申请日2007.03.26
公开(公告)日2009.01.28
IPC分类号C02F9/14; C02F1/28; C02F3/32; C02F101/38; C02F3/10; C02F101/16; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统。它具有围坑，在围坑内由多块相互平行的竖直隔板均分为多个区，每个区从上至下依次为植被层、覆土层、沙砾排水层、第二防渗膜、粘土压实层、第一防渗膜、填料层，在每个区均匀插入多根竖直插管，在每个区的高坡端的填料层前端设有砾石层，砾石层的上部设有水平多孔布水管，多孔布水管由污水管经第一污水泵与第一渗滤液桶相连，在覆土层上方设有布水管，布水主管经第二污水泵与第二渗滤液桶相连。本发明利用填埋场覆土这一原本闲置的土地资源而建，通过填料吸附、微生物降解、植物吸收与转化、土壤颗粒吸附与截留等过程去除污染物，尤其是氨氮，并可实现自然供氧或人工强制供氧。
权利要求书
1.一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统，其特征在于具有围坑(13)，在围 坑内由多块相互平行的竖直隔板(10)均分为多个区，每个区从上至下依次为植 被层(8)、覆土层(11)、沙砾排水层(12)、第二防渗膜(7)、粘土压实层(6)、第 一防渗膜(5)、填料层，在每个区均匀插入多根竖直插管(9)，在每个区的高坡 端的填料层前端设有砾石层(20)，砾石层的上部设有水平多孔布水管(18)，多 孔布水管由污水管(16)经第一污水泵(15)与第一渗滤液桶(21)相连，围坑填料 层的高坡端壁设有多个第二反冲洗管(19)，围坑填料层的低坡端壁设有多个第 二排水管(24)和多个第一排水管(23)，每个排水管都设有阀门，围坑底部外壁 设有水位观测管(25)，每个区的覆土层(11)低坡端上部设有第四排水管(27)， 并设有阀门，在沙砾排水层(12)底部高坡端外侧壁设有第一反冲洗管(17)，在 沙砾排水层(12)底部低坡端外侧壁设有第三排水管(26)，并设有阀门，在覆土 层(11)上方设有布水主管(29)，布水主管(29)上设有多孔布水支管(30)，布水 主管(29)经第二污水泵(28)与第二渗滤液桶(22)相连。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统，其特征在 于所述的围坑呈长方体，长300～500cm×宽300～500cm×高80～120cm，坡度 为4～6%，围坑壁以及围坑底基(14)均由高密度聚乙烯防渗膜、土工布以及粘 土层加固而成。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统，其特征在 于所述的竖直插管(9)插入深度位于填料层底部5～10cm处，竖直插管内径4～ 6cm，处于填料层的竖直插管管壁开有多个小孔，竖直插管管底封口并开有多个 小孔，竖直插管管顶设有阀门，并与覆土层(11)上方的曝气泵(31)相连。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统，其特征在 于所述的每个区的坑底的填料层分别为炉渣层(1)、煤矸石层(2)、沸石层(3)、 活性炭层(4)。
说明书
垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统
技术领域
本发明专利涉及一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统。
背景技术
城市垃圾渗滤液是污水治理领域的一个难题。产生量大、水质复杂，且含 高浓度氨氮是垃圾渗滤液的主要特征，若处理不当，便会对填埋场附近的地下 水及地表水污造成严重的污染，渗滤液散发出的臭气和孳生的蚊蝇也对周边产 生很大的危险。目前垃圾渗滤液的场内处理方法主要有物理化学法、生物法、 土地处理、回灌和湿地处理等。
与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。而氨氮对生 物法处理过程中的微生物活性有抑制作用。有资料显示：在好氧情况下，温度 为15℃、pH=8的条件下，当总氮浓度超过200mg/L时，其中有6%的氨氮转化 为NH3形式，会破坏微生物的氧化作用，氨氮浓度越高，抑制性越强。另外， 随着填埋场填埋时间的延长，渗滤液的生化性逐渐降低，在填埋后期，BOD/COD 值小于0.1，此时的渗滤液很难经过处理使其达标。
