CN104445611B

CN104445611B - 一种垃圾渗滤液的资源化处理方法

Info

Publication number: CN104445611B
Application number: CN201410849145.9A
Authority: CN
Inventors: 罗光辉; 李剑; 郭洋; 盛力伟; 徐�明
Original assignee: HEILONGJIANG LONGNENG WEIYE ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEILONGJIANG LONGNENG WEIYE ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104445611A

Abstract

本发明提供了一种垃圾渗滤液的资源化处理方法和相应的处理系统，所述处理方法使用农业废弃物秸秆吸附垃圾渗滤液，吸附有垃圾渗滤液的秸秆先进行厌氧发酵生产燃气，剩余的湿沼渣经过脱水处理后焚烧生热，用于生产电能，该方法实现了资源的综合利用，增加了秸秆和垃圾渗滤液的利用度，并显著减少了垃圾渗滤液的存量，无环境污染。

Description

一种垃圾渗滤液的资源化处理方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾渗滤液的处理方法，特别涉及利用秸秆粉混合垃圾渗滤液进行厌氧发酵处理的方法。

背景技术

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水，由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，其pH值在4～9之间，COD(化学需氧量)在2000～62000mg/L的范围内，BOD5(在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量)为60～45000mg/L，其中重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。

城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染，以保护环境为目的，对渗滤液进行处理是必不可少的。

渗滤液处理介绍垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点：BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营养元素比例失调等，在渗滤液的处理方法中，将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法，但是填埋场通常远离城镇，因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难，往往不得不单独处理。

现有技术中，垃圾渗滤液的处理方法主要包括物理化学法和生物法，其中，物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法；生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。

上述垃圾渗滤液的处理方法操作复杂，成本高昂，而且处理后的垃圾渗滤液仍以液态形式存在，无法消除，有二次污染存在。

因此，亟待开发一种综合利用资源，不产生二次污染且可操作性强的垃圾渗滤液的处理方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现将农业废弃物秸秆粉碎后加入垃圾渗滤液中，制成干物质浓度为20％～30％的混合物，将制得的混合物进行干式厌氧发酵，制得燃气，厌氧发酵后剩余的沼渣脱水处理，得到的干化沼渣用于垃圾焚烧炉生产电能，得到的沼液作为发酵菌种的营养源用于发酵菌的培养，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，一种垃圾渗滤液的资源化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将秸秆粉与垃圾渗滤液混合；

(2)将步骤1得到的混合物进行厌氧发酵，剩余湿沼渣；

(3)将步骤2剩余的湿沼渣脱水；

(4)将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

第二方面，用于实施上述方法的垃圾渗滤液的资源化处理系统，包括以下子系统：

用于将秸秆粉与垃圾渗滤液混合的子系统I；

用于将子系统I得到的混合物进行厌氧发酵的子系统II；

用于将子系统II中剩余的湿沼渣进行脱水的子系统III；和

用于将子系统III脱水后得到的干化沼渣进行焚烧的子系统IV。

附图说明

图1示出一种根据本发明提供的方法优选的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明公开的是一种能够使资源利用最大化的垃圾渗滤液处理方法，以下具体说明本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种垃圾渗滤液的资源化处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将秸秆粉与垃圾渗滤液混合。

生活垃圾在堆积和填埋过程中容易渗出大量的垃圾渗滤液，这些垃圾渗滤液中含有丰富的有机质，直接渗入地下不仅会造成环境污染而且造成巨大的能源浪费，现有技术中将垃圾渗滤液直接通过湿法发酵生产燃气，但是湿法发酵不仅产气量少，而且湿法发酵后，垃圾渗滤液的量并不减小，发酵后剩余的残液仍会污染环境，即无法真正解决环境污染问题。

本发明所处理的垃圾渗滤液为生活垃圾渗滤液，如垃圾填埋厂在填埋过程中产生的垃圾渗滤液；垃圾中转站产生的垃圾渗滤液；垃圾处理厂处理垃圾时产生的垃圾渗滤液，优选为BOD5为60～45000mg/L，COD为2000～62000mg/L，pH值4～9的生活垃圾渗滤液。

