CN104118970A - 一种垃圾渗滤液的生化处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾渗滤液的生化处理方法及其装置，方法具体为：首先将经过预处理后的垃圾渗滤液进入厌氧生物滤池处理，然后经过一级兼氧生化处理、缺氧反硝化处理、二级好氧生化处理后，最后通过陶瓷膜组件出水，进行后续的深度处理工序。本发明具有良好的处理效果，采用厌氧—兼氧—缺氧—好氧不同的微生物环境，形成不同微生物菌群，有效的提高生化处理垃圾渗滤液的效果，减轻了后续深度处理的压力，降低了整体工艺的投资和运行成本；同时与吸附工艺或者反渗透技术组合可以保证垃圾渗滤液的达标排放。

Description

一种垃圾渗滤液的生化处理方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种垃圾渗滤液的生化处理方法及其装置，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。

垃圾渗滤液处理技术路线一般采取“预处理+生化处理+深度处理”。其中预处理主要目是去除氨氮和无机杂质，改善渗滤液的可生化性，主要包括混凝沉淀、吹脱、高级氧化处理技术等；生化处理的主要目的是去除渗滤液中的有机污染物和氨氮，主要采用厌氧+好氧的处理方法；深度处理技术主要目的是去除渗滤液中的悬浮物、难生物降解有机物和胶体等，深度处理技术一般采用包括物理和化学的方法，包括：膜技术、活性炭吸附技术、Fenton氧化技术、电化学氧化技术等高级氧化技术。

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生化处理方法及其装置，提高生化处理的处理效率，降低后续深度处理的投资及运行效果。

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

(1)将经过预处理后的垃圾渗滤液送入厌氧生物滤池，垃圾渗滤液中的有机污染物被厌氧生物滤池内的厌氧微生物截留、吸附和分解，把难生物降解有机物变成易生物降解有机物；

(2)经过厌氧生物滤池后，垃圾渗滤液进入一级生化兼氧池进行一级兼氧生化处理，通过碳化、同化、硝化与反硝化作用，在兼氧状态下去除垃圾渗滤液中的氨氮、总氮、总磷等物质，降低COD；

(3)经过一级兼氧生化处理后，垃圾渗滤液进入缺氧池，在缺氧池中进行反硝化作用，通过添加甲醇作为外加碳源去除垃圾渗滤液中总氮，反硝化是利用外加甲醇等碳源对经过兼氧生物处理后垃圾渗滤液中的亚硝酸盐进行反硝化作用；

(4)经过缺氧池后，垃圾渗滤液进入二级生化好氧池进行二级好氧生化处理，通过碳化、硝化以及反硝化作用进一步去除垃圾渗滤液中的氨氮、总氮等污染物质，降低COD；

(5)经过二级好氧生化处理后，垃圾渗滤液通过装有陶瓷膜组件的陶瓷膜池后出水，进行后续的深度处理工序。

垃圾渗滤液处理技术路线一般采取“预处理+生化处理+深度处理”，本发明是针对生化处理提出的技术方案，其预处理和深度处理均采用本领域内公知的技术手段实现。

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，步骤(1)中所述厌氧生物滤池为内部填充有固定化生物填料的生物反应器，所述厌氧生物滤池水力停留时间在16～24h。

进一步，步骤(2)中所述一级生化兼氧池为内部填充有固定化纤毛填料的生物反应器，所述一级生化兼氧池水力停留时间在6～12h，DO控制在0.5～1.5mg/L。

进一步，步骤(3)中所述缺氧池水力停留时间在3～6h，DO控制在0.5mg/L以下,所述缺氧池通过投加甲醇补充反硝化所需碳源。

进一步，步骤(4)中所述二级生化好氧池为内部填充有固定化纤毛填料的生物反应器，所述二级生化好氧池水力停留时间在24～36h，DO控制在1.5～2mg/L。

进一步，步骤(5)中所述陶瓷膜池DO控制在3～4mg/L。

进一步，所述二级生化好氧池好氧硝化产生的硝酸盐进入所述陶瓷膜池后，通过硝化液回流泵回流到所述缺氧池内，进行反硝化脱氮。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种垃圾渗滤液的生化处理装置，包括垃圾渗滤液进水布水管、厌氧生物滤池、一级生化兼氧池、缺氧池、二级生化好氧池、陶瓷膜池和垃圾渗滤液出水管，所述厌氧生物滤池、一级生化兼氧池、缺氧池、二级生化好氧池和陶瓷膜池依次通过管道相连通，所述垃圾渗滤液进水布水管伸入到所述厌氧生物滤池内部，所述厌氧生物滤池内填充有固定化生物填料，在所述固定化生物填料上附着有厌氧微生物，所述一级生化兼氧池和所述二级生化好氧池内部均填充有固定式纤毛状填料，在所述固定式纤毛状填料上附着有好氧微生物，增加了生化系统的微生物量，所述缺氧池内设有搅拌机，所述陶瓷膜池内设有陶瓷膜组件，所述垃圾渗滤液出水管连通所述陶瓷膜组件的出水口。

