CN112209560A

CN112209560A - 一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法

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Publication number: CN112209560A
Application number: CN201910626019.XA
Authority: CN
Inventors: 陈少华; 冯华良; 王晓君; 杨瑞丽; 徐颖; 张召基; 林向宇
Original assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-01-12

Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，采用厌氧处理+一体化自养脱氮处理+高级氧化处理+A/O生化处理+活性炭深度处理的组合工艺处理垃圾渗滤液；厌氧处理可有效去除早、中期垃圾渗滤液中高浓度有机污染物；一体化自养脱氮处理能有效去除渗滤液中氨氮，降低对后续生化处理的抑制作用；高级氧化处理降解渗滤液中难生物降解性有机物，提高其可生化性并降低毒性，有益于后续生化处理；生化处理在去除有机物的同时进一步实现脱氮的目的；最后采用活性炭吸附，降低渗滤液中各类污染物浓度，保证处理出水达标排放。本发明是一种工艺投资少、运行费用低，可行性高、不产生二次污染且可保证处理出水达标排放的垃圾渗滤液处理方法。

Description

一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，更具体的说是涉及一种城市生活垃圾卫生填埋场中垃圾渗滤液的处理方法。

背景技术

伴随中国经济持续高速增长、生活日益富足，城市固体废弃物的产生量也迅速增加。在2013年，261个大、中城市生活垃圾产生量为16148.81万吨，处置量为15730.65万吨，处置率达97.41％。而到2017年，202个大、中城市生活垃圾产生量已达20194.4万吨，处置量20084.3万吨，处置率达99.5％。而且相比于焚烧、堆肥等处置方法，就开发和资本成本上而言，城市固体废物的填埋处置最为廉价，目前此法被广泛接受并大规模实际应用。在中国经填埋处置的垃圾已占到约全部处置垃圾的70％。然而，填埋场所产生的巨量垃圾渗滤液对生态环境和人类健康的潜在危害性，日益引起广泛关注。

垃圾渗滤液中含有大量可生物降解性或难生物降解性(如酚类化合物、含氮化合物、酯和酮、烯烃、烷烃、醇类、多环芳烃、胺类和邻苯二甲酸类)有机物、氨氮、无机盐以及重金属等。基于化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH₄ ⁺-N)、总氮(TN)等指标去除渗滤液中污染物是其进入自然水体的先决条件，而垃圾渗滤液的污染控制和新排放标准的施行日趋严格，这都对垃圾渗滤液处理工艺技术的改进和开发提出了更高的要求。

因此，提供一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，该方法高效、操作简便且成本较低，处理后的垃圾渗滤液可达标排放。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，所述方法由上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧氨氧化(Anammox)的全程自养脱氮工艺、高级氧化技术、缺氧/好氧(A/O)生物处理技术以及活性炭吸附工艺组成，具体步骤如下：

(1)将垃圾渗滤液由调节池经泵提升进入所述上流式厌氧污泥床，去除有机污染物；

(2)使所述上流式厌氧污泥床出水进入所述厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺进行生物脱氮处理；

(3)将所述厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺的出水再经高级氧化技术处理，提高垃圾渗滤液的可生化性并降低毒性；

(4)所述高级氧化技术出水再经过所述缺氧/好氧生物处理，进一步去除污水中的有机物、氨氮和总氮污染物；

(5)所述缺氧/好氧生物处理出水经过活性炭吸附工艺处理，完成对垃圾渗滤液的处理，达到排放标准，甚至可满足深度处理再回用的要求。

进一步，步骤(1)所述上流式厌氧污泥床的反应温度、pH和污泥浓度分别维持在25～40℃、6.5～8.5和5～30gVSS/L，水力停留时间(HRT)为2～15d；有机负荷可达10kg COD·m^-3·d^-1，去除率可达75％以上；产生的沼气经收集、提纯后用于反应器加热、发电或者作为生物燃气。

进一步，步骤(2)：UASB反应器去除有机物后的出水进入一体化自养脱氮反应器进行高效低耗生物脱氮，在一体化自养脱氮反应器中，通过投加氢氧化钠水溶液和调节曝气量将pH、DO分别维持6.5～8.5、0.1～1mg/L，控制反应器温度和水力停留时间分别维持在20～40℃和0.5～5d，可实现总氮去除速率和总氮去除率分别可达1.0kg·m^-3·d^-1和80％以上。

