CN109928579A - 一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙及方法，属于环境治理技术领域。通过在反应墙墙体内依次设置进水疏导区、缓冲过渡区、生物反应区和出水区，填料粗石英砂、填料细石英砂能够对颗粒物起到吸附作用；污水处理菌种能有效去除多种污染物等，而不需化学混凝、助凝过程；活性炭能有效去除色度、臭味；沸石具有优良吸附性，离子交换性；锰砂对砷等去除效果优异；陶粒是生物膜的理想载体；微电解池系统通过电解降解部分难降解物质以便后续生物降解，刺激微生物生长代谢，强化生物降解环节。反应墙各区域内的填充物搭配合理、无污染、易得、来源广泛，能够最大程度的处理垃圾渗滤液，且反应墙整体构造简单、设计合理，成本低、耗能小。

Description

一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙及方法

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙及方法。

背景技术

垃圾渗滤液是一种浓度较高的有机废水，其中不仅含有致癌物，还有二十种以上的有毒有害污染物，被列入环境优先污染物的“黑名单”，成分特别复杂(多种有机污染物、重金属、高氨氮等)，水质(COD、BOD、可生化性随填埋时间的增长而下降并逐渐维持在较低水平)及水量波动性大(渗滤液的产生量受多种因素如降水量、蒸发量、地面流失等的影响),垃圾渗滤液作为垃圾填埋过程中的“副产品”，如果处理不当，将会严重污染大气、地表水和地下水，造成二次污染，严重影响环境和人类健康。

目前较典型的地下水修复技术约有十多种，而根据修复技术的原理，可分为四大类，即物理法、化学法、生物法和综合修复技术。按修复方式又可分为异位修复技术(Ex-Situ)和原位修复技术(In-Situ)。

渗透性反应墙是一种建于地下的地下水原位修复技术，简称PRB技术(PermeableReactive Barrier)。20世纪末出现，是目前地下水修复研究领域中的热点，具有应用范围广、处理效果好、反应介质消耗慢、费用低、节能环保技术等优点。处理垃圾渗滤液的接触反应墙作为生物反应墙作为PRB与强化生物修复方法的结合技术，以其修复过程绿色、经济、可减少污染物的暴露和对土地环境的扰动等优点，已被广泛应用于国外的实验室和场地修复研究中，被认为是最具有发展潜力的新兴修复技术。

申请号为：CN201820698413的一种用于地下水污染修复的可渗透反应墙，该可渗透反应墙包括砖墙、挡板、过滤框架、可渗透进水墙、还原反应墙、吸附反应墙、生物降解反应墙、连接层、可渗透过滤出水墙。该可渗透反应墙具有对环境影响小、操作简便、费用低、效果好、密封性强、紧闭性好的优点，但是其不足之处在于可渗透反应墙构造复杂，随着时间推移墙体结构易受腐蚀损坏，修理清洁不易，造成不必要的消耗。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙及方法，可以有效处理垃圾渗滤液，构建方法简便易行且使用方法简便。反应墙整体构造简单、设计合理，成本低、耗能小。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙，包括在反应墙墙体内依次设置的进水疏导区、缓冲过渡区、生物反应区和出水区；在生物反应区内设置有微电解池系统；进水疏导区和缓冲过渡区之间设有第一启闭装置，缓冲过渡区与生物反应区之间设有第二启闭装置，生物反应区和出水区之间设有第三启闭装置；进水疏导区连接有进水口，出水区连接有出水口；进水疏导区内填充有填料粗石英砂；缓冲过渡区和出水区内均填充有填料细石英砂；生物反应区内填充有污水处理菌种、活性炭、沸石、锰砂和陶粒。

优选地，微电解池系统内并联设置有若干组微电解装置，相邻两组微电解装置间的距离为20cm，每组微电解装置中电极之间的距离为5cm，电极材质为碳毡，电极面积不小于反应墙过流面积的1/4，微电解装置为脉冲电压式，脉冲电压为30～60V。

优选地，反应墙墙体的材质为非金属防腐材料。

优选地，进水疏导区内交错设置有若干挡板，形成“Z”字形的通道。

优选地，生物反应区内的污水处理菌是经驯化后的菌种。

优选地，进水疏导区内的填料粗石英砂的粒径为2～4mm；缓冲过渡区和出水区内的填料细石英砂的粒径为1～2mm。

优选地，生物反应区内活性炭和沸石的粒径为1～2mm，锰砂的粒径为2～3mm，陶粒的粒径为4～5mm；且活性炭、沸石、锰砂和陶粒的体积比为1～2：1～2：1～2：1。

