CN116573759B - 一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用，该腐殖土混合填料由质量比为1：1～1：2的腐殖土和吸附剂混合而成；其中，腐殖土主要由生物秸秆、锯末和尿素经过发酵、完全腐殖化后形成，生物秸秆与锯末的质量比为4：1～2：1，且尿素占腐殖土总质量的1％～2％，腐殖土中碳和氮的质量比为(20～30)：1，吸附剂采用的粘性土经风干处理后，再粉碎至粒径为100～200目大小的颗粒。本发明混合填料含有丰富的微生物，既可以降解渗滤液中的污染物，又能够吸附渗滤液中的污染物，因此可高效的去除渗滤液的污染物，同时该混合填料原材料低廉易取得，且方便制作，使用效果显著，方便推广普及。

Description

一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用

技术领域

本发明属于污水处理环保技术领域，具体涉及一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用，主要用于厌氧处理工艺。

背景技术

随着我国城市规模的不断扩大，城市人口数量的逐年增大，城市生活垃圾产量也随之逐渐增大，而我国生活垃圾主要采用填埋的工艺处理，由此导致渗滤液污染的问题也日益突出，据相关研究部门统计，目前我国的垃圾渗滤液产量已经达到了每年3000万吨以上，而渗滤液中的氨氮含量和COD高浓度会使地面水体缺氧，水质恶化；氮磷等营养物质会导致水体富营养化，严重影响着居民饮用水水源。因此，对垃圾渗滤液的处理成为国内外学者关注和研究的重难点之一。

目前，垃圾渗滤液的处理方法大体上可分为生物法、物化法、土地法以及不同种类方法的综合。其中，生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法，由于它的运行处理费用相对物化法低，有机物被微生物降解主要生成二氧化碳、水、甲烷以及微生物的生物体等对环境影响较小的物质(甲烷气体可作为能量回收)，不会出现化学污泥造成二次污染的问题，所以被世界各国广泛采用。而厌氧处理工艺是整个生物处理系统中的前段处理单元，对后续工艺能否稳定运行达标排放至关重要，腐殖土作为厌氧处理工艺的新一代填料，在国外有少量应用，但由于污水水质的不同，该技术在我国还存在适应性的问题，单一腐殖土做填料孔隙度过大，流速过快，易出现短流，处理效果不好。

有鉴于此，本发明人提出一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用，以克服现有技术存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用，该腐殖土混合填料的原材料低廉且易取得，制作方便，渗滤液经该混合填料时既可以进行微生物降低，又能够发生吸附作用，因此能够高效去除渗滤液的多种污染物。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一方面，提供一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料，所述腐殖土混合填料包括混合均匀的腐殖土和吸附剂，且所述腐殖土与吸附剂质量比为1：1～1：2；

其中，所述吸附剂为风干、粉碎后的粘性土颗粒；

所述腐殖土主要由生物秸秆、锯末和尿素经过发酵、完全腐殖化后形成，所述生物秸秆与锯末的质量比为4：1～2：1，且尿素占所述腐殖土总质量的1％～2％。

本发明中的腐殖土含有丰富的有机质和营养元素，可供数以亿计的微生物生长、繁殖，并且具有土质轻、空隙大、比表面积大的特点，可以作为生物膜的载体，使微生物附着生长，形成生物膜，废水(渗滤液)流经时，微生物可高效降解废水中的各种污染物。

进一步地，所述吸附剂采用的粘性土经风干处理后，再粉碎至粒径为100～200目大小的颗粒。

进一步地，所述腐殖土中碳和氮的质量比为(20～30)：1。

第二方面，本发明提供一种上述腐殖土混合填料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、腐殖土的制备：将粉碎的生物秸秆和锯末以质量比为4：1～2：1的比例混合均匀，然后加入设定量的水，再加入占腐殖土总质量1％～2％的尿素，使腐殖土中碳和氮的质量比控制在(20～30)：1，7天翻堆一次，同时补充水分，自然发酵30～45天，待完全腐殖化即得到腐殖土；