进一步，步骤(3)：采用O₃/H₂O₂工艺对一体化自养脱氮反应器处理的出水进行高级氧化处理，具体方法为将渗滤液pH调节至5～9后进入臭氧反应装置，反应时O₃投加量为15～80g O₃·m^-3·h^-1，H₂O₂的投加量为n(O₃:H₂O₂)＝0.5～2(摩尔比)，反应时间为1～5h。

进一步，步骤(4)：经过高级氧化处理后的出水排入A/O生物反应池进一步去除有机物、氨氮和总氮污染物，其中缺氧单元DO维持在<0.5mg/L；好氧单元DO维持在2～4mg/L，好氧池混合液回流比、污泥回流比、污泥浓度、水力停留时间以及污泥龄分别为100％～600％、100～500％、3000～8000mg/L、0.5～14d、3～30d，所述好氧单元的水力停留时间为所述缺氧单元的2～6倍。

进一步，步骤(5)所述活性炭吸附工艺的活性炭投加量(质量分数)为0.5～10％，吸附时间为0.5～6h。采用高温活化方法对饱和活性炭进行再生利用，其中干燥、炭化以及活化阶段的温度分别控制在100～300℃、150～500℃、800～1500℃，再生时间为0.5～4h。活性炭损失率为5～15％、再生率>80％。

将不同物理、生物和化学技术联合的垃圾渗滤液处理工艺是降低渗滤液中污染物水平的适宜选择，尤其是高级氧化技术(AOPs)为代表的物化与生物处理之间的高效组合。AOPs可去除最难降解有机污染物，可将渗滤液中难降解污染物(如药品、农药和新兴有机污染物)转化为分子量更小、更易生物降解的中间产物，从而提高综合处理性能，因而在AOPs工艺之前或之后采用生物处理可实现更高的污染物去除效率。而且将生物处理技术与AOPs工艺组合使用，可以得到比其他组合工艺更优的经济效果。

厌氧氨氧化(Anammox)是在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，将NH₄ ⁺-N直接转化为N₂，具有不需要外加有机碳源、污泥产量少、脱氮效率高等优点。而垃圾渗滤液属于高氨氮浓度、低碳氮比的一类污水，特别是老龄垃圾渗滤液，大部分COD为难降解性有机物，对厌氧氨氧化菌的影响有限，因此非常适合采用Anammox工艺去除渗滤液中的NH₄ ⁺-N。一体化自养脱氮工艺是将Anammox和短程硝化结合到一个反应器内的生物脱氮工艺，其更符合实际废水的工程应用需求。

AOPs包括两个过程，高反应性的自由基形成及其与有机化合物发生自由基反应。目前研究应用比较广泛的包括基于臭氧(O₃)、过氧化氢(H₂O₂)以及过硫酸盐(S₂O₈ ^2-)的AOPs。其中O₃的氧化性极强(氧化还原电位(ORP)达2.07V)，可与大多数有机物反应，速度快且无二次污染。在基于O₃的AOPs中，H₂O₂通过提供·OH的来源以及生成·OH的引发剂(H₂O₂经部分分解产生HO₂ ^-)而加快O₃对污染物的分解。

生物工艺仍是目前最主要的垃圾渗滤液处理方式，其具有稳定性高、操作简便以及成本低等优势。厌氧生物处理方法中上流式厌氧污泥床工艺具有有机负荷高、无需搅拌、可适应负荷冲击和温度与pH的变化等优势，目前已得到广泛应用。另外，传统的活性污泥法如缺氧/好氧(A/O)工艺，因其不仅能降解有机物，而且具有良好的脱氮除磷的作用，因而在填埋场的垃圾渗滤液处理中也被广泛的采用，工艺技术非常成熟。

但生物处理结合高级氧化技术仍然难以达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)中规定的垃圾渗滤液排放限值，而活性炭吸附处理可以弥补上述工艺的不足，达到深度净化的目的。采用活性炭处理，不仅可实现对渗滤液中难降解有机物、氨氮以及重金属等污染物优良的吸附效果，使其达标排放，而且通过场内原地再生可重复多次使用，极大降低处理成本。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，具有如下有益效果：

