CN104925943B - 一种生活污水垃圾渗滤液处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保领域，具体涉及一种生活污水垃圾渗滤液处理剂及其制备方法，以桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶为原料，通过腌制的方法获得腌制液，再通过对腌制液的二次发酵最终获得。本发明的垃圾渗滤液处理剂采用纯天然材料为原料，没有采用其他的化学添加剂，原料来源广泛，且生产成本低，使用简单，处理效果好，有效去除大量的氨氮、磷盐、硫、微生物、病原体等，对改善水质、防止水污染有显著效果。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种生活污水垃圾渗滤液处理剂及其制备方法。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废物也随之迅速增加，生活垃圾占用土地，污染环境的状况以及对人们健康的影响也越加明显。城市生活垃圾的大量增加，使垃圾处理越来越困难，由此而来的环境污染等问题逐渐引起社会各界的广泛关注。国家高度重视环境保护问题，在生活垃圾和污水防治工作已取得长足发展，然而，在我国城市垃圾产量不断增加的同时，生活垃圾的分类，回收和处理能力与水平发展相对滞后，也就是我国生活垃圾处理技术非常薄弱，因此生活垃圾处理的技术的适用性成为解决生活垃圾的一个非常重要的问题。生活垃圾技术选择的处理往往成为一个城市生活垃圾处理的难题。
目前，我国大部分城市对垃圾的处理才去填埋的方式，这种处理垃圾的方法，不能从根本上解决问题，而且也存在着诸多的污染问题。特别是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水冲刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的垃圾渗滤液，这是一种成分复杂的高浓度废水。这种水质含有高浓度有机物、重金属盐、SS及氨氮。垃圾渗滤液不仅污染土壤及地表水源，还严重影响地下水。
现有的垃圾渗滤液一般处理方法包括物理化学法和生物法。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，但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理；而生物法一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合，上述方法虽然较为有效，但是成本较高，且操作环境要求苛刻，难以得到广泛的推广。
发明内容
针对现有垃圾渗滤液处理存在的诸多不足，本发明的目的在于提供一种有效去除大量的氨氮、磷盐、硫、微生物、病原体等，对改善水质、防止水污染有显著效果的生活污水垃圾渗滤液处理剂。
本发明的另一个目的在于提供一种生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明的生活污水垃圾渗滤液处理剂以桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶为原料，通过腌制的方法获得腌制液，再通过对腌制液的二次发酵最终获得。
本发明所述的生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将植物混合物、糖蜜和结晶盐按照质量比为1～15：3～10：0.1～2的比例置于腌制槽中压实密封腌制，腌制温度为常温，腌制时间为20～35天；
2)腌制结束后，固液分离得腌制液和固体物质，固体物质粉碎后加入1-10倍重量的无菌水在室温下浸泡1-12个小时，再次固液分离得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
3)将所述腌制母液与培养液按照重量比0.1～2∶5～35的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环1-3小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化1～3小时，均质压力为5～40MPa，温度为常温，然后在20～40℃的温度下发酵5～30天，发酵结束后所得发酵液即为垃圾渗滤液处理剂。
具体地，所述步骤1)中的植物混合物由桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶组成，其中桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶的重量配比为10～50：5～30：5～20：5～15。
具体地，所述步骤1)中腌制的具体步骤是：将桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶和银杏叶按重量比10～50：5～30：5～20：5～15混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，按比例将结晶盐均匀地撒在上述植物混合物表面，然后按比例将糖蜜浇在上表面压实；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。之所以采用压实密封腌制，主要目的是在压实密封的前提下，可以防止空气进入腌制罐中从而产生其他杂菌，同时为益生菌的发酵提供条件，由于本发明所产生的益生菌属于厌氧菌，压实密封的情况可以为其提供良好的环境。