步骤二、吸附剂的制备：取设定量的粘性土，并将其风干、粉碎至粒径为100～200目大小的颗粒；

步骤三：将步骤一制备的腐殖土和步骤二制备的吸附剂按设定比例充分混合，即得到腐殖土混合填料。

进一步地，所述步骤一中加入设定量的水后要求湿度为65％～75％。

进一步地，所述步骤三中腐殖土和吸附剂的质量比为1：1～1：2。

第三方面，本发明提供一种上述腐殖土混合填料的应用，该腐殖土混合填料根据上述的制备方法得到，所述腐殖土混合填料用于厌氧反应器填料处理垃圾渗滤液。

进一步地，所述腐殖土混合填料应用时放置于厌氧反应器内中部位置，并在所述腐殖土混合填料的上部设置布水器，同时在所述腐殖土混合填料的下部设置承托层；使用时，待处理的垃圾渗滤液从厌氧反应器的顶部进水口进入，随后通过布水器将渗滤液均匀布设在腐殖土混合填料的上方，渗滤液依次经过腐殖土混合填料和承托层处理后，从厌氧反应器底部的出水口流出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料、制备方法及应用，该腐殖土混合填料以腐殖土和吸附剂混合而成。其中，吸附剂为风干、粉碎后的粘性土颗粒，具有比表面积大的特点；腐殖土主要由生物秸秆、锯末和尿素经过发酵、完全腐殖化后形成，故含有大量丰富的微生物；因此，本发明腐殖土混合填料不仅可降解垃圾渗滤液中的多种污染物，而且混合填料中的腐殖土和吸附剂都具有吸附功能可吸附垃圾渗滤液中的污染物，相比现有技术，本发明改善了因单一腐殖土做填料孔隙度过大，流速过快，处理效果不好的弊端，利用粉土降低孔隙度，减缓水流速度，提高去除率，保证厌氧处理工艺高效、稳定的运行。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明腐殖土混合填料的制备方法的流程图；

图2是本发明腐殖土实物图；

图3是本发明腐殖土混合填料的应用结构示意图。

其中：1为厌氧反应器；2为布水器；3为腐殖土混合填料；4为承托层；11为进水口；12为出水口。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：

1)腐殖土的制备：将粉碎的生物秸秆和锯末以质量比为4：1～2：1的比例混合均匀，然后加入设定量的水使其湿度达到65％～75％，再加入占腐殖土总质量1％～2％的尿素，使腐殖土中碳和氮的质量比控制在(20～30)：1，7天翻堆一次，同时补充水分，自然发酵30～45天，待完全腐殖化即得到腐殖土。

其中，本发明采用的生物秸秆比如玉米、小麦、稻草等常见的秸秆都可以，对生物秸秆不做细致的要求；锯末对树的种类也无严格要求。生物秸秆用揉丝机粉碎，大小在3～10cm，锯末用粉碎机粉碎，大小在1～3cm。生物秸秆不宜过小，因为生物秸秆在发酵堆体中有支撑作用，过小不利于氧气进入发酵堆体，不利于发酵。锯末难发酵，不能过大，过大难降解。

由于生物秸秆易发酵、锯末难降解，为了保证发酵效率及发酵温度需要生物秸秆和锯末以合适的比例混合。锯末添加过多可能会造成发酵温度不够和发酵不成熟。

堆料中水分的主要作用是溶解有机物、参与微生物的新陈代谢，同时，通过水分蒸发还起着调节堆体温度的作用。故堆料含水率的变化直接影响着微生物的生长代谢过程，影响着堆肥反应速度和腐熟程度。若含水率过高，会造成堆料被紧缩或内部游离空隙被水膜充填，使游离空隙率降低而阻碍空气扩散和输送，导致出现大量厌氧状态，阻碍微生物的好氧代谢，产生恶臭；含水率过低，也会导致微生物的生长繁殖，降低堆肥反应速度。

加入特定量的尿素是为了调节碳氮比，发酵适宜的C:N＝(20-30):1，C/N过高，微生物生长繁殖所需的氮元素受到限制，微生物繁殖速度低，有机物分解速度慢，发酵时间长，堆肥腐殖化系数低，堆肥发酵不好。C/N过低，微生物生长繁殖所需的能量来源受到限制，发酵温度上升缓慢，氮过量并以氨气的形式释放，有机氮损失大，还会散发难闻的气味。

