申请日2010.08.05
公开(公告)日2010.11.24
IPC分类号C02F9/14; C02F1/78; C02F1/72; C02F3/28
摘要
一种废水处理技术领域的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法。包括如下步骤：将填埋场渗滤液按重力流进入加盖调节池，进行厌氧分解，生成的沼气导排收集;将所得滤液出水，进入兼氧塘进行反应，发生生物降解作用;再将所得滤液依次通过矿化垃圾生物反应床，发生生物降解作用;最后将所得渗滤液进行O3/H2O2的高级氧化，出水达标排放。本发明使得COD能够大幅度降低，且生成的污泥由于污泥的内源消化，能够高效去除渗滤液物质，最后的O3/H2O2的高级氧化则可以针对其中的一些难降解物质进行进一步的降低，使渗滤液达标。
权利要求书
1.一种零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将填埋场渗滤液按重力进水流入加盖调节池，进行厌氧分解，生成的沼气导排收集;
步骤二，将步骤一所得滤液出水，进入兼氧塘进行反应，发生生物降解作用;
步骤三，再将步骤二所得滤液依次通过矿化垃圾生物反应床，发生生物降解作用;
步骤四，最后将步骤三所得渗滤液进行O3/H2O2的高级氧化，出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤一中所述填埋场渗滤液：COD为10000-50000mg/L左右，进水氨氮浓度在1000-4000mg/L以上，SS值在>10000mg/L。
3.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤一中所述的加盖调节池采用HDPE膜，用焊接方式进行，并在调节池四端开孔导引出沼气，收集进行发电处理。
4.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤二中所述的兼氧反应，其溶解氧(DO)控制在1-3mg/L。
5.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤三中所述矿化垃圾为：为填埋6-10年的矿化垃圾，0<粒径<100cm的矿化垃圾筛分细料。
6.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤四中所述的pH范围在3-6。
7.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤四中所述的臭氧的用量为0.9-1.2g/L。
8.根据权利要求1所述的零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法，其特征是，步骤四中所述的H2O2投加浓度在1.8-2.4g/L。
说明书
零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法
技术领域
本发明涉及的是一种废水处理技术领域的方法，具体是一种零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法。
背景技术
我国城市生活垃圾清运量以年均大于8%的速度递增，生活垃圾可控点源排放的渗滤液年产量在2900万吨左右，而1吨渗滤液所含污染物浓度相当于100吨城市污水的浓度。渗滤液由于毒性大、水质复杂、水量波动大、有机物和氨氮浓度高、营养元素比例失调等特性，其仍存在很大的问题。目前我国部分渗滤液没有进行任何处理就直接排放，对周围环境造成了严重污染。
由于渗滤液的浓度较高，常规的生物和物化处理的污泥浓度较大。一般来说，常规活性污泥处理方法中，污泥产率约为污水浓度的1-2%(质量比)，体积为污水体积的0.3-0.5%，而渗滤液处理过程产生的污泥量则为其2-3倍。作为填埋场渗滤液处理所必需的工序，生物处理在渗滤液处理中得到广泛的应用，一般填埋场会采用调节池-厌氧塘-兼氧塘的处理工艺，但其出水COD仍然在3000-5000mg/L左右，氨氮出水则在100-1000mg/L左右，而经后续常规好氧处理后，其COD和氨氮仍分别高达500-2000mg·L-1和100-500mg·L-1，这些残余渗滤液中含有多种难生物降解的有机物、大量无机盐以及复杂的络合物和鳌合物。特别是经过生物处理后的渗滤液，其需要采用物化方法进行处理，如：反渗透、活性碳吸附、Fenton(芬顿)氧化、电解处理等，但其污泥量更大，单位COD的污泥去除量比前述生物处理更大。