秸秆是农业废弃物，每年秋收后都会产生大量植物秸秆，在农村，通常将植物秸秆作为燃料直接燃烧，不仅热值低，而且产生大量污染大气环境的烟，单纯将秸秆作为燃料，资源利用度低。

本发明人发现，秸秆粉与垃圾渗滤液混合后，垃圾渗滤液能够吸附于秸秆粉中，即，液态的垃圾渗滤液能够以秸秆粉为载体以“固态”的形式存在，从而，垃圾渗滤液能够进行干式发酵，生产燃气。

本发明对干式发酵的具体方法和设备不做特别限定，优选为内部具有喷淋装置、箱体顶部具有排气口和箱体底部具有排液口的干式发酵箱，其中，喷淋装置用于向干式发酵箱中喷淋含有甲烷菌的沼液，排气口用于将箱内发酵物产生的燃气排出干式发酵箱外，排液口用于将剩余的沼液及发酵物渗出的液体排出干式发酵箱外。

与未吸附垃圾渗滤液的秸秆粉或液态的垃圾渗滤液相比，吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉经过干式发酵后，燃气的产生量显著增加，干式发酵后剩余的沼渣经脱水处理后还能够作为燃料，继续用于生产热能，进行资源利用，因此，本发明选择将秸秆粉与垃圾渗滤液进行混合，使垃圾渗滤液“固态”化。

本发明人还发现，当秸秆粉的粒径为2cm～8cm，优选为3cm～7cm，更优选为4cm～6cm时，秸秆粉对垃圾渗滤液的吸附作用强，而且在干式发酵过程中含有甲烷菌的沼液在秸秆粉中的渗滤性好，从而，既能够使秸秆粉与甲烷菌充分混合，又能够使秸秆粉与沼液混合后保持一定的孔隙率，便于产生的燃气逸出秸秆粉，产气效率高；而且，多余的沼液能够快速渗出吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉，渗出的沼液可循环至甲烷菌培养箱中继续培养甲烷菌，当其中甲烷菌达到一定浓度时，再将含有甲烷菌的沼液输送至干式发酵箱中，向吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉中引入甲烷菌，从而实现了含有甲烷菌的沼液在干式发酵箱与甲烷菌培养箱中的循环，实现资源的充分利用。

此外，当秸秆粉与垃圾渗滤液的重量比为秸秆粉的重量:垃圾渗滤液的重量＝(20～30):100，优选为(22～28):100，如25:100，即干物质浓度为20％～30％，优选为22％～28％，如25％时，秸秆粉对垃圾渗滤液的吸附量接近饱和，而且，形成的混合物中未被吸附的垃圾渗滤液少，在运送吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉时，无垃圾渗滤液渗出，一方面对垃圾渗滤液的吸附利用达到最大，另一方面便于运送。

本发明对秸秆的来源不做特别限定，如玉米秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆和/或小麦秸秆等农作物的秸秆。

步骤2，将步骤1得到的混合物进行厌氧发酵，剩余湿沼渣。

本发明选择干式厌氧发酵，本发明对干式厌氧发酵的具体工艺条件和设备不做特别限定，可以为现有技术中任何一种能够使吸附有垃圾渗滤液的秸秆发酵产生燃气的干式厌氧发酵工艺，优选使用步骤1中所述干式发酵箱进行的干式厌氧发酵。

吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉在厌氧发酵时能够产生大量的燃气，当发酵时间为25～30天时，产气量达到饱和，继续增加发酵时间，产气量不再明显增加，因此，本发明选择厌氧发酵的时间为25～30天，优选为26～28天。

发酵后剩余含水率高的湿沼渣，该湿沼渣中含有丰富的有机质，该有机质能够用作燃料。

步骤3，将步骤2剩余的湿沼渣脱水。

湿沼渣含水率高，不能燃烧，因此无法直接在焚烧炉中焚烧利用，当沼渣的含水率低于40％后，其能够燃烧，因此，本发明选择在焚烧前将湿沼渣进行脱水处理，本发明对脱水的方法不做特别限定，可以使用现有技术中任何一种固液分离方法，如离心和/或高温干燥等。