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，该装置还包括曝气管，所述曝气管的末端分别伸入到所述一级生化兼氧池、所述二级生化好氧池和所述陶瓷膜池的内部。

进一步，所述陶瓷膜池还通过硝化液回流管道连通所述缺氧池，所述硝化液回流管道上设有硝化液回流泵。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用厌氧生物滤池—两级生物纤毛状填料生化处理—陶瓷膜过滤组合工艺处理垃圾渗滤液能够有效去除垃圾渗滤液中的氨氮、总氮，降低COD、BOD，常规生化处理后垃圾渗滤液中COD浓度在600～900mg/L，本系统生化处理出水后COD浓度约为300～500mg/L，极大降低了后续深度处理的建设投资及运行成本。

2.固定式纤毛状填料应用能够有效提高生化系统的功能，固定式纤毛状填料具有高效的脱氮效果，研究表明在固定式纤毛状填料上附着的微生物菌群中，含有大量的硝化细菌，能够极大去除垃圾渗滤液中的氨氮，同时固定式纤毛状填料内部可以形成缺氧或厌氧环境，易形成同步硝化反硝化进行脱氮，进而进一步去除垃圾渗滤液中的总氮。而且固定式纤毛状填料的使用可以降低供气量，节约生化系统运行成本。

3.采用二级生化，同时添加纤毛状的生物填料以及采用陶瓷膜组件出水可以有效提高反应系统中的微生物量，提高系统垃圾渗滤液中难生物降解有机物的效果。

4.本发明采用无机陶瓷膜代替常用的有机膜组件，陶瓷膜具有不容易堵塞，不易发生膜污染，跨膜压力小，使用寿命长等优点，可以适合于水质复杂的垃圾渗滤液处理。

5.生化系统中兼氧与好氧单元的采用溶解氧以及氧化还原电位ORP值联合控制生化系统运行，这样可以优化系统运行参数，达到节约能耗的特点。

6.工艺充分利用微生物学，结合优势菌种的培养，形成了厌氧—兼氧—缺氧—好氧的不同微生物生存环境，形成不同的微生物群体，从而提高生化处理垃圾渗滤液的效果，降低后续物化法深度处理的投资及运行成本。

7.整个生化系统管理运行简单，固定式纤毛状填料一次安装后不需要反冲洗，不会堵塞，不会接球，使用寿命在10以上不需更换。

8.厌氧生物滤池能够有效去除垃圾渗滤液中难生物降解物，提高垃圾渗滤液的可生化性。

9.生化处理系统不用进行污泥回流，剩余污泥量少，污泥容易脱水。

10.系统采用厌氧生物滤池、纤毛状生物填料具有启动快、系统耐冲击负荷的特点。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、垃圾渗滤液进水布水管，2、固定化生物填料，3、厌氧生物滤池，4、一级生化兼氧池，5、固定式纤毛状填料，6、缺氧池，7、搅拌机，8、曝气管，9、硝化液回流管道，10、硝化液回流泵，11、二级生化好氧池，12、陶瓷膜池，13、垃圾渗滤液出水管。

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(图中各个反应池的连接管道未画出，但是均采用本领域内常用的管道实现液体的输送)，一种垃圾渗滤液的生化处理装置，包括垃圾渗滤液进水布水管1、厌氧生物滤池3、一级生化兼氧池4、缺氧池6、二级生化好氧池11、陶瓷膜池12和垃圾渗滤液出水管13，所述厌氧生物滤池3、一级生化兼氧池4、缺氧池6、二级生化好氧池11和陶瓷膜池12依次通过管道相连通，所述垃圾渗滤液进水布水管1伸入到所述厌氧生物滤池3内部，所述厌氧生物滤池3内填充有固定化生物填料2，在所述固定化生物填料2上附着有厌氧微生物，所述一级生化兼氧池4和所述二级生化好氧池11内部均填充有固定式纤毛状填料5，在所述固定式纤毛状填料5上附着有好氧微生物，所述缺氧池6内设有搅拌机7，所述陶瓷膜池12内设有陶瓷膜组件，所述垃圾渗滤液出水管13连通所述陶瓷膜组件的出水口。