本发明还公开了采用上述处理垃圾渗滤液的接触反应墙处理垃圾渗滤液的方法，包括：

步骤1、将若干接触反应墙并联形成反应墙并联矩阵排布在垃圾填埋场的垃圾渗滤液扩散羽流方向；

步骤2、使垃圾渗滤液从进水口进入，流经进水疏导区和缓冲过渡区后进入生物反应区，经污水处理菌种和微电解池系统处理一个周期后，进入出水区；

步骤3、将出水区流出的处理后的垃圾渗滤液经出水口引出接触反应墙，完成垃圾渗滤液的处理。

优选地，若干反应墙形成反应墙并联矩阵的总宽度大于垃圾渗滤液扩散羽流的扩散范围。

优选地，微电解池系统采用脉冲供电，脉冲电压为30～60V，一个脉冲周期包括3～5分钟的工作时间和1～2分钟的冷却时间，8～10个脉冲周期为一个处理周期。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙，通过在反应墙墙体内依次设置进水疏导区、缓冲过渡区、生物反应区和出水区，进水疏导区内的填料粗石英砂能够对大颗粒起到吸附作用；缓冲过渡区和出水区内的填料细石英砂可以进一步对颗粒物起到吸附作用；污水处理菌种能有效去除氨氮、BOD、COD、SS、硝酸根、硫酸根、色度、臭味、毒性物质、化合污染物等，而不需化学混凝、助凝的过程；活性炭能有效去除色度、臭味；沸石具有优良的吸附性，离子交换性；锰砂对砷等去除效果优异；陶粒是生物膜的理想载体；其次，上述填充物能够对垃圾渗滤液的水平迁移速度起到缓冲作用，降低其流速，使之有更多的时间与生物反应区内的污水处理菌种充分反应。同时，微电解池系统通过电解降解部分难降解物质以便后续生物降解，并且刺激微生物生长代谢，强化生物降解环节，并且生物反应区各处均能保持较高的生物群落代谢活性即污染物降解能力强。

反应墙采取原位修复技术，无须安装泵，无须进行地面处理设施的建设，可在受污染区域就地处理污染物质，并可有效地避免二次污染，而且给污染场地的地表利用和地下含水层带来的干扰很小；采用被动修复技术，该技术只对设计反应区域内的特定污染物质起作用，且当运行周期结束后，可作为含水层的永久组成部分，而不需要进行特殊的善后处理措施；应用范围广，可用于修复被有机物(如氯代烃、石油经类以及农药等)和无机物(如重金属、氨氮以及圾渗滤液)污染的地下水；处理效果好，采用合适的反应介质，通过处理后的污染物其残留量较低；费用低，除一次性投资较大和需要长期监测外，几乎不需要其他任何的运行费用，具有时效长，运行和维护费用低等特点；节能环保，运行过程中无需额外的动力、材料及维修等损耗费用，不会对地下水带来二次污染和破坏含水层原有的生态系统。

优选地，微电解池系统中的微电解装置采用脉冲电压式，通过有机物部分电解的途径，降低微生物处理负荷，同时微电解作为外源电子供体，能够增强微生物对难降解有机物的共代谢降解作用。

优选地，反应墙墙体的材质为非金属防腐材料，能够防止有害物质侵蚀反应墙墙体，提高装置寿命，减少维修成本。

优选地，进水疏导区内若干挡板交错形成“Z”字形的通道，能够有效延长垃圾渗滤液的停留时间，提高处理效果，同时弱化对微生物处理区的毒冲击效应。

优选地，污水处理菌采用经驯化后的菌种，是经遴选、培养、组合高浓度有机污水高效降解的微生物菌株，成为专门的污水处理菌群，针对性强，处理效率高。

优选地，反应墙内各填充物的合理配比和粒径的选择，能够进一步提升反应墙的处理能力。

本发明还公开了采用上述处理垃圾渗滤液的接触反应墙处理垃圾渗滤液的方法，若干反应墙沿垃圾渗滤液扩散方向并联设置在垃圾填埋场的垃圾渗滤液扩散羽流方向，从源头上对垃圾渗滤液进行处理，避免垃圾渗滤液在扩散中的二次污染；垃圾渗滤液通过在反应墙墙体内依次经进水疏导区、缓冲过渡区、生物反应区和出水区处理，在与生物反应区内的污水处理菌种充分反应的同时，微电解池系统通过电解降解部分难降解物质以便后续生物降解，并且刺激微生物生长代谢，强化生物降解环节，并且生物反应区各处均能保持较高的生物群落代谢活性即污染物降解能力强。该方法操作简便、处理效率高，对垃圾渗滤液的处理效果好，具有很强的应用性。

