CN103880245B - 一种垃圾渗滤液的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾渗滤液处理方法，包括以下步骤：将垃圾渗滤液收集后，进行高效溶气气浮；向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理；将调碱后的垃圾渗滤液，进行氨氮分子筛分离并通过加入酸形成铵盐回收氨氮；将氨氮回收后的垃圾渗滤液进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；将经过生化处理后垃圾渗滤液进行多级逆流吸附后，达标排放。运用本发明的技术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，实现氨氮的资源回收利用，实现垃圾渗滤液达标排放。

Description

一种垃圾渗滤液的处理方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾渗滤液的处理方法，属于垃圾处理领域，应用于城市生活垃圾渗滤液处理。

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。

2012年，全国654个设市城市生活垃圾清运量为1.57亿吨，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。垃圾渗滤液危害比较大，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100～120万吨以上，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年，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，导致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10～12万元计算，运行成本平均在60～70元每吨。采用反渗透技术处理垃圾渗滤液成本过高使得该技术广泛应用还受到了限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种垃圾渗滤液的处理方法，是主要针对有毒有害难生物降解垃圾渗滤液通过技术集成开发的一套工艺技术，可以使垃圾渗滤液彻底实现无害化处理。

垃圾渗滤液处理关键技术问题：如何去除垃圾渗滤液高浓度氨氮，以适应后续生化处理？如何去除垃圾渗滤液中有毒有害物质对生物的抑制？如何有效提高生化处理对污染物的去除效率？如何有效去除生化处理后难生物降解物质？

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种垃圾渗滤液处理方法，包括以下步骤：

（1）将垃圾渗滤液收集后，进行高效溶气气浮；

（2）向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理；

（3）将调碱后的垃圾渗滤液，进行氨氮分子筛分离，并通过加入酸形成铵盐回收氨氮；

（4）将氨氮回收后的垃圾渗滤液进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；

（5）将经过生化处理后垃圾渗滤液进行多级逆流吸附后，达标排放。

高效溶气气浮处理是通过高效溶气气浮机实现的，高效溶气气浮机是常规的废水处理装置，本发明可用市面上出售的高效溶气气浮机。

本发明主要的技术单元由高效溶气气浮技术、石灰预处理技术、氨氮分子筛分离器以及氨氮吸收系统组成。采用氨氮分子筛技术回收去除垃圾渗滤中的氨氮，同时实现有毒有害物质的去除，可以降低类似重金属等物质对后续生物处理的抑制。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤（2）中调碱处理后的垃圾渗滤液的PH值大于10。使垃圾渗滤液中氨氮以游离态的形式存在，同时可以有效去除垃圾渗滤液中的有机物及重金属。

进一步，所述步骤（3）中氨氮分离时，向垃圾渗滤液中加入臭氧。在氨氮分子筛分离器中向垃圾渗滤液中通入臭氧，氧化垃圾渗滤液中难生物降解有机物，提高垃圾渗滤液的可生化性。

进一步，所述步骤（3）中回收氨氮时，加入的酸为硫酸或盐酸。采用酸吸收的方法去除垃圾渗滤液中的高浓度氨氮，形成铵盐进行回收。从而消除氨氮对后续生物的抑制影响。吸收酸可以采用硫酸，也可以采用盐酸。