由于本发明腐殖土由生物秸秆、锯末和尿素组成并经过发酵形成，因此，该腐殖土含有丰富的有机质和营养元素，可供数以亿计的微生物生长、繁殖，并且具有土质轻、空隙大、比表面积大的特点，可以作为生物膜的载体，使微生物附着生长，形成生物膜，废水流经时，微生物可降解废水中的污染物。

2)吸附剂的制备：取设定量的粘性土，并将其风干、粉碎至粒径为100～200目大小的颗粒，从而扩大填料的比表面积。本发明采用100～200目大小的颗粒，这是因为粒径过大比表面积小，填料对污染物吸附效果较差，去除率会降低；而粒径过小，容易堵塞，也会造成随着水流流出反应器，造成损失。

3)将步骤1)制备的腐殖土和步骤2)制备的吸附剂按照1：1～1：2的比例充分混合，即得到如图2所示的腐殖土混合填料。腐殖土与吸附剂采用1：1～1：2，是因为腐殖土与吸附剂比值过大，填料孔隙率会过大，水流流速过快，易出现短流，处理效果不好。腐殖土与吸附剂比值过小，粘性土颗粒易粘连结块，造成堵塞，另一方面，腐殖土添加量过少还可能使微生物生长代谢所需的营养物质不够。

由于该混合填料同时包含大量丰富的微生物，又具备比表面积大的粉土吸附剂，两者发生协同作用，不仅可以降解垃圾渗滤液中的污染物，而且填料中的腐殖土和吸附剂都具有吸附功能可吸附垃圾渗滤液中的污染物，使得该混合填料同时具有微生物降解和吸附的作用，因此，能够高效的去除垃圾渗滤液中的污染物。

另外，本发明提供了一种腐殖土混合填料的应用，该腐殖土混合填料用于厌氧反应器填料处理垃圾渗滤液，具体应用时，如图3所示，将本发明制备的腐殖土混合填料3放置于厌氧反应器1内中部位置，并在腐殖土混合填料3的上部设置布水器2，同时在腐殖土混合填料3的下部设置承托层4，优选的，本发明实施例承托层4为沙子，另外为了加速降解垃圾渗滤液中的污染物，还可以设置温控系统；使用时，待处理的垃圾渗滤液从厌氧反应器1的顶部进水口11进入，随后通过布水器2将渗滤液均匀布设在腐殖土混合填料1的上方，渗滤液依次经过腐殖土混合填料3和承托层4处理后，从厌氧反应器1底部的出水口12流出。

为了进一步验证本发明腐殖土混合填料的使用功效，发明人进行了如下具体实施例进行试验。

实施例1

本实施例中腐殖土和吸附剂按1：1配比，分别称取粉碎至100目的粒粘性土颗粒和腐殖土各50g，并将两者充分混合均匀，即得到100g的腐殖土混合填料。

然后根据厌氧反应器原理制作小试试验微型厌氧反应器，将100g的腐殖土混合填料放置于微型厌氧反应器的中部，并在下方放置沙子作为承托层，其结构如图3所示，试验过程中，每天向微型厌氧反应器中滴入100mL待处理渗滤液，并用滴管控制流速(相当于布水器)，使其5小时滴完。同时监测进、出水渗滤液的pH值、COD、NH3-N和TP，本试验持续时间为29天。实验结果如表1所示：

表1实验结果

通过表1的实验数据可知，待处理渗滤液经过本发明腐殖土混合填料后，其COD去除率为70.6％，NH3-N去除率为36.6％，TP去除率在47.5％，可见本发明腐殖土混合填料对渗滤液的处理效果良好。