优选地，若干反应墙形成反应墙并联矩阵的总宽度大于垃圾渗滤液扩散羽流的扩散范围，能够防止垃圾渗滤液羽流的扩散，减少环境污染。

优选地，微电解池系统采用脉冲供电，可显著增强生物处理能力，对微生物生长刺激明显；同时，设置一个脉冲周期包括3～5分钟的工作时间和1～2分钟的冷却时间，8～10个脉冲周期为一个处理周期；采用脉冲式微电解的间歇供电方式，避免了连续电解下的生物细胞膜钝化效应，能够有效提升小分子有机物的跨膜效率从而提升代谢活性和有机污染物的生物矿化效能。

附图说明

图1为本发明的处理垃圾渗滤液的接触反应墙的整体结构正视示意图；

图2为本发明的处理垃圾渗滤液的接触反应墙的整体结构俯视示意图；

图3为本发明的处理垃圾渗滤液的接触反应墙在使用时并联排布的示意图。

图中：1为进水口；2为进水疏导区；3为挡板；4为缓冲过渡区；5-1为第一启闭装置；5-2为第二启闭装置；5-3为第三启闭装置；6为生物反应区；7为出水区；8为出水口；9为微电解池系统；10为垃圾桶填埋场；11为垃圾渗滤液扩散羽流；12为反应墙并联矩阵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

图1、图2为本发明的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，反应墙墙体采用非金属防腐材料制成，如聚乙烯、二氧化硅、碳素玻璃纤维或其它具有聚四氟乙烯涂层的结构材料，在反应墙墙体内依次设置的进水疏导区2、缓冲过渡区4、生物反应区6和出水区7，可以在进水疏导区2内交错设置有若干挡板3，形成“Z”字形的通道。在生物反应区6内设置有微电解池系统9，微电解池系统9内并联设置有若干组微电解装置，相邻两组微电解装置间的距离为20cm，每组微电解装置中电极之间的距离为5cm，电极材质为碳毡，电极面积不小于反应墙过流面积的1/4，微电解装置为脉冲电压式，脉冲电压为30～60V。进水疏导区2和缓冲过渡区4之间设有第一启闭装置5-1，缓冲过渡区4与生物反应区6之间设有第二启闭装置5-2，生物反应区6和出水区7之间设有第三启闭装置5-3；第一启闭装置5-1、第二启闭装置5-2和第三启闭装置5-3为可开启关闭的闸门或隔板，在关闭时起到将各个区域分隔的作用。进水疏导区2连接有进水口1，出水区连接有出水口8；进水疏导区2内填充有填料粗石英砂；缓冲过渡区4和出水区7内均填充有填料细石英砂；生物反应区6内填充有污水处理菌种、活性炭、沸石、锰砂和陶粒，污水处理菌可以在墙外利用垃圾渗滤液进行批量菌种驯化，菌种驯化完成后加入生物反应区6；进水疏导区2内可以填充粒径为2～4mm的填料粗石英砂，缓冲过渡区4和出水区7内可以填充粒径为1～2mm的填料细石英砂，生物反应区6内可以填充粒径为1～2mm的活性炭和沸石、粒径为2～3mm的锰砂，粒径为4～5mm的陶粒，可以采用活性炭、沸石、锰砂和陶粒的体积比为1～2：1～2：1～2：1。必要时还可以添加少量聚氨酯泡沫(内径为10mm的多孔立方体)以促进生物膜快速生成。

