一种垃圾渗滤液的处理方法

专利名称：一种垃圾渗滤液的处理方法
技术领域：
本发明涉及ー种废水处理工艺，特别是一种垃圾渗滤液的处理方法。。
背景技术：
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。垃圾渗滤液这种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的水污染事故而危害生态环境。以往垃 圾简单填埋处理所产生的渗滤液主要是依靠下层土地来浄化，但随着时间的延长和地质构造对污染物去除容量的有限性，垃圾渗滤液会对地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境造成污染，使地表水水体缺氧、水质恶化、富营养化，严重威胁饮用水和エ农业用水水源，使地下水水质受到污染而丧失利用价值。如果有机污染物进入食物链将直接威胁人类健康，有资料显示，至1997年美国共有18500座填埋场，几乎有一半对水体产生了污染。我国兰州东盆地雁滩水源因垃圾渗滤液污染而废弃，西盆地马滩水源地部分水井报废。澳门与珠海交界处的茂盛围因澳门垃圾渗滤液污染，使当地河流鱼虾绝迹、农田减产等。垃圾渗滤液如未经处理进入饮用水源中,渗滤液中的污染物质靠常规给水净化工艺一般很难去除。由于垃圾渗滤液水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的处理工艺，垃圾渗滤液处理成了 ー个世界性的难题。垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物化方法处理成本较高，污染难以彻底去除。如目前国内经常采用的氨吹脱法虽然具有较高的氨氮去除效率，但存在投资运行成本高、脱氨尾气难以治理的缺点。以采用吹脱塔的深圳下坪垃圾填埋场为例，氨吹脱部分的建设投资占总投资的30%左右，运行成本占总处理成本的70%以上。另外，吹脱法受气候限制很大。因此目前垃圾渗滤液处理主要是采用生物法，但已有的这些生物法处理流程エ艺复杂，处理步骤多，设备繁多，设施、设备的投资较大，而处理水量一般相对较小，导致折旧、维修费较高，因此处理的投资、运行成本较高。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效、节能、低耗的垃圾渗滤液处理方法，从而克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本发明的技术方案一种垃圾渗滤液的处理方法。该方法主要包括以下处理步骤(I)、将垃圾渗滤液送入生物接触氧化池中，利用生物接触氧化池中的生物膜通过吸附、氧化分解作用去除垃圾渗滤液中可降解C0D、部分NH3-N、P等污染物；(2)、将生物接触氧化池出水送入低氧曝气池中，对垃圾渗滤液进行调质处理并去除部分难降解污染物，提高垃圾渗滤液的可生化性；(3)、将低氧曝气池出水送入亚硝化反应池中，利用驯化的活性污泥将部分NH3-N氧化为N02—N ；(4)、将亚硝化反应池出水送入厌氧氨氧化反应池中，利用厌氧氨氧化活性污泥，通过厌氧氨氧化反应去除垃圾渗滤液中的NH3-N ；(5)、将厌氧氨氧化反应池出水送入微波处理器中，利用活性炭作为敏化剂，通过微波催化氧化作用去除厌氧氨氧化反应池出水中残留的难降解COD及NH3-N ；￠)、最后将微波处理器出水送入分离器中，通过沉淀分离将出水中的活性炭从垃圾渗滤液中分离后即可达标排放。上述垃圾渗滤液的处理方法中，在将垃圾渗滤液送入生物接触氧化池前，最好先将垃圾渗滤液送入调节池中，通过调节池进行调蓄流量和均化水质，并起到预处理作用。