实施例2

本实施例中腐殖土和吸附剂按1：1.5配比，称取腐殖土3Kg，粉碎至150目的粒粘性土颗粒4.5Kg，并将两者充分混合均匀，即得到5.5Kg的腐殖土混合填料。

本次试验反应器有效容积为7.935L，进水垃圾渗滤液COD浓度在650～1500mg/L范围内波动，NH3-N浓度在15～25mg/L范围内，TP浓度在3～8mg/L范围内，温度在10～20℃之间，进水pH值在7.2～7.85之间，HRT为16h。

本试验稳定连续运行1个月，经测定进水与出水pH无明显差异，COD去除率在70％～85％，NH3-N、TP去除率均在30～40％。

对比例

与实施例2不同之处仅在于，对比例中腐殖土和吸附剂按1：3配比，称取腐殖土3Kg，粉碎至150目的粒粘性土颗粒9Kg，并将两者充分混合均匀，即得到12Kg的腐殖土混合填料。

本次试验反应器有效容积为7.935L，进水垃圾渗滤液COD浓度在650～1500mg/L范围内波动，NH3-N浓度在15～25mg/L范围内，TP浓度在3～8mg/L范围内，温度在10～20℃之间，进水pH值在7.2～7.85之间，HRT为16h。

本试验在运行过程中发生堵塞状况，连续运行1个月，经测定进水与出水pH无明显差异，COD去除率在50～60％，NH3-N、TP去除率均在10～20％，可见COD去除率以及NH3-N、TP去除率效果均不如实施例2。

实施例3

本实施例中腐殖土和吸附剂按1：2配比，称取腐殖土2Kg，粉碎至200目的粒粘性土颗粒4Kg，并将两者充分混合均匀，即得到6Kg的腐殖土混合填料。

本次试验反应器有效容积为8.3657L，进水垃圾渗滤液COD浓度在700～1450mg/L范围内波动，NH3-N浓度在20～30mg/L范围内，TP浓度在4～10mg/L范围内，温度在5～25℃之间，进水pH值在6.3～7.4之间，HRT为18h。

本试验稳定连续运行1个月，经测定进水与出水pH无明显差异，COD去除率在70％～80％，NH3-N、TP去除率均在35～40％。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (2)

1.一种处理渗滤液用的腐殖土混合填料，其特征在于，所述腐殖土混合填料包括混合均匀的腐殖土和吸附剂，且所述腐殖土与吸附剂质量比为1：1～1：2；

其中，所述吸附剂为风干、粉碎后的粘性土颗粒，且所述粘性土颗粒的粒径为100～200目；

所述腐殖土主要由生物秸秆、锯末和尿素经过发酵、完全腐殖化后形成，所述生物秸秆与锯末的质量比为4：1～2：1，且尿素占所述腐殖土总质量的1%～2%；所述腐殖土中碳和氮的质量比为（20～30）：1，所述生物秸秆粉碎后粒径为3～10cm，锯末粉碎后粒径为1～3cm，发酵过程中每7天翻堆一次，自然发酵时间为30～45天，发酵时物料湿度控制在65%～75%；

所述腐殖土混合填料用于厌氧反应器填料处理垃圾渗滤液，所述腐殖土混合填料应用时放置于厌氧反应器内中部位置，并在所述腐殖土混合填料的上部设置布水器，同时在所述腐殖土混合填料的下部设置承托层；使用时，待处理的垃圾渗滤液从厌氧反应器的顶部进水口进入，随后通过布水器将渗滤液均匀布设在腐殖土混合填料的上方，渗滤液依次经过腐殖土混合填料和承托层处理后，从厌氧反应器底部的出水口流出。

2.根据权利要求1所述的腐殖土混合填料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一、腐殖土的制备：将粉碎的生物秸秆和锯末以质量比为4：1～2：1的比例混合均匀，然后加入设定量的水，再加入占腐殖土总质量1%～2%的尿素，使腐殖土中碳和氮的质量比控制在（20～30）：1，7天翻堆一次，同时补充水分，自然发酵30～45天，待完全腐殖化即得到腐殖土；

步骤二、吸附剂的制备：取设定量的粘性土，并将其风干、粉碎至粒径为100～200目大小的颗粒；

步骤三：将步骤一制备的腐殖土和步骤二制备的吸附剂按设定比例充分混合，即得到腐殖土混合填料。