申请日2007.11.30
公开(公告)日2012.11.28
IPC分类号C02F9/14; C02F1/72; C02F1/52; C02F3/30
摘要
提供了一种经济有效地净化产自生活垃圾填埋场的渗滤液和产自食物垃圾处理工艺的上清液的方法。该方法包括：混合食物垃圾上清液和生活垃圾填埋场渗滤液到适于氮处理的水平，通过厌氧消化步骤来进行预处理，进行反硝化/硝化来去除氮和有机物，通过使用硫酸铁进行化学絮凝来去除剩余的不能生物降解的有机物，和通过同时加入粉末活性炭、硫酸铁和过氧化氢进行氧化絮凝来去除颜色。根据该方法，将上清液与渗滤液混合并处理，其中所述上清液包含高浓度的氮和不能生物降解的有机物，并且根据常规方法主要将其排放到海洋中。通过这样做，可以大大降低在渗滤液处理工艺中使用昂贵的外加碳源(甲醇)的费用，同时提供具有高处理效率并且能阻止由于将食物垃圾上清液排放到海洋中而造成的海洋污染的经济有效的净化方法。
权利要求书
1.一种混合和净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的方法， 该方法包括：
混合步骤，用于收集和混合产自生活垃圾填埋场的渗滤液和产自食物 垃圾的上清液;
厌氧消化步骤，通过消化来去除混合废水中的高浓度的不能生物降解 的有机物;
反硝化/硝化步骤，用于去除经所述厌氧消化步骤处理过的水中的氮和 不能生物降解的有机物;
化学絮凝步骤，用于浓缩和沉淀经所述反硝化/硝化步骤处理过的水中 的剩余有机物;以及
氧化絮凝步骤，用于去除经所述化学絮凝步骤处理过的水中的剩余有 机物和颜色，其中在所述化学絮凝步骤中，通过加入作为pH调节剂的硫酸 H2SO4和作为化学絮凝因子的硫酸铁Fe2(SO4)3来进行快速搅拌步骤，并通 过加入作为助凝剂的阴离子聚合物絮凝剂慢速搅拌来进行沉淀，
在所述氧化絮凝步骤中，通过同时加入硫酸铁、过氧化氢和用来保持 反应的pH在3-4pH范围内的所述pH调节剂硫酸，并以150rpm快速搅拌 经所述化学絮凝步骤处理过的水3-4小时，并经过中和步骤，其中加入作 为助凝剂的阴离子聚合物絮凝剂，然后，通过慢速搅拌来将污泥沉淀，并 且在所述氧化絮凝步骤中，向加有硫酸铁和过氧化氢的快速反应器中还加 入粉末活性炭。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述混合步骤中，将所述产自生 活垃圾填埋场的渗滤液与所述产自食物垃圾的上清液以1∶0.8-1.2的比例 混合。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述厌氧消化步骤中，通过使所 述混合废水在32-38℃的中温范围内消化10天，将有机物与氮的浓度比例 生化需氧量(BOD)/NH4+-N调整为4.5-5.5∶1。
4.如权利要求1所述的方法，其中在所述反硝化/硝化步骤中，由反 硝化/硝化微生物经反硝化反应和硝化反应来处理氮，其中利用所述食物垃 圾上清液中含有的有机物作为外加碳源，同时保持反硝化/硝化反应器在 25-43℃的温度范围内，该范围适于反硝化/硝化微生物的繁殖。
说明书
混合和净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的方法
技术领域
本发明涉及一种经济有效的净化方法，其中将具有高浓度氮的生活垃圾填埋场渗滤液与产自食物垃圾处理工艺的上清液混合和处理。
背景技术
一般而言，不像普通家庭排放的污水具有几乎恒定特征的水质，产自生活垃圾填埋场的渗滤液的水质特征则根据所填埋垃圾的类型和数量、填埋场的形状、回收的方法、降水量、气候条件和硬化度而显现各种各样的类型。尤其是随着回收时间的推移，有机物逐渐减少，因此不能生物降解的状态发生改变，其中难以发生生物降解，同时氮增加。因此，渗滤液变成很难以单一处理工艺处理的废水。
关于净化生活垃圾填埋场渗滤液的方法，一般是使用一种利用微生物来有效处理渗滤液中含有的高浓度氮的方法。为了使用微生物来进行氮处理，有机物与总氮的浓度比(生化需氧量(BOD)/T-N)应该保持为至少3-5。然而，对于超过3年的生活垃圾的填埋场渗滤液，浓度比大多数等于或者小于1，该浓度比十分低，因而为了进行合适的氮处理应该提供大量的有机碳源。然而，因为一般用作有机碳源的甲醇是昂贵的，所以渗滤液的总处理费用增加。在回收开始后的不超过1年或2年的最初阶段，指示生物处理(通过微生物降解)可能性的BOD/COD的比值保持在等于或大于0.4，并且有机物的浓度显示出它的最大值。在此，COD是化学需氧量。因此，该状态适于通过微生物处理。然而，从回收开始随着时间的推移，由于在家庭垃圾的降解过程中产生氨氮，氮的浓度增加，同时由于在填埋场中有 机物自身发生自然降解反应，有机物的浓度减少。在整个有机物的构成方面，那些可生物处理的有机物份额减少，而难降解的有机物份额增加。因此，通过微生物进行的普通氮处理总体上是难以进行的。
作为一种用于解决这些难题的技术，在韩国专利No.432645中已经公开了一种通过使用流入污水槽的废水中含有的有机碳源来去除硝化氮的技术。然而，仅仅使用废水中的有机碳源，有机物(BOD)是不够的，并且因此不能充分去除氮。此外，韩国专利No.436043中已经公开了一种将甲醇作为外加碳源引入以便补充废水中不充分的有机碳源的技术，但是如上所述，目前甲醇的总量依靠进口并且其价格也是昂贵的，主要是引起了渗滤液总处理费用的增长。