前述垃圾渗滤液的处理方法中，步骤(I)中垃圾渗滤液在生物接触氧化池中的HRT(水力停留时间)为Id。前述垃圾渗滤液的处理方法中，步骤(2)中生物接触氧化池出水在低氧曝气池的HRT(水力停留时间)为2d。前述垃圾渗滤液的处理方法中，步骤(3)中低氧曝气池出水在亚硝化反应池中的HRT (水力停留时间)为2d，SRT (污泥泥龄)为3d。前述垃圾渗滤液的处理方法中，步骤(4)中亚硝化反应池出水在厌氧氨氧化反应池中的HRT (水力停留时间为)Id。前述垃圾渗滤液的处理方法中，步骤(5)中微波处理功率为720W，微波频率为2450MHz，微波处理处理时间为30min，微波处理所用敏化剂的投加量为20g/L。本发明的有益效果与现有技术相比，本发明利用生物接触氧化池驯化的生物膜对垃圾渗滤液中的可生物降解的COD进行去除，同时去除一定量的NH3-N、P和BOD ;低氧曝气池内利用驯化好活性污泥(含好氧菌及兼性微生物)对难降解COD进行降解、转化，提高垃圾渗滤液的可生物降解性；利用亚硝化反应池，通过控制反应池环境条件实现稳定的亚硝化，积累亚硝酸盐，并保证出水NH3-H/N02-N維持在I. I I. 3，为厌氧氨氧化反应池提供适宜的进水条件；厌氧氨氧化反应池利用亚硝化反应池出水作为进水，在厌氧氨氧化菌的降解作用下去除大部分的NH3-H ;微波处理器利用微波催化氧化去除厌氧氨氧化反应池出水中残留的COD、NH3-N，保证系统出水水质达标；分离器的主要作用是通过沉淀分离出出水中所含有的活性炭，使出水水质满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997) —级标准。本发明是ー种节能、高效、低耗的垃圾渗滤液处理技术，能同时去除有机污染物(C0D)、氮(N)、磷(P)等污染物，最終实现垃圾渗滤液的达标处理排放。本发明从现有垃圾渗滤液处理技术的优缺点着手，并以垃圾渗滤液的特性作为出发点，同时以降低垃圾渗滤液处理运行成本作为重要指标，对垃圾渗滤液处理方法进行了大量研究，通过エ艺的优化组合找出了垃圾渗滤液处理的良好方法。由于生物处理技术的处理效果好、运行成本低，本发明采用生物处理工艺对垃圾渗滤液中的易降解成分进行去除，对于残留的难降解有机物再利用物化法进行去除。由于垃圾渗滤液中存在许多难降解的有机污染物以及ー些稳定的有机或无机胶体污染物，致使常规的处理方法很难达到满意的处理效果，本发明采用微波处理，由于微波催化氧化作用促使垃圾渗滤液的液体分子产生高频振动，从而破坏胶体的稳定结构使其絮凝或被敏化剂所吸附，由于敏化剂的存在，敏化剂在微波作用下吸收大量的能量，在多种效应的共同作用下，使垃圾渗滤液中各态的难降解有机物都可得到有效的处理从而使得渗滤液的难降解COD矿化并高效去除。
本发明具有以下特点(I)利用处理成本较低的生物法将大部分可生物降解有机污染物去除，利用厌氧氨氧化工艺去除高浓度氨氮，并以微波催化氧化技术作为后续保证エ艺，可以有效降低垃圾渗滤液处理运行费用、降低处理成本。(2)将生物处理、厌氧氨氧化工艺、微波处理联合用以处理垃圾渗滤液，提高了处理系统的集成化程度和可重复利用性。(3)通过单独设置亚硝化反应池和 厌氧氨氧化反应池实现优势菌种的分离，提高了エ艺的稳定性，避免了不同种类优势菌之间的竞争，并为高效菌株提供适宜的环境条件，有助于提高系统的稳定性，为污染物的稳定高效去除提供了保证。采用混合培养法富集厌氧氨氧化污泥，实现了垃圾渗滤液NH3-N的高效去除。(4)本发明在生物接触氧化反应池与亚硝化反应池之间设置低氧曝气池，可以实现废水调质作用，也能够有效去除部分污染物。由于低氧曝气池内溶解氧浓度较低，不需要进行大量曝气，能耗较低。


图I是本发明的エ艺流程图。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步的说明。
具体实施例方式实施例I。如图I所示，本发明的垃圾渗滤液处理工艺按照以下步骤进行(I)、将垃圾渗滤液送入调节池中，通过调节池进行调蓄流量和均化水质，并起到预处理作用；(2)、然后将垃圾渗滤液送入生物接触氧化池中，利用生物接触氧化池中的生物膜通过吸附、氧化分解作用去除垃圾渗滤液中的可生物降解COD(化学需氧量)、部分NH3-N(氨氮)和P (磷)等污染物；垃圾渗滤液在生物接触氧化池中的最佳HRT (水力停留时间)为Id。(3)、将生物接触氧化池出水送入低氧曝气池中，对垃圾渗滤液进行调质处理并去除部分难降解污染物；垃圾渗滤液在低氧曝气池的最佳HRT(水力停留时间)为2d。(4)、将低氧曝气池出水送入亚硝化反应池中，利用驯化的活性污泥通过亚硝化反应将部分NH3-N氧化为N02—N ;垃圾渗滤液在亚硝化反应池中的最佳HRT(水力停留时间)为2d，SRT (污泥泥龄)为3d。(5)、将亚硝化反应池出水送入厌氧氨氧化反应池中，利用厌氧氨氧化活性污泥，通过厌氧氨氧化反应去除垃圾渗滤液中的NH3-N ;垃圾渗滤液在厌氧氨氧化反应池中的最佳HRT (水力停留时间为)Id。(6)、将厌氧氨氧化反应池出水送入微波处理器中，利用活性炭作为敏化剂，通过微波催化氧化作用去除厌氧氨氧化反应池中残留的难降解有机物及NH3-N ;敏化剂的投加量为20g/L，微波处理功率为720W，微波处理处理时间为30min。(7)、最后将微波处理器出水送入分离器中，通过沉淀分离将微波处理过程中所用的敏化剂从垃圾渗滤液出水中分离后即可达标排放。