污泥成分复杂，不仅含有大量氮、磷、有机质和多种微量元素等可利用成分，也含有有毒、有害、难降解的有机物、重金属、病原菌及寄生虫(卵)等物质，如果处置不当，将对生态环境和人类自身造成极大危害。而且，污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水处理厂投资及运行费用的20%-50%。因此如果能够实现经济有效的源头减量化技术，兼顾生态效益、环境效益、经济效益和社会效益之间的平衡，具有重要意义。
经过生物处理后的渗滤液尾水，可采用臭氧进行污水的深度处理。臭氧在水中具有较高的氧化还原电位(2.072V)，可起到除菌、消毒、除味、脱色等多重作用。臭氧在水溶液中，与有机物主要进行以下两种方式的反应：①臭氧分子直接进攻对有机物进行降解;②臭氧分解形成自由基，对污染物具有强烈的氧化反应作用。而通过外加H2O2，则可有效诱导臭氧形成羟基自由基，进一步加速原有不可降解有机物的分解，降低渗滤液中污染物浓度，达到排放标准。
因此，总的来说，加盖调节池+兼氧塘+矿化垃圾生物反应床+O3/H2O2的处理工艺，是集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合、高级氧化等作用于一体的系统，能提高可生物降解性和降低渗滤液污染物排放的良好处理工艺技术。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利授权公告号为CN1120131C(公告日：2003.9.3)的专利说明书披露了如下内容：采用填埋场稳定化垃圾或矿化垃圾组成生物反应床，然后用泵将垃圾渗滤水通过布水器喷洒在反应床内的矿化垃圾上，渗滤水通过矿化垃圾的吸附和降解达到净化效果，部分解决了渗滤液处理不达标问题，但其出水仍然不能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准GB 16889-2008》。本发明要解决的技术问题是：解决渗滤液难降解物质多，去除效果差的问题，使之排水满足标准，同时减少处理工艺的污泥排量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有污水处理技术的污泥浓度高、产量大的不足，提供一种零污泥排放的填埋场渗滤液处理方法。本发明中利用调节池加盖厌氧强化转化为沼气技术，矿化垃圾组建生物反应床，利用矿化垃圾内部的土著微生物降低渗滤液难降解物质，以及O3/H2O2的高级氧化使渗滤液污染物生成CO2和H2O的技术，使得在解决渗滤液污染物去除的同时，将污染物质尽量的转化为气相物质CO2、CH4和H2O，最终降低渗滤液的CODcr和氨氮。从而在解决渗滤液尾水达标排放的基础上，基本不产生污泥。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种填埋场渗滤液的处理工艺，包括如下步骤：
步骤一，将填埋场渗滤液按重力进水流入加盖调节池，进行厌氧分解，生成的沼气导排收集;
步骤二，将步骤一所得滤液出水，进入兼氧塘进行反应，发生生物降解作用;
步骤三，再将步骤二所得滤液依次通过矿化垃圾生物反应床，发生生物降解作用。
步骤四，最后将步骤三所得渗滤液进行O3/H2O2的高级氧化，出水达标排放。
步骤一中所述填埋场渗滤液：COD为10000-50000mg/L左右，进水氨氮浓度在1000-4000mg/L以上，SS值在>10000mg/L。
步骤一中所述的加盖调节池采用HDPE膜，用焊接方式进行，并在调节池四端开孔导引出沼气，收集进行发电处理。
步骤二中所述的兼氧反应，其溶解氧(DO)控制在1-3mg/L。
步骤三中所述矿化垃圾为：为填埋6-10年的矿化垃圾，0<粒径<100cm的矿化垃圾筛分细料。
步骤四中所述的pH范围在3-6。