进一步，所述步骤（4）中生化处理是在兼氧条件下进行的，其溶解氧为1.5mg/L。

进一步，所述步骤（4）中生化处理采用陶瓷板过滤出水。

进一步，所述步骤（5）中多级逆流吸附采用的吸附剂为煤质活性炭类的改性碳。

进一步，所述步骤（5）中多级逆流吸附采用陶瓷板过滤出水。

本发明首先将垃圾渗滤液收集至调节池，经过高效溶气气浮有效去除垃圾渗滤液表面活性剂、油类以及悬浮物，从而保证后续处理稳定运行。经过气浮处理后垃圾渗滤液采用熟石灰进行调碱处理（PH值大于10），使得垃圾渗滤液中的氨氮以游离态的形式存在，同时可以去除约40%的COD以及98%以上的重金属。调碱后的垃圾渗滤液进入氨氮分子筛分离器，去除垃圾渗滤液中悬浮杂质以及胶体有机物质，同时进行氨氮分子筛分离及通过酸回收氨氮形成铵盐进入回收处理系统。针对如何提高垃圾渗滤生化处理效率的问题，本技术采用纳米生物反应器进行垃圾渗滤液生化处理。在纳米生物反应器中通过水力循环，形成缺氧及好氧状态，实现垃圾渗滤液中有机物、氮、磷的有效去除。纳米生物反应器关键运行参数是溶解氧的控制，溶解氧通常控制在1.5mg/L。纳米生物反应器系统采用纳米陶瓷板过滤出水，一方面保证处理出水效果，另一方面可以极大提高系统的污泥浓度，提高垃圾渗滤液污染物去除效果。纳米生物反应器系统维持在缺氧状态，可以有效防止生化系统的活性污泥膨胀，系统整体能耗较低。针对垃圾渗滤液生化后难生物降解物质的去除，本技术采用多级吸附纳米分离器技术单元。本技术采用高效的吸附剂对垃圾渗滤液中难生物降解的有机物进行吸附去除。采用的吸附剂属于煤质活性炭类改性碳，是一种大孔性含碳物质，是一种煤没有得到充分干馏或活化的吸附剂，与活性炭相比，其比表面积较小，强度较高，具有微孔、中孔和大孔，正是由于能够吸附大分子有机物这一特征决定了其在垃圾渗滤液处理中会得到广泛使用。该种吸附剂具有中孔发达的特征，能够有效吸附垃圾渗滤液中大分子的腐植酸、富里酸等难生物降解有机物，同时低廉的价格也为改性碳应用提供了有利的条件。吸附剂可以也可以根据垃圾渗滤液的实际情况采用活性炭或者其他吸附剂。多级吸附纳米分离器集成了多级逆流吸附与纳米陶瓷板过滤技术。改性碳吸附剂投加采用湿式投加法，可以按照10～30%浓度投加，经过逆流吸附处理后，垃圾渗滤液出水采用纳米陶瓷板过滤出水。通过多级逆流吸附，可以提高改性碳的利用率，降低改性碳用量，从而降低了垃圾渗滤液的处理成本。经过吸附处理后垃圾渗滤液可以稳定达标排放。

本发明的有益效果是：运用本发明的技术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，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》（GB16889—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6～7万元/t,运行成本在40～45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为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示：一种垃圾渗滤液的处理方法，包括以下步骤：

首先将垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液收集于调节池中，垃圾渗滤液通过高效溶气气浮、熟石灰调节pH值及氨氮分子筛分离器、纳米生物反应器及多级吸附纳米分离器处理后达到国家排放标准。

高效溶气气浮主要是去除垃圾渗滤中的油类、表面活性剂、悬浮物，为后续处理提供保障；经过高效溶气气浮后垃圾渗滤液进入pH值调节池，主要是通过投加熟石灰来调节垃圾渗滤液的pH值，使垃圾渗滤的pH值在11以上，垃圾渗滤液中的氨氮98%以游离氨的形态存在，通过熟石灰调节垃圾渗滤液的pH值还可以有效去除垃圾渗滤液中的COD、总磷和重金属。COD的去除率约为40%，重金属的去除率在98%以上。

垃圾渗滤液经过熟石灰调节pH值后通过纳米陶瓷板过滤出水，可以有效保证垃圾渗滤液中经过调碱产生的悬浮物去除，同时可以去除垃圾渗滤液中部分大分子的有机物，防止其对后续膜吸收工艺的影响。

垃圾渗滤液经过pH值调节后，采用泵输送至酸吸收氨氮工艺单元。酸吸收氨氮过程是将膜和普通吸收/解吸相结合而出现的一种新型膜过程，它是使用微孔膜将气、液两相分隔开来，利用膜孔提供气、液两相间实现传质的场所，使用疏水性微孔膜和化学吸收液(如HCl或H₂SO₄等)处理并回收垃圾渗滤液中的氨氮。试验表明经过膜吸收后，垃圾渗滤液中的氨氮可以达到98%以上的去除。

经过酸吸收后的垃圾渗滤液进入纳米生物反应器工艺单元。在纳米生物反应器中利用缺氧及好氧条件下实现垃圾渗滤液的生物处理。系统溶解氧控制在1.5mg/L左右。兼性条件有助于垃圾渗滤液中难生物降解有机物水解酸化作用下转变成容易生物降解的有机物，同时实现反硝化脱氮的功能。低溶解氧也可以降低生物处理的能耗，降低垃圾渗滤液处理运行成本。出水采用纳米陶瓷板过滤器出水可以保证处理水质。