所述垃圾渗滤液进水布水管1从所述厌氧生物滤池3的下部进行均匀布水，出水从所述厌氧生物滤池3的上部出水，进入一级生化兼氧池4。

所述固定式纤毛状填料5具有：容易挂膜，能够提高系统的脱氮能力。

该装置还包括曝气管8，所述曝气管8的末端分别伸入到所述一级生化兼氧池4、所述二级生化好氧池11和所述陶瓷膜池12的内部。所述曝气管8伸入到所述一级生化兼氧池4、所述二级生化好氧池11和所述陶瓷膜池内部12内部的底部进行曝气，主要充入的气体可以很快的扩散的池中的液体里，给微生物反应创造良好的条件。

所述陶瓷膜池12还通过硝化液回流管道9连通所述缺氧池6，所述硝化液回流管道9上设有硝化液回流泵10。

本申请中的垃圾渗滤液处理技术路线一般采取“预处理+生化处理+深度处理”，本发明是针对生化处理提出的技术方案，其预处理和深度处理均采用本领域内公知的技术手段实现。所述垃圾渗滤液进水布水管1连通之前的预处理工艺的出水管，所述垃圾渗滤液出水管13连通后续的深度处理的进水管。

本发明还涉及一种垃圾渗滤液的生化处理方法，包括以下步骤：

(1)将经过预处理后的垃圾渗滤液送入厌氧生物滤池3，垃圾渗滤液中的有机污染物被厌氧生物滤池3内的厌氧微生物截留、吸附和分解，把难生物降解有机物变成易生物降解有机物；所述厌氧生物滤池3为内部填充有固定化生物填料2的生物反应器，固定化生物填料2浸没在水中，微生物附着在固定化生物填料2上；垃圾渗滤液流入厌氧生物滤池，与滤料表面的厌氧微生物接触，垃圾渗滤液中的有机污染物被厌氧微生物截留、吸附和分解，把难生物降解有机物变成易生物降解有机物，提高垃圾渗滤液的可生化性；所述厌氧生物滤池3水力停留时间在16～24h；

(2)经过厌氧生物滤池3后，垃圾渗滤液进入一级生化兼氧池4进行一级兼氧生化处理，通过碳化、同化、硝化与反硝化作用，在兼氧状态下去除垃圾渗滤液中的氨氮、总氮、总磷等污染物，降低COD；所述一级生化兼氧池4为内部填充有固定式纤毛状填料5的生物反应器，固定式纤毛状填料5能够有效的提高生化池中微生物浓度，有效去除垃圾渗滤液中的氨氮，使氨氮硝化反应变成硝酸盐，同时在固定式纤毛状填料5上可以发生同步硝化反硝化作用，提高垃圾渗滤液的总氮去除率；所述一级生化兼氧池4水力停留时间在6～12h，DO控制在0.5～1.5mg/L；

(3)经过一级兼氧生化处理后，垃圾渗滤液进入缺氧池6，在缺氧池6中主要进行反硝化作用，去除垃圾渗滤液中的有机物；所述缺氧池6水力停留时间在3～6h，DO控制在0.5mg/L以下,所述缺氧池6通过投加甲醇补充反硝化所需碳源；缺氧池6中设置潜水搅拌机7，对回流回来的硝化液以及来自一级生化兼氧池4中的硝化液进行反硝化处理，从而去除垃圾渗滤液中的总氮；

(4)经过缺氧池6后，垃圾渗滤液进入二级生化好氧池11进行二级好氧处理，通过碳化、硝化以及反硝化作用进一步去除垃圾渗滤液中的氨氮、总氮等污染物，降低COD；所述二级生化好氧池11为内部填充有固定式纤毛状填料5的生物反应器，所述二级生化好氧池11水力停留时间在24～36h，DO控制在1.5～2mg/L；

(5)经过二级好氧生化处理后，垃圾渗滤液通过装有陶瓷膜组件的陶瓷膜池12后通过垃圾渗滤液出水管13出水，进行后续的深度处理工序；所述陶瓷膜池12的DO控制在3～4mg/L。

所述固定式纤毛状填料5和陶瓷膜组件形成接触氧化与MBR工艺的有效组合，极大提高了生化池中的微生物量，可以有效的去除垃圾渗滤液中难生物降级的一些有机物，进一步去除垃圾渗滤液中的氨氮以及总氮。