具体地，所述步骤3)中的培养液由糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为20～55：0.5～2：1500～3500混合均匀而得，混合后经乳化剪切泵循环1～3小时，用以增加培养液的稳定性，提高处理剂中益生菌的生长繁殖速度。
具体地，所述步骤3)中的发酵过程中，每间隔3天用乳化剪切泵进行一次循环处理，每次处理时间为1～3小时。
通过上述方法获得的生活污水垃圾渗滤液处理剂，pH为3～4，活菌数为106～1010CFU/mL。
本发明所获得的垃圾渗滤液处理剂，可以直接用于垃圾渗滤液的处理，具体工艺如下：
采用Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液，然后再用MAP法预处理，具体如下：
在取来的垃圾渗滤液中，用1mol/L的盐酸调节pH为3～6后，边搅拌边加入摩尔比为1～10：1～2的H2O2和FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O的投加量为0.01～1mol/L，反应时间为1～10个小时；测其COD1000～5500mg/L、NH3-N300～750mg/L、TP10～60mg/L、SS悬浮物400～850mg/L。
在经过上述Fenton氧化法处理的垃圾渗滤液中，根据测得的NH3-N含量，以摩尔比Mg：N：P为0.1～2：0.1～2：0.1～2的比例添加MgO和Na2HP4·12H2O；之后用1mol/L的氢氧化钠调节pH为7～10；用搅拌器在100～500r/min的转速下搅拌1小时，静置后取上清液测其各项指标；上清液各项指标如下COD800～2500mg/L、NH3-N200～450mg/L、TP7～15mg/L、SS悬浮物275～440mg/L。
经过上述预处理的上清液用1mol/L的盐酸或者1mol/L的氢氧化钠调节进水pH到4～10，再按照垃圾渗滤液处理剂和上清液比例为1～10：1～10000的比例投入上述处理剂，反应时间为1～96小时，之后进行曝气，曝气时间为0～72小时。取处理过后的垃圾渗滤液，测其各项指标范围为COD5～90mg/L、NH3-N为1～15mg/L、TP为0.1～1mg/L、SS悬浮物为10～70mg/L。
其中本发明所述的初始垃圾渗滤液，其COD3000～7000mg/L、NH3-N1200～2500mg/L、TP50～160mg/L、SS悬浮物为700～1500mg/L。
如指标过高可通过现有技术先将渗滤液的指标控制在上述范围内，之后再利用本发明所述的方法和处理剂进行处理即可获得极佳的效果。
之所以采用这种预处理的方式，主要是由于垃圾渗滤液中，NH3-N含量太高，抑制天然复合植物腌制发酵液中的微生物的生长繁殖，故需要先要预处理降低NH3-N含量。现有Fenton氧化法对去除TP、COD效果显著，对NH3-N去除效果一般；而磷酸铵镁沉淀法(MAP)对NH3-N的去除效果很好，故采用Fenton氧化法和MAP法联合预处理，之后再利用本发明所述的处理剂进行处理。
本发明的垃圾渗滤液处理剂含有大量的植物益生菌，如植物乳酸菌、酵母菌等菌群。菌群中的植物乳酸菌能使垃圾渗滤液中的糖类发酵生成乳酸；分解常温下不易分解的木质素和纤维素，使未腐熟的有机物发酵，转化为对动植物有效的成分。本垃圾渗滤液处理剂投入到渗滤液中迅速生长繁殖，能快速分解污水中的有机物，同时依靠菌种间的相互作用，生成稳定而有效的生态系统，并抑制有害微生物的生长繁殖，抑制含硫、氮等恶臭物质产生的臭味。从而使垃圾渗滤液得到净化，能够循环再利用，同时发酵和腌制过程完全为生物处理过程，不会产生其他的污染物，也不像化学处理法一样需要大量的化学试剂，对于环境的影响极小，可以大规模的推广和应用。
本发明的垃圾渗滤液处理剂采用纯天然材料为原料，没有采用其他的化学添加剂，原料来源广泛，且生产成本低，使用简单，处理效果好，有效去除大量的氨氮、磷盐、硫、微生物、病原体等，对改善水质、防止水污染有显著效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法，其步骤如下：
将桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶按重量比50：30：10：10混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，将结晶盐均匀地撒在上述混合天然植物表面，然后将糖蜜浇在上述混合天然植物表面压实，所述混合天然植物、糖蜜、结晶盐的重量比为14:9:1；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。腌制温度为常温，腌制时间为25天。
腌制结束后，将腌制液与固体物质分离，固体物质粉碎后加入1倍重量的无菌水在室温下浸泡1个小时，固液分离后得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
将糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为50：1：3500混合均匀得到营养液，将所述腌制母液与培养液按照重量比1∶25的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环1小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化1小时，均质压力为5MPa，温度为常温。
然后在37℃的发酵温度下发酵7天；发酵结束后所得发酵液即为目标垃圾渗滤液处理剂。
生活污水垃圾渗滤液处理剂的应用：
1.垃圾渗滤液的来源
在生活垃圾填埋场调节池里取得垃圾渗滤液，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等指标。其各项指标COD6455mg/L、NH3-N1119mg/L、TP20.55mg/L、SS悬浮物950mg/L。
2.Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液
取800ml垃圾渗滤液于1000ml的烧杯中，用1mol/L的盐酸调节pH为5，边搅拌边加入FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O的投加量为0.03mol/L。按照与FeSO4·7H2O的摩尔比1：1添加H2O2量为0.82mL。反应三个小时后，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等参数指标。
在经过Fenton氧化法处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节pH为8，再以Mg:N:P为1：1：0.7的摩尔比例添加MgO和Na2HP4·12H2O。用磁力搅拌器在200r/min的转速下搅拌一个小时，静置后取上清液测其各项指标。
3.用天然复合植物腌制发酵液处理垃圾渗液
将经过fenton氧化法和MAP方法联合预处理的垃圾渗液，用1mol/L的盐酸调节进水pH为5，再按照处理剂与联合预处理后垃圾渗滤液比为1：10000的比例投入上述获得的垃圾渗滤液处理剂。反应时间为48小时，之后进行曝气处理，曝气时间为24小时。取处理过后的垃圾渗液测其各项指标。其各项指标为COD89.91mg/L、NH3-N为13.27mg/L、TP为0.66mg/L、SS悬浮物为68mg/L。
实施例2
一种生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法，其步骤如下：
将桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶按重量比40：35：15：10混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，将结晶盐均匀地撒在上述混合天然植物表面，然后将糖蜜浇在上述混合天然植物表面压实，所述混合天然植物、糖蜜、结晶盐的重量比为15:7:1；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。腌制温度为常温，腌制时间为28天。
腌制结束后，将腌制液与固体物质分离，固体物质粉碎后加入5倍重量的无菌水在室温下浸泡6个小时，固液分离后得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
将糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为50：1：2800混合均匀得到营养液，将所述腌制母液与培养液按照重量比1∶27的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环2小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化2小时，均质压力为20MPa，温度为常温。
然后在35℃的发酵温度下发酵14天；发酵结束后所得发酵液即为目标垃圾渗滤液处理剂。
生活污水垃圾渗滤液处理剂的应用：
1.垃圾渗滤液的来源
在生活垃圾填埋场调节池里取得垃圾渗滤液，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等指标。其各项指标为COD6840mg/L、NH3-N1532mg/L、TP63.5mg/L、SS悬浮物1020mg/L。
2.Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液
取800ml垃圾渗滤液于1000ml的烧杯中，用1mol/L的盐酸调节pH为6，边搅拌边加入FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O的投加量为0.03mol/L。按照FeSO4·7H2O与H2O2摩尔比1:2添加H2O2量为1.64mL。反应三个小时后，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等参数指标。