(1)采用厌氧工艺UASB去除有机污染物的运行成本低，既可回收能量，又保证后续的一体化自养脱氮工艺免受有机物冲击；对于老龄垃圾渗滤液，因为其易降解有机污染物的浓度很低，则可不设厌氧处理工艺；

(2)采用基于Anammox的一体化自养脱氮工艺可大幅降低建设成本和运行成本，一方面该工艺仅需要一个反应单元而节省了投资成本，另一方面仅NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N的过程需要曝气控制，极大降低曝气所需能耗，且无需外加碳源，工艺运行成本非常低；

(3)相比于其他高级氧化技术，O₃/H₂O₂体系具有反应条件温和、降解效率高、副产物少，且氧化剂本身不会引入任何污染物质等优点，从而达到提高垃圾渗滤液可生物降解性并降低其毒性的目的；

(4)A/O工艺为目前垃圾填埋场渗滤液处理广泛采用的生物处理方法，由于前序的O₃/H₂O₂高级氧化作用提高垃圾渗滤液可生物降解性，因此可以提高A/O工艺对总氮和有机物的去除率，降低运行费用；

(5)活性炭吸附工艺中采用活性炭作为吸附剂，净化效果好，可以满足日益严格的排放标准需求；由于采用场内再生工艺，活性炭可重复使用，从而显著降低运行费用；

(6)此垃圾渗滤液处理组合工艺完全摒弃了目前广泛采用的纳滤、反渗透等膜工艺技术，无“垃圾渗滤液膜浓缩液”等二次污染问题的困扰，具有工艺投资少、运行费用低，可行性高、不产生二次污染且可保证处理出水达标排放等诸多优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明垃圾渗滤液的处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在某垃圾填埋场现场采用本发明中的组合工艺(图1)进行中试规模试验。渗滤液原液中COD、BOD₅/COD(B/C)以及NH₄ ⁺-N浓度分别为8000～20000mg/L、0.25～0.6、1000～3000mg/L(早期垃圾渗滤液)。其中UASB工艺反应温度、pH分别为35±2℃、7.0±0.2。总水力停留时间为8d，有机负荷为5kg COD·m^-3·d^-1，污泥浓度为25g VSS/L，经UASB工艺处理出水COD浓度为800～2500mg/L，B/C比降至0.1～0.25，之后流入一体化自养脱氮反应器。一体化自养脱氮工艺反应温度、pH以及DO分别为30±2℃、7.8±0.2、0.5±0.1mg/L，总水力停留时间为4d，经一体化自养脱氮工艺处理后，NH₄ ⁺-N浓度降至100～350mg/L。一体化自养脱氮工艺处理出水经pH调节为6.0±0.1后，进入O₃/H₂O₂反应装置，反应时臭氧投加量为60gO₃·m^-3·h^-1，O₃与H₂O₂投加量的摩尔比为1，反应时间为2h，经O₃/H₂O₂体系处理出水中COD浓度降至400～1200mg/L、B/C增至0.3～0.6。再经A/O工艺处理，A/O工艺中好氧单元的水力停留时间为4d，缺氧单元水力停留时间为2d，其混合液回流比、污泥回流比、污泥浓度和污泥龄分别为200％、150％、4000mg/L、15d，处理出水中COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为80～250mg/L、0～10mg/L、20～40mg/L。最后经活性炭吸附处理，活性炭的投加量为2％，吸附时间为3h，其出水COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为40～90mg/L、0～8mg/L、20～40mg/L，达到GB 16889-2008表2要求。