本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗g的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。为验证本发明的效果并确定最佳控制參数，申请人进行了大量的试验和研究，其结果如下一、调节池该调节池的主要作用是对垃圾渗滤液进行水质和水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理系统提供恒定 的水量，同时能够起到预处理作用。根据填埋库区所在地的地质情况，调节池可以采用地下式或半地下式。本发明的调节池池底和内壁采用高密度聚こ烯膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。调节池的容积应与填埋エ艺、停留时间、渗滤液产生量及配套污水处理设施规模等相匹配。ニ、生物接触氧化池I.试验装置本发明试验的生物接触氧化池的池型为长方体，LXBXH = 350X 350X600mm，设计有效容积为50L，超高为192mm。池体材质为ABS板材。生物接触氧化池为直流式，池内填充填料，底部均匀布置曝气头，溶解氧浓度通过控制曝气量调节。排水阀设置在生物接触氧化池有效容积的中部，底部设置放空阀。利用便携式溶解氧仪和PH计分别在线测定DO和PH，根据实际情况进行调整。2.生物填料填料材质、结构等影响到生物膜的性状和水力特性，决定了生物接触氧化工艺的处理效果。由于悬挂式填料上有大量细纤维丝，所以对微生物具有良好的吸附作用，且其挂膜快，处理效果稳定，受环境变化影响较小；但若选用软性填料，生物膜容易板结成球，导致处理效果变差，因此，本发明的生物接触氧化池填料选用半软性悬挂式聚こ烯填料。由于填料填充率会影响到生物接触氧化池内的水力环境及传质效果，因此，确定适宜的填料填充率是十分必要的。当填料较少时，系统生物持有量低，处理效果会受到较大影响。根据相关研究，本发明的生物接触氧化池的填料填充率取值为30%。3.试验材料本发明的生物接触氧化池采用好氧活性污泥作为接种污泥，好氧污泥取自贵州省贵阳市小河污水处理厂曝气池。垃圾渗滤液取自贵州省贵阳市高雁生活垃圾填埋场调节池。生活污水取自贵州大学第二教学楼化粪池。4.试验装置启动取IOL活性污泥置于容器内，不断搅拌将污泥絮体打散，使好氧菌处于悬浮状态。生物接触氧化池接种污泥量为10L，占有效容积的20%。然后向生物接触氧化池内注入40L生活污水，启动曝气机为生物接触氧化池供氧，溶解氧浓度控制在I. 5 2. Omg/L。挂膜期间，生物接触氧化池运行方式采用间歇进水、间歇排水，运行周期为12h，其中进水时间为O. 5h，曝气阶段持续时间为10h，静置沉淀时间为lh，排水时间为O. 5h。每个反应周期进水量为生物接触氧化池有效容积的1/2，即为25し生物接触氧化池处理水量为50L/d，水力停留时间为24h。排水前停止曝气lh，静置沉淀后排出上清液，然后投加等量的原水，开始下一周期的反应。试验起始阶段首先对生物接触氧化池进行闷曝，闷曝时间为48h。闷曝时进水采用普通生活污水。闷曝48h后，半软性填料表面有少量淡黄色黏膜状生物膜出现，填料上零星分布有生物膜。镜检可观察到少量游离状的钟虫、纤毛虫、鞭毛虫等微生物。驯化的第3d，填料上的粘附物质增厚，且颜色加深。第4d可明显地观察到填料表面的生物膜增厚，其顔色也逐渐变为黄褐色，镜检可以发现有固着型的纤毛虫如钟虫、累枝虫、游泳型的纤毛虫、鞭毛虫和颜色较深的菌胶团等，同时还能够看到少量的线虫，生物膜厚度约O. 4 O. 6mm。驯化到第6d，填料表面均匀分布有ー层厚度约为O. 