因此，已经研究了利用废对苯二甲酸(TPA)、和制糖废水替代昂贵的甲醇作为使用微生物去除渗滤液中所含氮的外加碳源。然而，废TPA是固态的，并且为了利用它作为外加碳源，需要单独的贮存和溶解装置，此外，当它被溶解后，需要通过加入预定量的氢氧化钠(NaOH)来提高pH。此外，因为产生的制糖废水只是少量的，并且因此它难以稳定地提供。另外，需要安装单独的供应设备并且加入制糖废水会引起颜色加深。同时，在食物垃圾上清液中，如表1所列举的，有机物浓度非常高，包括100000mg/L的BOD，150000mg/L的COD，3000mg/L的T-N(总氮)，和150000mg/L的固体物，并且与生活垃圾填埋场渗滤液相比其污染程度是非常高的。
表1比较食物垃圾上清液与生活垃圾填埋场渗滤液的水质特征
将食物垃圾上清液作为一种产自储液池的上清液、初级和二级脱水滤液、和产自离心浓缩机上清液的混合物进行分析。
如果将常规生物处理方法，比如习惯用于处理畜牧废水、排泄物和渗滤液的厌氧消化方法和活化污泥处理法，用作食物垃圾上清液的处理方法，由于过高的进水负荷，难以为好氧微生物和好氧硝化细菌比如亚硝化细菌(nitrosomonas)和硝化细菌(nitrobacter)，以及厌氧消化细菌比如酸性发酵细菌和产甲烷菌这些细菌保持适宜的繁殖条件。此外，由于高达150000mg/L的固体物，难以保持处理好氧微生物所需的3-5mg/L的氧浓度，该问题已经被指出。另外，生物处理比如厌氧消化和活化污泥，保持不能生物降解的COD等于或大于3000mg/L并且色度等于或超过1000度，因此需要单独的物理化学处理比如化学浓缩、氧化、活性炭吸附和反渗透。因此，仅用常规处理方法对产自食物垃圾的渗滤液进行处理是很难的。结果，大多数食物垃圾上清液被排放到海洋中，并且当上清液的量较小时，也通过使用处理方法如蒸发浓缩在陆地上处理它。
然而，关于将上清液排放到海洋中，其对海洋的污染已经被指出并且 针对其的法规已经越来越严格了。此外，当在陆地上处理上清液时，需要200000-300000韩元/吨的过高处理费用。
发明内容
本发明提供了一种混合和净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的改进的方法，其中通过混合和处理生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液，可减少在渗滤液处理工艺中发生的使用甲醇的费用，同时可阻止由于将上清液处理到海洋中引起的海洋污染。
更具体地说，在本发明中用作替代甲醇的有机碳源的食物垃圾上清液具有十分低的有害物质含量比如重金属，同时包含丰富的促进生物降解的有机物，并且与产自生活垃圾填埋场的渗滤液相类似，它们都是处于液态的。
因此，在净化生活垃圾填埋场渗滤液的工艺中，上清液能直接作为外加碳源使用，而不需要单独的预处理设备，从而能够实现低成本高效率的渗滤液处理。
因此本发明提供一种低成本和高效率的混合和净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的方法，其中食物垃圾上清液具有高浓度的有机物，并且与生活垃圾填埋场渗滤液类似，它们都是处于液态，可以直接利用所述上清液，而不需要单独的预处理设备，因此减少了预处理费用，并且同时通过使用渗滤液中所含的高浓度有机物代替甲醇作为外加碳源，当只处理渗滤液时产生的昂贵的渗滤液处理费用大大降低。
本发明也提供一种混合和净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的方法，其中通过在陆地上以低成本处理食物垃圾上清液，其中这些上清液由于高浓度而难以在陆地上处理，并且因为在陆地上处理会产生高费用而被排放到海洋中，除降低成本的效果之外还可解决由于将该食物垃圾上清液排放到海洋中引起的海洋污染。
根据本发明的一个方面，提供了一种混合与净化生活垃圾填埋场渗滤液和食物垃圾上清液的方法，该方法包括：用于混合和处理5年或5年以上的产自生活垃圾填埋场的渗滤液和产自食物垃圾处理工艺的上清液到适于氮处理的浓度水平，其中渗滤液中微生物可降解的有机物的含量十分低(等于或者小于BOD，COD500mg/L)，上清液包含150000mg/L或以上的COD、悬浮固体及3000mg/L或以上的氮;厌氧消化步骤，用于消化渗滤液与上清液的混合物到适于反硝化作用/硝化作用的水平;反硝化/硝化步骤，利用经厌氧消化步骤后剩余的有机物来去除氮;化学絮凝步骤，通过添加絮凝因子硫酸铁和助凝剂阴离子聚合物絮凝剂来凝聚、沉淀和去除经反硝化/硝化步骤处理过的水中剩余的不能生物降解有机物，这些有机物难以生物降解;氧化絮凝步骤，通过同时添加硫酸铁、过氧化氢和粉末活性炭以去除经化学絮凝步骤处理过的水中剩余的有机物和颜色。
并且，在上述净化方法中，在氧化絮凝步骤之前，进行了使用硫酸铁的化学絮凝步骤，因此有效地去除了不能生物降解的有机物和颜色，并且通过用硫酸铁替代硫酸亚铁，其中硫酸亚铁惯用为催化剂以增强作为氧化剂的充氧水的反应，在改进污泥沉淀的同时，保持了与使用硫酸亚铁时类似的对COD和颜色的处理效率，因此降低了在被处理水中的悬浮固体浓度。被处理水中的悬浮固体、COD和颜色也可通过添加粉末活性炭而大大减少。