所述二级生化好氧池11好氧硝化产生的硝酸盐进入所述陶瓷膜池12后，通过硝化液回流泵10回流到所述缺氧池6内，进行反硝化脱除总氮。

经过本发明处理后，垃圾渗滤液COD在300～500mg/L，氨氮在25mg/L，总氮在50mg/L左右；本发明具有良好的经济性，本技术投资成本在2～3万元/t,运行成本在15～20元/t；本发明具有良好的处理效果，减轻了后续深度处理的压力，降低了深度处理的运行成本；与吸附工艺或者反渗透技术组合可以保证垃圾渗滤液的达标排放。

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 (10)

1.一种垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将经过预处理后的垃圾渗滤液送入厌氧生物滤池，垃圾渗滤液中的有机污染物被厌氧生物滤池内的微生物截留、吸附和分解，使难生物降解有机物变成易生物降解有机物；

(2)经过厌氧生物滤池后，垃圾渗滤液进入一级生化兼氧池进行一级兼氧生化处理，通过系统微生物碳化、同化、硝化与反硝化的不同作用，在兼氧状态下完成垃圾渗滤液中总氮、总磷的去除，降低COD；

(3)经过一级兼氧生化处理后，垃圾渗滤液进入缺氧池，在缺氧池中进行反硝化作用去除垃圾渗滤液中的总氮；

(4)经过缺氧池后，垃圾渗滤液进入二级生化好氧池进行二级好氧生化处理，通过碳化、硝化以及反硝化作用进一步去除垃圾渗滤液中的总氮，降低COD；

(5)经过二级好氧生化处理后，垃圾渗滤液通过装有陶瓷膜组件的陶瓷膜池后出水，进行后续的深度处理工序。

2.根据权利要求1所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述厌氧生物滤池为内部填充有固定化生物填料的生物反应器，所述厌氧生物滤池水力停留时间在16～24h。

3.根据权利要求1所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述一级生化兼氧池为内部填充有固定式纤毛状填料的生物反应器，所述一级生化兼氧池水力停留时间在6～12h，DO控制在0.5～1.5mg/L。

4.根据权利要求1所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述缺氧池水力停留时间在3～6h，DO控制在0.5mg/L以下,所述缺氧池通过投加甲醇补充反硝化所需碳源。

5.根据权利要求1所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述二级生化好氧池为内部填充有固定化纤毛填料的生物反应器，所述二级生化好氧池水力停留时间在24～36h，DO控制1.5～2mg/L。

6.根据权利要求1所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述陶瓷膜池DO控制在3～4mg/L。

7.根据权利要求1至6任一项所述垃圾渗滤液的生化处理方法，其特征在于，所述二级生化好氧池好氧硝化产生的硝酸盐进入所述陶瓷膜池后，通过硝化液回流泵回流到所述缺氧池内，进行反硝化脱氮。

8.一种垃圾渗滤液的生化处理装置，其特征在于，包括垃圾渗滤液进水布水管(1)、厌氧生物滤池(3)、一级生化兼氧池(4)、缺氧池(6)、二级生化好氧池(11)、陶瓷膜池(12)和垃圾渗滤液出水管(13)，所述厌氧生物滤池(3)、一级生化兼氧池(4)、缺氧池(6)、二级生化好氧池(11)和陶瓷膜池(12)依次通过管道相连通，所述垃圾渗滤液进水布水管(1)伸入到所述厌氧生物滤池(3)内部，所述厌氧生物滤池(3)内填充有固定化生物填料(2)，在所述固定化生物填料(2)上附着有厌氧微生物，所述一级生化兼氧池(4)和所述二级生化好氧池(11)内部均填充有固定式纤毛状填料(5)，在所述固定式纤毛状填料(5)上附着有好氧微生物，所述缺氧池(6)内设有搅拌机(7)，所述陶瓷膜池(12)内设有陶瓷膜组件，所述垃圾渗滤液出水管(13)连通所述陶瓷膜组件的出水口。

9.根据权利要求8所述垃圾渗滤液的生化处理装置，其特征在于，还包括曝气管(8)，所述曝气管(8)的末端分别伸入到所述一级生化兼氧池(4)、所述二级生化好氧池(11)和所述陶瓷膜池(12)的内部。

10.根据权利要求8或9所述垃圾渗滤液的生化处理装置，其特征在于，所述陶瓷膜池(12)还通过硝化液回流管道(9)连通所述缺氧池(6)，所述硝化液回流管道(9)上设有硝化液回流泵(10)。