6mm的生物膜，颜色呈黄褐色，镜检可以发现生物膜内有大量的钟虫、小口钟虫、累枝虫、盾纤虫等，后生动物有轮虫、线虫等。同时生物接触氧化池内出水清澈，出水中悬浮物含量较少，这些可以表明生物膜的培养驯化已经成熟。利用普通生活污水挂膜后，然后利用调质的垃圾渗滤液进行驯化培养，使生物膜适应垃圾渗滤液进水水质。为使得生物膜能够较快适应垃圾渗滤液进水水质条件，同时避免因水质变化过大造成的冲击，试验采用阶梯培养法进行生物膜驯化。垃圾渗滤液与自来水按照I : 3、2 3、1 1、3 2比例进行混合作为进水，最后完全采用垃圾渗滤液作为进水。试验以COD、NH3-N、TN等污染物的去除效果作为评价系统运行成功与否的标志。
5.挂膜阶段污染物去除变化情况利用调质的垃圾渗滤液对生物接触氧化池内的生物膜进行驯化培养时，C0D、NH3-N、TN进水浓度变化范围如表I所示。表I进水水质变化情况单位mg/L
I
CCDNH3-MTN
I239 278210 253256 29723 96 4273 85 412423 476
3495 519487 513541—609
4601 6205 97 617653 697
5976 1035 979 1046 1066 1132综上可知，生物接触氧化池生物膜经过近60d的驯化培养后，COD、NH3-N、TN的去除效率维持在稳定水平，出水COD、NH3-N、TN浓度随进水浓度有所波动，但变化较小。生物膜颜色较普通生活污水培养的生物膜加深，颜色呈深褐色，微生物种类有所減少。污染物的稳定去除表明生物膜结构趋于稳定。通过阶梯式培养，生物膜的驯化过程进展较为顺利，通过不断地驯化，生物膜逐渐适宜了垃圾渗滤液进水水质。C0D、NH3-N、TN等污染物的稳定去除也标志着生物膜驯化的完成。6.生物接触氧化池HRT确定确定合理的HRT不仅能够保证对各种污染物的稳定去除，同时也能够减少建设投资。若HRT取值较小，在相同处理量的情况下势必会增大生物接触氧化池的容积，造成不必要的浪费。试验将生物接触氧化池分别在水力停留时间(HRT)为O. 5d、0. 75d、ld、1.5d、2d时运行7d,进水为垃圾渗滤液,溶解氧浓度均控制在I. 5mg/L 2. Omg/L。通过比较不同HRT条件下C0D、NH3-N、TN的去除率，确定合理的水力停留时间。当水力停留时间(HRT)为O. 5d吋，污染物的去除率较低，这是由于HRT偏小导致污染物处理负荷较高，生物膜对污染物降解不完全，出水中残留的污染物浓度较高。随着HRT逐渐増大，COD、NH3-N、TN等污染物的去除效率不断増大。当HRT从Id増大至2d时，污染物去除效率变化较小。根据不同HRT条件下污染物去除情況，本发明确定生物接触氧化池的合理HRT为ld，此时的COD平均去除率为71. 02%，NH3-N平均去除率为51. 8%, TN平均去除率为51. 9%。小结(1)本试验利用打散的好氧活性污泥作为接种污泥，投加量占有效容积的20%、进水为生活污水时，生物接触氧化池在7d左右挂膜成功，生物膜平均厚度约为O. 6mm，颜色呈黄褐色。(2)试验利用半软性填料作为生物膜载体，挂膜效果良好，且没有板结现象。填料填充率为30%，系统内布气、布水均匀，为污染物的去除提供了良好的水力条件及营养环境。(3)利用稀释的垃圾渗滤 液作为进水，经过约60d阶梯驯化培养，系统生物膜驯化成功，污染物去除率稳定在较高水平。当进水为垃圾渗滤液时COD去除率变化范围为70. 5% 76. 38%, NH3-N去除率变化范围为50. 07% 53. 93%, TN去除率变化范围为48. 14% 53. 12%。(4)经过对COD、NH3-N、TN等污染物去除效率分析，随着HRT的増大，系统污染物去除效率増大。生物接触氧化池在HRT= Id时，污染物COD去除率为71.02%，NH3-N平均去除率为51. 8%，TN平均去除率为51. 9%，当HRT继续增大时，污染物去除率变化较小，因此确定生物接触氧化池的合理HRT为Id。三、低氧曝气池I.试验装置试验装置主要包括高位水箱、低氧曝气池。高位水箱为塑料水桶，有效容积为60し低氧曝气池的池型为长方体，材质为ABS板材，尺寸为LXBXH = 500 X 350 X 750mm，超高为179mm。