经过纳米生物反应器工艺处理后的垃圾渗滤液进入到多级吸附纳米分离器。为了提高改性碳吸附剂的利用效率，降低吸附剂的用量，本技术采用逆流改性碳吸附工艺。即新鲜的吸附剂投加到最后一级首先与经过前面吸附处理后低浓度的垃圾渗滤液接触进行吸附反应，然后再与上一级的垃圾渗滤液接触反应，实现垃圾渗滤液流向与吸附剂流向相反。逆流吸附可以节约1/2～1/3的吸附剂用量。经过多级逆流吸附后垃圾渗滤液中的有机物得到极大的去除，垃圾渗滤液各项指标都能够达到国家的排放标准要求。

实施例1

将垃圾填埋场的垃圾渗滤液在调节池中收集后，进行高效溶气气浮；向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理，调节到PH为11，碱渣返回垃圾填埋场；将调碱后的垃圾渗滤液送入氨氮分子筛分离器，在去除垃圾渗滤液中悬浮杂质以及胶体有机物质后，进行氨氮分子筛分离并通过加入硫酸形成硫酸铵回收氨氮；将氨氮回收后的垃圾渗滤液进入纳米生物反应器进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；将经过生化处理后垃圾渗滤液采用改性碳进行多级逆流吸附后，达标排放。

实施例2

将垃圾填埋场的垃圾渗滤液在调节池中收集后，进行高效溶气气浮；向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理，调节到PH为12，碱渣返回垃圾填埋场；将调碱后的垃圾渗滤液送入氨氮分子筛分离器，在去除垃圾渗滤液中悬浮杂质以及胶体有机物质后，进行氨氮分子筛分离并通过加入硫酸形成硫酸铵回收氨氮；将氨氮回收后的垃圾渗滤液进入纳米生物反应器进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；将经过生化处理后垃圾渗滤液采用改性碳进行多级逆流吸附后，达标排放。

实施例3

将垃圾填埋场的垃圾渗滤液在调节池中收集后，进行高效溶气气浮；向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理，调节到PH为13，碱渣返回垃圾填埋场；将调碱后的垃圾渗滤液送入氨氮分子筛分离器，在去除垃圾渗滤液中悬浮杂质以及胶体有机物质后，进行氨氮分子筛分离并通过加入盐酸形成氯化铵回收氨氮；将氨氮回收后的垃圾渗滤液进入纳米生物反应器进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；将经过生化处理后垃圾渗滤液采用改性碳进行多级逆流吸附后，达标排放。

按照上述方法步骤，本发明经过日处理2吨的中试试验运行，运行时间为一年，处理效果如表1所示。

本发明在广东省东莞市东城牛山污水处理厂建成了处理规模为1.2t/d的示范工程，从2011年3月到2012年9月，进行了长达18个月的现场实验。经过东莞市环境监测站7个月连续监测，处理后垃圾渗滤液出水能够达到我国垃圾渗滤液排放标准要求（《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》）。

表1技术处理效果

注：上表为试验过程中的平均值。

本技术运行成本分析如下表2所示。

表2技术处理效果

由表1、表2中数据可见：本发明对垃圾渗滤液的处理效果好，而且其成本低于现有技术中方案。

按照我国平均每天产生100万吨垃圾渗滤液计算，采用反渗透技术处理投资成本近1200亿元，每年处理成本将近300亿元。采用本发明的垃圾渗滤液处理技术，投资成本约在700亿元，较采用反渗透技术可以节省近500亿元，运行成本每年约160亿元，较反渗透技术节约近140亿元。技术每年可以减排COD约250万吨，氨氮约为23万吨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将垃圾渗滤液收集后，进行高效溶气气浮；

(2)向经过气浮处理后垃圾渗滤液中加入熟石灰进行调碱处理；

(3)将调碱后的垃圾渗滤液，进行氨氮分子筛分离，并通过加入酸形成铵盐回收氨氮；

(4)将氨氮回收后的垃圾渗滤液进行生化处理，去除垃圾渗滤液中的有机物、氮、磷；其中，所述生化处理采用陶瓷板过滤出水，且是在兼氧条件下进行的，其溶解氧为1.5mg/L；

(5)将经过生化处理后垃圾渗滤液进行多级逆流吸附后，达标排放；其中，所述多级逆流吸附采用的吸附剂为煤质活性炭类的改性碳。

2.根据权利要求1所述垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中调碱处理后的垃圾渗滤液的PH值大于10。

3.根据权利要求1所述垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中氨氮分离时，向垃圾渗滤液中加入臭氧。

4.根据权利要求1所述垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中回收氨氮时，加入的酸为硫酸或盐酸。

5.根据权利要求1至4任一项所述垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中多级逆流吸附采用陶瓷板过滤出水。