实施例2

采用本发明的组合工艺处理收集于某垃圾填埋场原水池的老龄渗滤液，进行实验室规模试验(未设置UASB厌氧处理工艺，下同)。此渗滤液中COD、B/C以及NH₄ ⁺-N浓度分别为400～800mg/L、0.04～0.1、400～800mg/L，设计进水流量为12L/d。其中一体化自养脱氮工艺反应温度、pH以及DO分别为30±2℃、7.8±0.2、0.5±0.1mg/L，总水力停留时间为2d，经一体化自养脱氮工艺处理后，NH₄ ⁺-N浓度降至40～80mg/L、COD浓度变化不大。一体化自养脱氮工艺处理出水经pH调节后进入O₃/H₂O₂反应装置，其中臭氧投加量为15g O₃·m^-3·h^-1，O₃与H₂O₂投加量的摩尔比为1，反应时间为1h，O₃/H₂O₂体系处理出水中COD浓度降至140～400mg/L、B/C增至0.2～0.45、NH₄ ⁺-N浓度无明显变化；再经A/O工艺处理，A/O工艺中好氧单元的水力停留时间为3d，缺氧单元水力停留时间为1d，其混合液回流比、污泥回流比、污泥浓度和污泥龄分别为200％、150％、3000mg/L、20d，其出水COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为50～150mg/L、0～5mg/L、10～20mg/L。最后经活性炭吸附处理，活性炭的投加量为0.5％，吸附时间为0.5h，出水COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为15～35mg/L、0～5mg/L、5～20mg/L，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)表2要求。

实施例3

在某垃圾填埋场现场采用本发明中的组合工艺进行中试规模试验。渗滤液原液中COD、B/C以及NH₄ ⁺-N浓度分别为600～1000mg/L、0.05～0.15、1000～1200mg/L(老龄垃圾渗滤液)。其中一体化自养脱氮工艺反应温度、pH以及DO分别为30±2℃、7.8±0.2、0.5±0.1mg/L，总水力停留时间为2d；经一体化自养脱氮工艺处理后，NH₄ ⁺-N浓度降至100～150mg/L。一体化自养脱氮工艺处理出水经pH调节为6.0±0.1后，进入O₃/H₂O₂反应装置，反应时臭氧投加量为30g O₃·m^-3·h^-1，O₃与H₂O₂投加量的摩尔比为1，反应时间为1.5h，经O₃/H₂O₂体系处理出水中COD浓度降至200～500mg/L、B/C增至0.25～0.5。再经A/O工艺处理，A/O工艺中好氧单元的水力停留时间为3d，缺氧单元水力停留时间为1d，其混合液回流比、污泥回流比、污泥浓度和污泥龄分别为200％、150％、3000mg/L、20d，处理出水中COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为100～300mg/L、0～15mg/L、10～30mg/L，最后经活性炭吸附处理，活性炭的投加量为1％，吸附时间为1h，其出水COD、NH₄ ⁺-N、TN浓度分别为10～80mg/L、0～15mg/L、10～30mg/L，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)表2要求。

由上述实例可知，无论是早期垃圾渗滤液还是老龄垃圾渗滤液，本发明对城市生活垃圾填埋场渗滤液都具有较好的处理效果，其最终处理出水可达到相关排放标准要求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，所述方法由上流式厌氧污泥床、厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺、高级氧化技术、缺氧/好氧生物处理技术以及活性炭吸附工艺组成，具体步骤如下：

(5)所述缺氧/好氧生物处理出水经过活性炭吸附工艺处理，完成对垃圾渗滤液的处理。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，步骤(1)所述上流式厌氧污泥床的反应温度、pH和污泥浓度分别维持在25～40℃、6.5～8.5和5～30g VSS/L，水力停留时间为2～15d。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，步骤(2)所述厌氧氨氧化的全程自养脱氮工艺的反应温度、pH以及DO分别维持在20～40℃、6.5～8.5和0.1～1mg/L，水力停留时间为0.5～5d。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，步骤(3)所述高级氧化技术采用O₃/H₂O₂氧化体系，其中O₃投加量为15～80g O₃·m^-3·h^-1，O₃与H₂O₂投加量的摩尔比为0.5～2，反应时间为1～5h。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，步骤(4)所述缺氧/好氧生物处理的运行工况为：缺氧单元DO维持在<0.5mg/L；好氧单元DO维持在2～4mg/L，好氧池混合液回流比、污泥回流比、污泥浓度、水力停留时间以及污泥龄分别为100％～600％、100～500％、3000～8000mg/L、0.5～14d、3～30d，所述好氧单元的水力停留时间为所述缺氧单元的2～6倍。

6.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，步骤(5)所述活性炭吸附工艺的活性炭投加量为0.5～10％，吸附时间为0.5～6h。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾渗滤液的组合工艺处理方法，其特征在于，采用高温活化方法使饱和活性炭再生利用，其中干燥、炭化以及活化阶段的温度分别控制在100～300℃、150～500℃、800～1500℃，再生时间为0.5～4h。