在经过Fenton氧化法处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节pH为9，再以Mg:N:P为1.1：1：0.8的比例添加MgO和Na2HP4·12H2O。用磁力搅拌器在300r/min的转速下搅拌一个小时，静置后取上清液测其各项指标。
3.用天然复合植物腌制发酵液处理垃圾渗液
将经过fenton氧化法和MAP方法联合预处理的垃圾渗液，用1mol/L的盐酸调节进水pH为6，再按照处理剂与联合预处理后垃圾渗滤液比为5：10000的比例投入上述获得的垃圾渗滤液处理剂。反应时间为24小时，之后进行曝气处理，曝气时间为16小时。取处理过后的垃圾渗液测其各项指标。其各项指标为COD78.53mg/L、NH3-N为13.21mg/L、TP为0.74mg/L、SS悬浮物为63mg/L。
实施例3
一种生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法，其步骤如下：
将桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶按重量比45：30：15：10混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，将结晶盐均匀地撒在上述混合天然植物表面，然后将糖蜜浇在上述混合天然植物表面压实，所述混合天然植物、糖蜜、结晶盐的重量比为13:5:1；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。腌制温度为常温，腌制时间为25天。
腌制结束后，将腌制液与固体物质分离，固体物质粉碎后加入5倍重量的无菌水在室温下浸泡6个小时，固液分离后得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
将糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为55：1：3000混合均匀得到营养液，将所述腌制母液与培养液按照重量比1∶25的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环2小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化2小时，均质压力为30MPa，温度为常温。
然后在33℃的发酵温度下发酵19天；发酵结束后所得发酵液即为目标垃圾渗滤液处理剂。
生活污水垃圾渗滤液处理剂的应用：
1.垃圾渗滤液的来源
在生活垃圾填埋场调节池里取得垃圾渗滤液，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等指标。其各项指标为COD5530mg/L、NH3-N1346mg/L、TP102.34mg/L、SS悬浮物780mg/L。
2.Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液
取800ml垃圾渗滤液于1000ml的烧杯中，用1mol/L的盐酸调节pH为5.5，边搅拌边加入FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O的投加量为0.04mol。按照FeSO4·7H2O与H2O2摩尔比1：3添加H2O2量为4.08mL。反应三个小时后，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等参数指标。
在经过Fenton氧化法处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节pH为7，再以Mg:N:P为1.1：1：0.8的比例添加MgO和Na2HP4·12H2O。用磁力搅拌器在400r/min的转速下搅拌一个小时，静置后取上清液测其各项指标。
3.用天然复合植物腌制发酵液处理垃圾渗液
将经过fenton氧化法和MAP方法联合预处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节进水pH为8，再按照处理剂与联合预处理后垃圾渗滤液比为1：1000的比例投入上述获得的垃圾渗滤液处理剂。反应时间为24小时，不曝气。取处理过后的垃圾渗液测其各项指标。其各项指标为COD65.88mg/L、NH3-N为12.57mg/L、TP为0.56mg/L、SS悬浮物为55mg/L。
实施例4
一种生活污水垃圾渗滤液处理剂的制备方法，其步骤如下：
将桑葚叶、菊花叶、金银花茎叶、银杏茎叶按重量比50：30：10：5混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，将结晶盐均匀地撒在上述混合天然植物表面，然后将糖蜜浇在上述混合天然植物表面压实，所述混合天然植物、糖蜜、结晶盐的重量比为13:6:1；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。腌制温度为常温，腌制时间为28天。
腌制结束后，将腌制液与固体物质分离，固体物质粉碎后加入10倍重量的无菌水在室温下浸泡12个小时，固液分离后得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
将糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为45：1：3000混合均匀得到营养液，将所述腌制母液与培养液按照重量比1∶23的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环3小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化3小时，均质压力为40MPa，温度为常温。
然后在30℃的发酵温度下发酵30天；发酵结束后所得发酵液即为目标垃圾渗滤液处理剂。
生活污水垃圾渗滤液处理剂的应用：
1.垃圾渗滤液的来源
在生活垃圾填埋场调节池里取得垃圾渗滤液，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等指标。其各项指标为COD6740mg/L、NH3-N2176mg/L、TP98.54mg/L、SS悬浮物1280mg/L。
2.Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液
取800ml垃圾渗滤液于1000ml的烧杯中，用1mol/L的盐酸调节pH为6，边搅拌边加入FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O的投加量为0.02mol/L。按照FeSO4·7H2O与H2O2摩尔比1：3添加H2O2量为2.04mL。反应三个小时后，测其COD、NH3-N、TP、SS悬浮物等参数指标。
在经过Fenton氧化法处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节pH为10，再以Mg:N:P为1.3：1：1.2的比例添加MgO和Na2HP4·12H2O。用磁力搅拌器在200r/min的转速下搅拌一个小时，静置后取上清液测其各项指标。
3.用天然复合植物腌制发酵液处理垃圾渗液
将经过fenton氧化法和MAP方法联合预处理的垃圾渗液，用1mol/L的氢氧化钠调节进水pH为9，再按照处理剂与联合预处理后垃圾渗滤液比为2：10000的比例投入投入上述获得的垃圾渗滤液处理剂。反应时间为24小时，之后进行曝气处理，曝气时间为12小时。取处理过后的垃圾渗液测其各项指标。
实施例五
本实施例为实施例1对处理垃圾渗滤液的应用效果实验。通过比较处理前后COD、NH3-N、TP、SS悬浮物的去除情况，验证天然复合植物腌制发酵液对处理垃圾渗液的效果。
检测分析方法
COD：GB11914-89，化学需氧量的测定；
NH3-N：HJ 537-2009，水质中氨氮的测定；
TP：GB3838-2002，水质中总磷的测定。
SS悬浮物：GB11901，水质中悬浮物的。
检测结果如下表(单位：mg/L)
从上表可以看出，天然复合植物腌制发酵液对处理垃圾渗液中的COD、氨氮和磷等有着显著的效果。
Claims (5)
1.一种生活污水垃圾渗滤液处理剂，其特征在于，其pH为3～4，活菌数在106～1010CFU/mL；其制备方法包括如下步骤：
1)将植物混合物、糖蜜和结晶盐按照质量比为1～15：3～10：0.1～2的比例置于腌制槽中压实密封腌制，腌制温度为常温，腌制时间为20～35天；
2)腌制结束后，固液分离得腌制液和固体物质，固体物质粉碎后加入1-10倍重量的无菌水在室温下浸泡1-12个小时，再次固液分离得固体残渣和浸泡液，所得固体残渣经离心或压滤后得分离液，将所述的分离液、浸泡液和腌制液混合得腌制母液；
3)将所述腌制母液与培养液按照重量比0.1～2∶5～35的比例混合均匀置于发酵罐中，利用乳化剪切泵循环1-3小时，之后再通过高压均质机对其进行微粒化1～3小时，均质压力为5～40MPa，温度为常温，然后在20～40℃的温度下发酵5～30天，发酵结束后所得发酵液即为垃圾渗滤液处理剂。
2.根据权利要求1所述的生活污水垃圾渗滤液处理剂，其特征在于，所述制备方法步骤1)中的植物混合物由桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶组成，其中桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶的重量配比为10～50：5～30：5～20：5～15。
3.根据权利要求1所述的生活污水垃圾渗滤液处理剂，其特征在于，所述制备方法步骤1)中腌制的具体步骤是：将桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶和银杏叶按重量比10～50：5～30：5～20：5～15混合均匀，之后将其平铺于无菌的腌制槽底部，按比例将结晶盐均匀地撒在上述植物混合物表面，然后按比例将糖蜜浇在上表面压实；之后按上述顺序重复操作直到铺满腌制槽为止。
4.根据权利要求1所述的生活污水垃圾渗滤液处理剂，其特征在于，所述制备方法步骤3)中的培养液由糖蜜、结晶盐和无菌水按重量比为20～55：0.5～2：1500～3500混合均匀而得。
5.根据权利要求1所述的生活污水垃圾渗滤液处理剂，其特征在于，所述制备方法步骤3)中的发酵过程中，每间隔3天用乳化剪切泵进行一次循环处理，每次处理时间为1～3小时。
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