CN105174598A - 一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法。本发明所述方法包括如下步骤：(1)将城市生活垃圾渗滤液进行稀释和酸碱度调节；(2)将渗滤液进行厌氧发酵并回收甲烷；(3)将发酵完毕的部分剩余液用于稀释步骤(1)的初始渗滤液，余下剩余液用于稀释木质纤维素类发酵原料后，调节酸碱度；(4)将步骤(3)所述稀释并调节酸碱度后的木质纤维素类发酵原料进行厌氧发酵并回收甲烷。本发明上述方法可以提高厌氧发酵的性能和效率，有利于降低城市生活垃圾渗滤液的重金属浓度，还具有节约水量、提高原料利用率和产沼气率的优点。

Description

一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法

技术领域

本发明涉及城市生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法。

技术背景

随着城市化进程的不断加快以及国民生活水平的飞速提高，我国城市生活垃圾总量也随之增长，2014年发布的《关于促进生产过程协同资源化处理城市及产业废弃物工作的意见》指出，我国城市生活垃圾年清运量约为1.71亿吨。生活垃圾不仅产生恶臭，还会孽生蚊蝇和传染疾病,如果不能进行妥善处理,就会对周围的土壤、大气、水源等环境造成严重污染,因此生活垃圾的处理处置成为城市建设中的重点问题。生活垃圾的处理方法主要有,有卫生填埋、堆肥、焚烧、热解等。我国城市垃圾中可燃物质少,热值低，而垃圾填埋技术成熟、对垃圾成分要求低、费用低廉,因此成为了我国城市生活垃圾处理的主要方式。

生活垃圾在卫生填埋处理过程中，由于压实、发酵和降水渗流作用,会产生大量的高浓度有机废水——垃圾渗滤液。渗滤液中含有有机垃圾经微生物分解产生的大量可溶有机物，垃圾中存在的病原微生物，同时由于垃圾渗滤液呈酸性，垃圾中的金属及其金属氧化物等会发生溶解,因此垃圾渗滤液中还含有种类繁多且浓度较高的重金属。典型的垃圾渗滤液呈黑褐色，色度高并伴有恶臭，其含有高浓度有机物，氨氮和金属无机盐，水质较为复杂。相比起物化处理，好氧处理等方法，垃圾渗滤液的厌氧处理法具有负荷高，能耗少，营养要求不高，产生并回收生物燃气资源等显著优势，但是厌氧处理后的渗滤液COD、BOD及氨氮浓度并不能达标，大量的发酵剩余液可能形成二次污染。目前，针对该问题的主要解决方法为将厌氧发酵与其他处理技术进行组合，如阮文权等人公开的201210349021.5“一种处理垃圾渗滤液的方法”将厌氧反应，好氧反应以及厌氧氨氧反应等组合；卢国满等人公开的201010512527.4“垃圾渗滤液处理方法”则结合了两相厌氧处理、好氧处理、膜超滤工艺以及反渗透工艺等多种方法；曾华等人公开的200810171743.X“处理垃圾渗滤液的工艺”组合了两相厌氧处理、HABF好氧工艺和氧化絮凝等工艺；温丽丽等公开的200710120846.9“城市生活垃圾渗滤液厌氧-好氧-膜处理工艺”则是结合两级厌氧处理、固定化微生物曝气好氧处理、混凝沉淀和纳滤膜等四个工艺。这些组合工艺均以渗滤液的达标排放为目的，厌氧处理则是作为深度处理的预处理工艺，大部分的COD在其他深度处理中进行去除，并未充分回收渗滤液中的能量(沼气)。此外，目前垃圾渗滤液厌氧处理多采用升流式厌氧污泥床技术，该方法在运行过程中会产生大量的污泥，从而又会增加新的处理需要，可能造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于解决目前城市生活垃圾渗滤液处理中存在的上述问题，提供一种可以提高厌氧发酵的性能和效率，有利于降低城市生活垃圾渗滤液的重金属浓度，还具有节约水量、提高原料利用率和产沼气率等优点的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，包括如下步骤：(1)将城市生活垃圾渗滤液进行稀释和酸碱度调节；(2)将步骤(1)所得渗滤液进入搭载软性纤维填料的升流管式厌氧反应器进行厌氧发酵并回收甲烷；(3)将发酵完毕的部分剩余液回流用于稀释步骤(1)的初始城市生活垃圾渗滤液，余下剩余液用于稀释木质纤维素类发酵原料后，调节酸碱度；(4)将步骤(3)所述稀释并调节酸碱度后的木质纤维素类发酵原料进入全混式厌氧反应器进行厌氧发酵并回收甲烷。