吹脱法可去除大部分氨氮，改善碳氮比，再进行生物处理，但吹脱塔易堵 塞、调节pH，必须投加大量的碱，而且为了曝气，还需要提供一定的风量，造 成了处理费用偏高。同时氨吹脱只是将废水中的铵离子转化为游离氨，最后将 之排放到大气中，实质上氨的污染问题并未得到解决。此外，温度对氨吹脱影 响较大，在低温时效率急剧下降。化学沉淀法不受温度限制，生成的沉淀中含 有和土壤肥料相似的组分N，P，Mg和有机物质，可作为复合肥加以利用，或用 作结构制品的阻燃剂，但有毒物质也可能混在沉淀中，所以对沉淀物的使用应 慎重。电化学氧化法可使氨氮去除率达100%，处理过程短，但要求所处理溶液 中应含有一定Cl-，目前多限于实验室规模，且消耗电能，处理成本较高。渗滤 液由于渗透压很高，反渗透膜的水通量太低，因此不适用。催化法去除氨氮效 率高，但由于在高温高压下进行，设备成本较高。且多采用贵金属作催化剂， 因此，处理成本较高。高浓度的渗滤液即使经过一系列的生物处理后也很难达 到排放标准，况且渗滤液处理投资大、费用高，很多填埋场由于资金短缺而无 法按要求对渗滤液进行必要的处理。
垃圾渗滤液回灌是目前国内外研究的热点问题之一，主要是利用垃圾层内 的微生物降解有机物，以提高水质。但是，许多研究表明，渗滤液回灌对渗滤 液氨氮没有明显的去除效果，其原因是垃圾层处于厌氧状态，氨氮无法得到硝 化，使得传统的硝化-反硝化耦合脱氮过程无法实现。
吸附法是利用多孔性的固体物质，使渗滤液中氨氮被吸附在固体表面而去 除的方法。沸石对铵离子有很强的选择性，一般作为离子交换树脂去除氨氮。 沸石是一种骨架状硅铝酸盐，其内部硅铝氧基组成的骨架中有很多空腔和连接 空腔的孔道，具有内表面积大、多孔穴的特征，可吸附各种污染物，释放出骨 架上的金属阳离子，具有较强的吸附与离子交换能力。沸石吸附法在中性或偏 酸性条件下进行，水中氨氮主要以NH4 +的形式存在，有利于吸附和离子交换。吸 附后的含铵沸石可作为复合肥的载体，在提高复合肥产品质量稳定性及农作物 的生长方面都具有明显效果，还有助于提高土壤质量。
中国的天然沸石资源丰富，因此沸石吸附法处理氨氮有很大的发展空间， 而且沸石吸附法没有二次污染，还可以回收氨，变废为宝。由于沸石对氨氮的 吸附速度较低，当沸石粒径较大时吸附达到平衡，历时较长，其他条件一定时， 进水氨氮浓度越大，吸附速率越大。目前，利用沸石吸附去除氨氮多用于工业 废水，用于渗滤液处理的研究还不太多，且多为实验室规模，因此还有待进一 步研究。
土地处理法，即在人工控制的条件下，通过土地-植物-微生物系统的物理、 生物和化学的综合反应，使渗滤液得到净化，设计上包括多种形式的土地处理 系统。英国对土地一植物处理法应用相对广泛。Craig D.Martin采用曝气和表 面慢流湿地系统处理垃圾渗滤液，能将COD从1182mg/L降至136mg/L，对氨氮、 TN、TSS、TOC、重金属等去除率达64%～99%。陈玉成等采用土地渗滤与芦苇 湿地两级土地处理系统净化垃圾渗滤液，静态与动态试验及小试结果表明，该 方法在技术上是可行的，经处理后，COD和氨氮的去除率均达到90%以上。土 地一植物处理法具有投资少，操作简单，运行费用低等优点。但从长远来看， 存在着重金属及盐类在土壤中的积累和饱和问题，对土壤结构、植物生长和周 围地下水有潜在污染作用，且易受土地条件限制，仅适合于土地广阔的地区。
发明内容
本发明的目的是提供一种垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统。
垃圾填埋场渗滤液氨氮处理系统具有围坑，在围坑内由多块相互平行的竖 直隔板均分为多个区，每个区从上至下依次为植被层、覆土层、沙砾排水层、 第二防渗膜、粘土压实层、第～防渗膜、填料层，在每个区均匀插入多根竖直 插管，在每个区的高坡端的填料层前端设有砾石层，砾石层的上部设有水平多 孔布水管，多孔布水管由污水管经第一污水泵与第一渗滤液桶相连，围坑填料 层的高坡端壁设有多个第二反冲洗管，围坑填料层的低坡端壁设有多个第二排 水管和多个第一排水管，每个排水管都设有阀门，围坑底部外壁设有水位观测 管，每个区的覆土层低坡端上部设有第四排水管，并设有阀门，在沙砾排水层 底部高坡端外侧壁设有第一反冲洗管，在沙砾排水层底部低坡端外侧壁设有第 三排水管，并设有阀门，在覆土层上方设有布水主管，布水主管上设有多孔布 水支管，布水主管经第二污水泵与第二渗滤液桶相连。
所述的围坑呈长方体，长300～500cm×宽300～500cm×高80～120cm，坡 度为4～6%，围坑壁以及围坑底基均由高密度聚乙烯防渗膜、土工布以及粘土 层加固而成。
竖直插管插入深度位于填料层底部5～10cm处，竖直插管内径4～6cm，处 于填料层的竖直插管管壁开有多个小孔，竖直插管管底封口并开有多个小孔， 竖直插管管顶设有阀门，并与覆土层上方的曝气泵相连。
每个区的坑底的填料层分别为炉渣层、煤矸石层、沸石层、活性炭层。
本发明涉及的垃圾渗滤液氨氮处理系统，附属于垃圾填埋场覆土层，通过 对覆土层结构的改造而成，充分利用了这一原本闲置的土地资源;系统主要利 用填料吸附、微生物降解、植物吸收与转化、土壤颗粒吸附与截留等过程达到 对渗滤液污染物，尤其是氨氮的高效脱除，形成了立体式多层次构造型垃圾渗 滤液处理系统，各个处理单元(或分区)之间既可串联又可并联;另外在填料 区设有竖直插入管，既可实现自然供氧或人工强制供氧，有利于硝化反应的进 行，还可以利用竖直插入管进行填料反冲洗;整套系统具有适应不同渗滤液水 质以及操作灵活等特点。