步骤四中所述的臭氧的用量为0.9-1.2g/L。
步骤四中所述的H2O2投加浓度在1.8-2.4g/L。
本发明中，渗滤液调节池的厌氧和兼氧作用主要起到去除易降解有机物的作用，并将其转化为沼气收集排出。而矿化垃圾生物反应床，是一个由矿物质、有机物(包括活的有机体)、水分和气体四大组分组成的固、液、气三相自然体系。其中的矿物质是其主要固体成分，是整个物质体系构成的骨架，它的性状决定了矿化垃圾的水力学特性;有机质能改善基质结构和水力传导率，为微生物提供营养环境;水分和气体则为生物的生长提供基本的生存条件。同时，此类稳定化垃圾具有良好的多孔性结构，巨大的表面积，并富含微生物，尤其是降解型微生物。本发明前期试验结果表明：矿化垃圾具有较强的离子交换容量(67.9meq/100g干垃圾)，较大的吸附比表面积，有机质含量较高(5.41%)，含有种类和数量可观的微生物种群(细菌数达4.5×106个)，可应用于生物降解，pH值中性，含水率良好(20%左右)，是一种良好的生物填料。矿化垃圾是极端环境微生物的载体，包括嗜盐、嗜碱、嗜热和嗜冷微生物，说明正是由于矿化垃圾反应床中含有这些具有特殊代谢系统的极端微生物才使其具有强的污染物降解能力，证实了矿化垃圾是一种性能优越的生物介质。反应床体系中的细菌以芽孢杆菌属、变形菌属和动球菌属为优势菌属，古菌以甲烷八叠球菌属和甲烷嗜热菌属为优势菌属。运行良好的反应床体系中的细菌主要包括芽孢杆菌属、微杆菌属、放线菌属、动球菌属、γ-变性菌属以及未分类的氮转化细菌;古菌包括euryarchaeote、methanomicrobia、产甲烷archaea、Crenarchaeote和一种未知菌。
臭氧在水溶液中，与有机物主要进行以下两种方式反应：臭氧分子直接进攻有机物，进行降解反应和臭氧分解形成的自由基反应。其中：①分子臭氧的反应：臭氧分子结构成三角形，中心氧原子与其余两个氧原子间距离相等，在分子中存在一离域的π键。这种独特结构使得臭氧可成为偶极试剂、亲电试剂和亲核试剂，不同的作用导致3类不同的直接反应。(a)加成反应。(b)亲电反应。(c)亲核反应。臭氧分子的反应具有很强的选择性，只对那些不饱和芳香族、脂肪族化合物或某些特殊基团上才能发生反应。②自由基反应：臭氧在水中分解速度的快慢与水体中的pH值、臭氧浓度及其它环境因素(自由基捕获剂浓度、是否有紫外光照射等)等有关。而双氧水的加入则有利于臭氧生成其活性自由基团，增加其可能氧化有机物的能力。
通过对新鲜渗滤液进行加盖技术，使渗滤液在调节池中进行较长时间的厌氧停留，可有效降低渗滤液污染浓度，同时使渗滤液的污染物质绝大部分转化为沼气形式排出，而所形成的污泥，由于其长时间的停留，经过污泥的内源呼吸，使得其在系统中残留量较少。经过厌氧调节后的渗滤液进行兼氧池的调节反应，也可部分降低渗滤液的污染物质，使之满足后续的生物反应作用。
填埋场封场数年(南方地区一般8-10年)后，垃圾中易降解物质完全或接近完全降解，此时填埋场表面沉降量非常小(如小于1cm/a)，垃圾本身已很少或不产生渗滤液和填埋气，垃圾中可生物降解含量(BDM)较小(如<2.55%)，渗滤液COD浓度较低，垃圾填埋场达到稳定化状态即无害化状态，此时的腐熟垃圾臭味降低、易自然晾筛。其中的细料物质(Φ≤100mm)外观类似腐殖质、呈微团聚体状、质地疏松、具有无数极微孔隙和巨大的表面积，且富含有机质、通透性好、阳离子交换容量高，加之其上因特殊形成过程而附着生长的种类繁多、数量庞大、适应性强的微生物群落和各种活性酶，对纤维素、木质素、多环芳烃等难降解有机物有与生俱来的亲合性和降解能力，因此非常适于用作优良高效的污水净化基质，用其构建的生物反应床可有效去除渗滤液中易降解物质，且无污泥产生。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明中厌氧调节加盖能有效提高其厌氧效果，从而大幅度降低易降解有机物浓度，矿化垃圾中的部分碳物质以及内含大量微生物，经过填埋场稳定化的长期自然驯化，具有对渗滤液很强的自适应性，由其组成的矿化垃圾生物反应床，具有很好的降低渗滤液的CODCr和氨氮的功能，而臭氧可进一步降低渗滤液尾水中的难降解物质，解决渗滤液尾水的达标排放要求，而且可以降低甚至不产生污泥量。