作为一种较优选的技术方案，步骤(1)中，所述稀释是指将城市生活垃圾渗滤液稀释到浓度为4000～6000mg/LCOD；所述酸碱度调节是将酸碱度调节至7.0～7.2。

作为一种较优选的技术方案，步骤(2)中，所述软性纤维填料为醛化纤纶，填料束上下间距为60-80mm，其直径为120～130mm；所述厌氧发酵的反应条件为37℃中温发酵。

作为一种较优选的技术方案，步骤(3)中，所述木质纤维素类发酵原料为作物秸秆或能源植物；所述稀释是使用剩余液将木质纤维素类发酵原料稀释到浓度为6～8％；所述调节酸碱度是将酸碱度调节至7.0～7.2。

作为一种较优选的技术方案，步骤(4)中，所述厌氧发酵的反应条件为37℃中温发酵。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)首先，本发明利用搭载有软性纤维填料的升流管式厌氧反应器对垃圾渗滤液进行发酵处理具有显著的优势。该种厌氧反应器由于搭载了比表面积极大的软性纤维填料，其上附着有大量的生物膜，因此反应器中微生物浓度极高，具有很强的消化能力。填料上附着生物膜中，除菌体之外最主要的组成部分是由其分泌的胞外聚合物(EPS)，这种高分子聚合物的主要成分是多聚糖、蛋白质、核酸和脂类等，其表面的大量阴离子基团对不同类型金属离子表现出强烈的亲和性。由于胞外聚合物含有带负电荷的官能团，如多聚糖、蛋白质等的梭基官能团，因此生物膜可以通过带负电荷的配合基与重金属相互作用，从而能够逐渐吸附重金属离子。因此，利用搭载有软性纤维填料的升流管式厌氧反应器处理垃圾渗滤液除了提高的厌氧发酵性能，还有利于降低渗滤液的重金属浓度，避免渗滤液进一步利用过程中的出现高浓度重金属的抑制。

(2)目前国内外的厌氧发酵技术多采用湿法发酵，即发酵浓度在10％以下，干法发酵虽然能够提高发酵浓度，但是由于其物料流动性差，底物、中间产物和微生物不能均匀混合，导致传质效率较差，发酵过程不稳定，产气速率波动剧烈。虽然湿法发酵产气率较高且稳定，但是对于固体含量较高的木质纤维素类发酵原料如秸秆(风干情况下TS在90％左右)，能源草(鲜料TS为20％～30％)等，将其稀释至8％左右的浓度，需要消耗大量的水，大大提高了运行成本。本方法利用渗滤液厌氧处理后的剩余液替代水对含固率较高的木质纤维素类原料进行稀释，除了节约用水量外，由于渗滤液的氨氮含量较高(最高可达7400mg/L)，而木质纤维素原料常常存在碳氮比过高(如稻草可达47)的问题，加入渗滤液进行发酵可平衡物料的碳氮比，提高发酵效率。

(3)本发明对渗滤液进行了二次发酵，其中的高浓度COD更加充分地转化为甲烷，提高了其能源回收率。在产甲烷菌的化学组成中，金属元素如Fe、Co、Ni的含量较高，需求量大，但一些木质纤维素原料如秸秆，其营养成分较为单一，微生物代谢必需的金属元素含量较低，厌氧发酵过程中很难维持所需浓度，而渗滤液中浓度较高的金属元素能够作为补充，促进厌氧微生物新陈代谢，提高原料利用率和产沼气率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步阐述。但实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