低氧曝气池有效容积为100L。排水阀位于低氧曝气池有效容积的中间位置，底部均匀布置有砂石曝气头，低氧曝气池底部中央位置设置ー搅拌泵。利用便携式溶解氧测定仪和PH计连续监测低氧曝气池的DO和pH值。2.试验材料及流程2. I试验材料低氧曝气池接种污泥为好氧活性污泥，污泥取自贵州省贵阳市小河污水处理厂曝气池。垃圾渗滤液取自贵州省贵阳市高雁生活垃圾填埋场调节池。生活污水取自贵州大学第二教学楼化粪池。2. 2エ艺流程试验采用普通曝气池作为反应器。将废水加入高位水箱内，水箱出水管接反应器进水管，流量由进水阀控制，经流量计计量后注入低氧曝气池内，通过曝气作用及搅拌泵使反应器的水流状态处于完全混合状态，活性污泥与废水充分接触，污染物被活性污泥中的微生物降解，处理后的污水经排水管排掉。3.低氧曝气池启动3. I进水水质低氧曝气池的启动分为污泥接种、污泥培养、污泥驯化三个阶段。污泥接种时采用生活污水；污泥培养、污泥驯化利用自来水将垃圾渗滤液稀释后作为反应器进水。不同阶段进水的水质特征见表2。表2不同阶段进水水质特征
权利要求
1.一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，主要包括以下处理步骤 (1)、将垃圾渗滤液送入生物接触氧化池中，利用生物接触氧化池中的生物膜通过吸附、氧化分解作用去除垃圾渗滤液中可生物降解COD、部分NH3-N和P污染物； (2)、将生物接触氧化池出水送入低氧曝气池中，对垃圾渗滤液进行调质处理并去除部分难降解污染物； (3)、将低氧曝气池出水送入亚硝化反应池中，利用驯化的活性污泥将部分NH3-N氧化为 N02—N (4)、将亚硝化反应池出水送入厌氧氨氧化反应池中，通过厌氧氨氧化反应去除垃圾渗滤液中的NH3-N ； (5)、将厌氧氨氧化反应池出水送入微波处理器中，利用活性炭作为敏化剂，通过微波催化氧化作用去除厌氧氨氧化反应池出水中残留的难降解COD及NH3-N ； (6)、最后将微波处理器出水送入分离器中，通过沉淀分离将微波处理中的活性炭从垃圾渗滤液出水中分离后即可排放。
2.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于在将垃圾渗滤液送入生物接触氧化池前，先将垃圾渗滤液送入调节池中，通过调节池进行调蓄流量和均化水质，并起到预处理作用。
3.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于步骤(I)中，垃圾渗滤液在生物接触氧化池中的HRT为Id。
4.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于步骤(2)中，生物接触氧化池出水在低氧曝气池的HRT为2d。
5.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于步骤(3)中，低氧曝气池出水在亚硝化反应池的HRT为2d，SRT为3d。
6.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在干步骤(4)中，亚硝化反应池出水在厌氧氨氧化反应池的HRT为Id。
7.根据权利要求I所述的垃圾渗滤液的处理方法，其特征在干步骤(5)中，微波处理功率为720W，频率为2450MHz，微波处理处理时间为30min，敏化剂的投加量为20g/L。
全文摘要
本发明公开了一种垃圾渗滤液的处理方法，该方法是将垃圾渗滤液先送入调节池中，然后将垃圾渗滤液依次送入生物接触氧化池、低氧曝气池、亚硝化反应池、厌氧氨氧化反应池及微波处理器中，最后将垃圾渗滤液送入分离器中，通过沉淀分离将微波处理中的活性炭从垃圾渗滤液出水中分离后即可达标排放。本发明是一种节能、高效、低耗的垃圾渗滤液处理技术，能同时去除有机污染物(COD)、氮(N)、磷(P)等污染物，最终实现垃圾渗滤液的达标处理排放。
文档编号C02F1/72GK102674623SQ201110066878
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者何云, 余明军, 唐忠德, 姚晓园, 建峥嵘, 张盛莉, 雷文俊, 饶正凯, 魏琛 申请人:贵州省建筑设计研究院