当采用离心等方式脱水时，分离得到的水为含有有机质的沼液，该沼液能够作为甲烷菌的培养源继续用于培养甲烷菌，因此，分离得到的沼液可以被输送至甲烷菌培养箱中，进行资源再利用；而当采用高温干燥等方式脱水时，湿沼渣中的水以水蒸汽的形式进入大气，仅剩余干化沼渣，几乎所有的有机质均包含于干化沼渣中，因此，干化沼渣能够作为后续生产热能，进一步地，生产电能的原料，不会造成环境污染。

步骤4，将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

将步骤3脱水后得到的干化沼渣运送至焚烧炉，将干化沼渣进行焚烧，产生的热能用于发电，焚烧炉产生的高温烟气可以直接排放于大气中。

本发明人发现，焚烧炉产生的高温烟气温度高，直接排放于大气中造成大量热能的浪费，而利用该高温烟气对步骤3中所述湿沼渣进行干燥，使湿沼渣中的水份以水蒸汽的形式进入大气，一方面增加空气的湿度，促进大气中水循环；另一方面，使垃圾渗滤液的残余量显著减少，同时，湿沼渣中的有机质可以全部留在干化沼渣中作为燃料而得以利用，而且，利用了焚烧炉发电后的余热，无需消耗额外的能源，从而实现能源利用的最大化，和垃圾渗滤液的零排放。

焚烧炉中产生的余热还能够用于为甲烷菌培养箱供热，使其内部温度保持在适于甲烷菌生长的温度，同时，焚烧炉产生的余热还能够用于为干式发酵箱供热，使其温度保持在适于吸附有垃圾渗滤液的秸秆发酵产生燃气的温度。

根据本发明提供的垃圾渗滤液的资源化处理工艺的优选实施方式，其流程如图1所示，垃圾渗滤液与秸秆混合后经厌氧发酵产生燃气和湿沼渣，其中，燃气被居民利用，而湿沼渣利用被焚烧炉产生的余热进行干燥，产生的水蒸汽进入大气，产生的干化沼渣用于产生热能，进而产生电能，电能被用电户利用，而余热用于干化湿沼渣，为甲烷菌培养箱供热，使其保温，并对干式发酵箱进行供热保温。