本发明的处理垃圾渗滤液的接触反应墙的工作方法：

如图3，将若干接触反应墙并联形成反应墙并联矩阵12排布在垃圾填埋场10的垃圾渗滤液扩散羽流11方向，垃圾渗滤液通过进水口1进入反应墙内，反应墙置于未污染地下水层与土壤层中，既可以及时解决渗滤液污染问题，避免二次污染，又可以对移动式微电解生物接触反应墙起到定型作用，防止安装或拆卸时产生坍塌现象，同时方便清洁处理，也可以在任何地方进行快速构建，垃圾渗滤液进入墙体后流经进水疏导区2与缓冲过渡区4，其中粗石英砂和细石英砂起到初步过滤吸附的作用，然后初次过滤后的渗滤液通过生物反应区6，与生物反应区内的污水处理菌种进行反应，降低COD，去除垃圾渗滤液的毒性，沸石、活性炭、锰砂、陶粒有两方面作用，首先对垃圾渗滤液进行二次过滤，去除部分元素，其次对垃圾渗滤液的水平迁移速度起到缓冲作用，降低其流速，使之有更多的时间与生物反应区6内的污水处理菌种充分反应，并且通过微电解池系统9电解，污染修复效果更好，然后通过出水区7，经填料细石英砂最终过滤后通过出水口8排出，流向未污染地下水，最终通过水体自净过程结束整个垃圾渗滤液净化过程。整个处理过程的进度通过第一启闭装置5-1、第二启闭装置5-2和第三启闭装置5-3进行控制。

经检测，处理后的垃圾渗滤液COD去除率均在92％以上，出水发光细菌抑制率均在30％以下，总抗氧化能力随着反应时间的推移而逐渐增高，实现了高毒性垃圾渗滤液的弱毒化。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的实施方式之一，根据本发明所描述的装置所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，包括在反应墙墙体内依次设置的进水疏导区(2)、缓冲过渡区(4)、生物反应区(6)和出水区(7)；在生物反应区(6)内设置有微电解池系统(9)；进水疏导区(2)和缓冲过渡区(4)之间设有第一启闭装置(5-1)，缓冲过渡区(4)与生物反应区(6)之间设有第二启闭装置(5-2)，生物反应区(6)和出水区(7)之间设有第三启闭装置(5-3)；进水疏导区(2)连接有进水口(1)，出水区连接有出水口(8)；

进水疏导区(2)内填充有填料粗石英砂；

缓冲过渡区(4)和出水区(7)内均填充有填料细石英砂；

生物反应区(6)内填充有污水处理菌种、活性炭、沸石、锰砂和陶粒。

2.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，微电解池系统(9)内并联设置有若干组微电解装置，相邻两组微电解装置间的距离为20cm，每组微电解装置中电极之间的距离为5cm，电极材质为碳毡，电极面积不小于反应墙过流面积的1/4，微电解装置为脉冲电压式，脉冲电压为30～60V。

3.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，反应墙墙体的材质为非金属防腐材料。

4.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，进水疏导区(2)内交错设置有若干挡板(3)，形成“Z”字形的通道。

5.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，生物反应区(6)内的污水处理菌是经驯化后的菌种。

6.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，进水疏导区(2)内的填料粗石英砂的粒径为2～4mm；缓冲过渡区(4)和出水区(7)内的填料细石英砂的粒径为1～2mm。

7.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙，其特征在于，生物反应区(6)内活性炭和沸石的粒径为1～2mm，锰砂的粒径为2～3mm，陶粒的粒径为4～5mm；且活性炭、沸石、锰砂和陶粒的体积比为1～2：1～2：1～2：1。

8.采用权利要求1～7任意一项所述的处理垃圾渗滤液的接触反应墙处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，包括：

步骤1、将若干接触反应墙并联形成反应墙并联矩阵(12)排布在垃圾填埋场(10)的垃圾渗滤液扩散羽流(11)方向；

步骤2、使垃圾渗滤液从进水口(1)进入，流经进水疏导区(2)和缓冲过渡区(4)后进入生物反应区(6)，经污水处理菌种和微电解池系统(9)处理一个周期后，进入出水区(7)；

步骤3、将出水区(7)流出的处理后的垃圾渗滤液经出水口(8)引出接触反应墙，完成垃圾渗滤液的处理。

9.根据权利要求8所述的采用处理垃圾渗滤液的接触反应墙处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，若干反应墙形成反应墙并联矩阵(12)的总宽度大于垃圾渗滤液扩散羽流(11)的扩散范围。

10.根据权利要求8所述的采用处理垃圾渗滤液的接触反应墙处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，微电解池系统(9)采用脉冲供电，脉冲电压为30～60V，一个脉冲周期包括3～5分钟的工作时间和1～2分钟的冷却时间，8～10个脉冲周期为一个处理周期。