处理新鲜生活垃圾渗滤液，原始COD浓度为11000mg/L。渗滤液进入调节池，在调节池内进行稀释和酸碱度调节至7.0～7.2后，以4000mg/LCOD的容积负荷进入搭载软性纤维填料的升流管式厌氧反应器进行37摄氏度中温厌氧发酵，管式反应器直径为150mm，高900mm，径高比为1：6，总体积为16L；软性纤维填料为醛化纤纶，直径为130mm，填料上下间距为80mm，通过间歇开启反应器内部循环泵，使得料液充分混合，提高传质效率。该阶段的容积产气率为5～8L/L.d，COD去除率68-73％。发酵完毕的剩余液，取一部分回流至调节池内稀释初始渗滤液，余下的发酵剩余液用于下一步调浆池中的稻草原料稀释，将进料浓度调节至TS6～8％，pH至7.0～7.2。所用稻草TS为94％，C/N为48。调节好的原料进入全混式厌氧反应器，接种50％菌种进行厌氧发酵，回收甲烷。该阶段产气率为389～405L/kgVS。

实施例2

处理新鲜生活垃圾渗滤液，原始COD浓度为11000mg/L。渗滤液进入调节池，在调节池内进行稀释和酸碱度调节至7.0～7.2后，以4000mg/LCOD的容积负荷进入搭载软性纤维填料的升流管式厌氧反应器进行厌氧发酵，管式反应器直径为150mm，高900mm，径高比为1：6，总体积为16L；软性纤维填料为醛化纤纶，直径为130mm，填料上下间距为80mm，通过间歇开启反应器内部循环泵，使得料液充分混合，提高传质效率。该阶段的容积产气率为5～8L/L.d，COD去除率68～73％。发酵完毕的剩余液，取一部分回流至调节池内稀释初始渗滤液，余下的发酵剩余液用于下一步调浆池中的杂交狼尾草原料稀释，将进料浓度调节至TS6～8％，pH至7.0～7.2。所用杂交狼尾草TS为25％，C/N为62。调节好的原料进入全混式厌氧反应器，接种50％菌种进行厌氧发酵，回收甲烷。该阶段产气率为585～598L/kgVS。

Claims (7)

1.一种城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：(1)将城市生活垃圾渗滤液进行稀释和酸碱度调节；(2)将步骤(1)所得渗滤液进入搭载软性纤维填料的升流管式厌氧反应器进行厌氧发酵并回收甲烷；(3)将发酵完毕的部分剩余液回流用于稀释步骤(1)的初始城市生活垃圾渗滤液，余下剩余液用于稀释木质纤维素类发酵原料后，调节酸碱度；(4)将步骤(3)所述稀释并调节酸碱度后的木质纤维素类发酵原料进入全混式厌氧反应器进行厌氧发酵并回收甲烷。

2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(1)中，所述稀释是指将城市生活垃圾渗滤液稀释到浓度为4000～6000mg/LCOD；所述酸碱度调节是将酸碱度调节至7.0～7.2。

3.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(2)中，所述软性纤维填料为醛化纤纶、维纶、尼纶、涤纶或腈纶，填料束上下间距为60～80mm，填料束直径为120～130mm。

4.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(2)中，所述厌氧发酵的反应条件为37℃中温厌氧发酵。

5.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(3)中，所述木质纤维素类发酵原料为作物秸秆或能源植物。

6.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(3)中，所述稀释是使用剩余液将木质纤维素类发酵原料稀释到浓度为6～8％TS；所述调节酸碱度是将酸碱度调节至7.0～7.2。

7.根据权利要求1所述的城市生活垃圾渗滤液的综合处理方法，其特征在于步骤(4)中，所述厌氧发酵的反应条件为37℃中温发酵。