根据本发明，还提供一种用于实施上述方法的垃圾渗滤液的资源化处理系统，包括以下子系统：

用于将秸秆粉与垃圾渗滤液混合的子系统I；

用于将子系统I得到的混合物进行厌氧发酵的子系统II；

用于将子系统II中剩余的湿沼渣进行脱水的子系统III；和

根据本发明提供的垃圾渗滤液的资源化处理方法以及相应的资源化处理系统，具有以下有益效果：

(1)成本低廉；

(2)在垃圾渗滤液中加入秸秆粉后，渗滤液被秸秆粉直接吸收，混合物可作为干式发酵的有机原料；

(3)吸附有垃圾渗滤液的秸秆粉的产气效率大大提高；

(4)干化沼渣为可燃物废弃物，保证该方法零污染排放，有利于环境保护；

(5)垃圾渗滤液与秸秆混合物经过厌氧发酵后作为燃料使用，提高了原料的热值。

实施例

实施例1

本实施例所用秸秆为玉米秸秆，粒径为2～4cm；

所用垃圾渗滤液为宾县垃圾处理综合利用项目产生的生活垃圾渗滤液，其中，BOD5为5000mg/L，COD为60000mg/L，pH为4。

(1)在子系统I中，将玉米秸秆粉0.2吨与垃圾渗滤液1吨混合；

(2)在子系统II中，将步骤1得到的混合物进行干式厌氧发酵30天，剩余湿沼渣；

(3)在子系统III中，利用步骤4中的余热，将步骤2剩余的湿沼渣脱水，得到干化沼渣约0.15吨，含水率40％；

(4)在子系统IV中，将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

本实施例中产生燃气约100m³，干化沼渣的热值约为3600大卡/kg，发电量约为100kWh，最终垃圾渗滤液残余量约为0吨。

实施例2

本实施例所用秸秆为高粱秸秆，粒径为7～8cm；

所用垃圾渗滤液为宾县垃圾处理综合利用项目产生的生活垃圾渗滤液，其中，BOD5为10000mg/L，COD为30000mg/L，pH为9。

(1)在子系统I中，将高粱秸秆粉0.3吨与垃圾渗滤液1吨混合；

(2)在子系统II中，将步骤1得到的混合物进行干式厌氧发酵25天，剩余湿沼渣；

(3)在子系统III中，利用步骤4中的余热，将步骤2剩余的湿沼渣脱水，得到干化沼渣约0.16吨，含水率30％；

(4)在子系统IV中，将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

本实施例中产生燃气约110m³，干化沼渣的热值约为3500大卡/kg，发电量约为110kWh，最终垃圾渗滤液残余量为0吨。

实施例3

本实施例所用秸秆为大豆秸秆，粒径为3～7cm；

所用垃圾渗滤液为宾县垃圾处理综合利用项目产生的生活垃圾渗滤液，其中，BOD5为40000mg/L，COD为2000mg/L，pH为6。

(1)在子系统I中，将高粱秸秆粉0.25吨与垃圾渗滤液1吨混合；

(3)在子系统III中，利用步骤4中的余热，将步骤2剩余的湿沼渣脱水，得到干化沼渣约0.14吨，含水率25％；

(4)在子系统IV中，将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

本实施例中产生燃气约120m³，干化沼渣的热值约为3800大卡/kg，发电量约为120kWh，最终垃圾渗滤液残余量为0吨。

对比例

对比例1

(1)将玉米秸秆粉0.2吨进行干式厌氧发酵30天，剩余湿沼渣；

(2)利用步骤3中的余热，将步骤1剩余的湿沼渣脱水，得到干化沼渣0.14吨；

(3)将步骤2脱水后得到的干化沼渣焚烧。

本对比例中产生燃气50m³，干化沼渣的热值为3500大卡/kg，发电量为100kWh。

对比例2

本对比例所用垃圾渗滤液与实施例1中所用垃圾渗滤液相同。

将垃圾渗滤液1吨进行湿式厌氧发酵30天。

本对比例中产生燃气50m³，垃圾渗滤液残余量约为0.98吨。

对比例3

本对比例所用秸秆与实施例1中所用秸秆相同，将其直接燃烧，测得其热值为3200大卡/kg。

由上述实施例1～3及对比例1～3可知，本发明提供的方法实现了垃圾渗滤液的零排放，同时，增加了燃气产量和能源供应。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims

1.一种垃圾渗滤液的资源化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将秸秆粉与垃圾渗滤液混合，

所述秸秆粉的粒径为2cm～8cm，

所述垃圾渗滤液为生活垃圾渗滤液，其BOD₅为60～45000mg/L，COD为2000～62000mg/L，pH值4～9，

秸秆粉与垃圾渗滤液的重量比为秸秆粉的重量:垃圾渗滤液的重量＝(20～30):100；

(2)将步骤1得到的混合物进行厌氧发酵，剩余湿沼渣，

厌氧发酵所用的时间为25～30天；

(3)将步骤2剩余的湿沼渣脱水，

脱水后得到的干化沼渣，其含水率低于40％，

对湿沼渣脱水采用的方法为利用焚烧炉中烟气对湿沼渣进行高温干燥；

(4)将步骤3脱水后得到的干化沼渣焚烧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述秸秆粉选自玉米秸秆粉、水稻秸秆粉、棉花秸秆粉、大豆秸秆粉、高粱秸秆粉和/或小麦秸秆粉。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述秸秆粉的粒径为3cm～7cm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述秸秆粉的粒径为4cm～6cm。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，步骤1中，秸秆粉与垃圾渗滤液的重量比为秸秆粉的重量:垃圾渗滤液的重量＝(22～28):100。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中，秸秆粉与垃圾渗滤液的重量比为秸秆粉的重量:垃圾渗滤液的重量＝25:100。

7.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，步骤2中，厌氧发酵所用的时间为26～28天。