨氮、总氮进行去除。
多级AO生化处理时,在缺氧段设置搅拌机,溶解氧控制在0.2mg/L以下,反应时间控制在12h-24h,好氧池溶解氧控制在1.0~2.0mg/L,反应时间控制在24~96h。
经过多级AO生化处理后的垃圾渗滤液出水进入沉淀池进行泥水分离处理,沉淀池设置剩余污泥排放及活性污泥回流,污泥回流比控制在50%~100%。
改性炭吸附处理主要是对生化处理过后的垃圾渗滤液进行深度处理,垃圾渗滤液经过反应、沉淀、砂滤处理后排出。主要利用吸附剂对垃圾渗滤液中溶解性有机物进行去除,从而保证垃圾渗滤液的稳定达标排放,COD的去除率在70~80%,出水处理保持在100mg/L以下,色度亦可以去除至无色。
改性炭吸附处理,是将改性碳作为吸附剂进行分阶段吸附处理;将改性碳吸附处理生化处理过程中难降解有机物从而保证垃圾渗滤液达标排放,渗滤液经过反应、沉淀、砂滤处理后排出。改性炭吸附处理时采用逆流多级吸附,从而提高改性炭对垃圾渗滤液中溶解性有机物的去除,吸附时间在1-3h,沉淀时间在0.5-1h,吸附剂为粉状,粒径大于60目,吸附剂投加采用湿式投加法,可以按照10-30%浓度稀释。
吸附沉淀后出水经过砂滤,砂滤池采用石英砂,石英砂粒径在1-2mm,砂滤池滤速在5-10m/h。砂滤运行周期为12-24h,采用气水反冲洗,其中气冲洗6-8L/m2s,水冲洗强度12-15L/m2s,反洗时间控制在10-30min。
本技术处理垃圾渗滤液过程中,在预处理阶段,经过气态膜吸收,使氨氮得到98%以上的高效回收,同时垃圾渗滤液COD可以去除40%以上,垃圾渗滤液中磷、重金属也可以得到有效去除,经过气膜吸收后,在多级生化处理阶段,垃圾渗滤液进入多级AO生化处理系统,经过高效多级AO生化处理后,垃圾渗滤液中的难降解有机物、总氮、BOD进一步去除。多级系统垃圾渗滤液中COD去除率为60%以上,COD出水在600-800mg/L,经过多级AO生化处理后,垃圾渗滤进入改性碳吸附系统,进一步去处垃圾渗滤液中COD及其他难降解有机物,COD保持在100mg/l以下,氨氮在2-4mg/L,BOD低于10mg/L,总氮低于40mg/L,总磷在3mg/L以下,从而实现垃圾渗滤液达标排放。
技术处理效果如下表
污染指标 原水(mg/L) 出水(mg/L) 排放标准(mg/L) 去除率%
COD 4260 70 100 97%
氨氮 3075 1.95 25 99%
TN 3390 9.2 40 99%
总磷 20.58 0.3 3 99%
技术运行成本分析如下表
经济效益分析:
据资料统计2011年,全国654个设市城市生活垃圾清运量为1.57亿t, 县城及城镇约7000万吨,共计2.2亿吨垃圾,按照每吨垃圾产生0.2吨渗滤液计算,则全国每年产生垃圾渗滤液约为4400万吨,平均每天产生12~15万吨垃圾渗滤液。采用GBA技术,投资成本可以节省约60亿元,运行成本每年节约4.4亿元,如果按照每吨垃圾渗滤液COD产生系数:6kg/t氨氮产生系数:0.5kg/t计算,则每年可以减排COD约26.4万吨,氨氮约为2.2万吨。

Claims (8)

1.一种处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:首先将垃圾渗滤液收集,收集的垃圾渗滤液进行稳态气膜吸收、高效多级AO生化处理、最后进行改性炭吸附处理;
   其中,稳态气膜吸收系统包垃圾渗滤液预处理、气膜吸收;垃圾渗滤液预处理,是将垃圾渗滤液中一些油类物质、表面活性剂物质通过泡沫分离进行去除,然后调节pH值、微滤后再进行超滤,使垃圾渗滤液中氨氮以游离形式存在,同时去除垃圾渗滤液中的悬浮物;
   气膜吸收系统主要通过硫酸吸收,硫酸采用98%的浓硫酸,通过稀释控制在pH在1~2,当pH值升高到3~4时,系统中氨氮吸收完毕;
   高效多级AO生化处理是由2级或2级以上的AO生化处理构成,其是第一级过滤后出水直接进入下一级,进行反硝化处理,最后一级出水100%~200%回流至第一级A段进行反硝化处理;
   改性炭吸附处理,是将改性碳作为吸附剂对垃圾渗滤液中难降解有机物进行逆流多级吸附处理。
2.根据权利1所述的垃圾渗滤液处理的方法,其特征是:采用石灰进行垃圾渗滤液预处理,以调节垃圾渗滤液的pH值,pH值控制在10以上,经过沉淀后垃圾渗滤液进入微滤、超滤系统,最后经过气膜吸收系统对垃圾渗滤液的氨氮进行吸收。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液处理方法,其特征是:多级AO生化处理的好氧段内设置生物纤毛填料,生物纤毛填料表层为好氧环境,内层为缺氧环境,外层进行好氧硝化,内层进行缺氧反硝化,形成同步硝化反硝化去除氨氮。
4.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液方法,其特征是:多级AO生化处理时,在缺氧段设置搅拌机,溶解氧控制在0.2mg/L以下,反应时间控制在24h-96h,好氧池溶解氧控制在1.0~2.0mg/L,反应时间控制在24~96h,缺氧池容积与好氧池容积比设置为1:1。
5.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:在高效多级AO系统运行过程中通过增加生物酶制剂实现快速启动以及运行过程中对垃圾渗滤液高效去除,其中COD去除60%,TN去除85%以上,BOD5去除90%。
6. 根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:经过高效多级AO生化处理后的垃圾渗滤液出水进入沉淀池进行泥水分离处理,沉淀池设置剩余污泥排放及污泥回流,污泥回流比控制在50%~100%。
7. 根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:改性炭吸附处理时,吸附剂投加采用湿式投加法,按照10-30%浓度稀释,吸附方式采用逆流多级吸附,吸附剂吸附沉淀后经过砂滤池处理,砂滤池采用石英砂,石英砂粒径在1-2mm,砂滤池滤速在5-10m/h。
8.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的方法,其特征是:砂滤运行周期为12-24h,采用气水反冲洗,其中气冲洗6-8L/m2s,水冲洗强度12-15L/m2s,反洗时间控制在10-30min。
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