申请日2007.03.05
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号B09B5/00; B09B3/00; C12P5/02; C12M1/107; C02F3/30
摘要
本发明公开了属于环保技术领域的一种脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场及渗滤液回灌工艺。填埋场分为稳定区域、稳定产甲烷区域和正在填埋区域，每个区域连接两个渗滤液收集池，每个渗滤液收集池连接一个双向阀，双向阀和渗滤液调节池连接，再经过阀门连接至现场物化处理及至污水处理厂。本发明工艺为一种利用了生物反应器填埋场吸收硝酸盐的可观潜力和巨大的反硝化能力，通过渗滤液的收集、预处理、回灌组成的循环，在垃圾填埋层中形成了好氧、兼性、厌氧、好氧的循环生物处理过程，有助于改善填埋场填埋层内水质，加速垃圾的降解。出水渗滤液COD浓度在1000mg/L以下，NH3-N浓度低于15mg/，总氮去除率达到90%以上。
权利要求书
1.一种脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场，其特征在于，针对现有厌氧 生物反应器填埋场的氨氮积累和垃圾稳定化问题，将填埋场分为稳定区域、稳定 产甲烷区域和正在填埋区域，以作为回灌填埋单元;并将这些填埋区域并联在一 个工艺线内，即每个区域连接两个渗滤液收集池，即三个区域分别连接A、B、C、 D、E、F六个渗滤液收集池，每个渗滤液收集池连接一个双向阀，双向阀的一路 和渗滤液调节池连接，再经过一个阀门连接至现场物化处理及至污水处理厂;双 向阀的另一路经过一个阀门连接SBR池，再经过提升泵和六个阀门分别连接上 述三个区域的六个回灌口。
2.根据权利要求1所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场，其特征在于， 所述正在填埋区域是指新鲜垃圾正在填埋的作业区域。
3.根据权利要求1所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场，其特征在于， 所述稳定产甲烷区域是指新鲜垃圾填埋结束进行覆盖再静置6～8个月后进入稳定 产甲烷状态的填埋区域。
4.根据权利要求1所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场，其特征在于， 所述稳定区域是指填埋较早，不再产甲烷的区域。
5.一种权利要求1所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工 艺，其特征在于，所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工艺为 根据各填埋区域的特点，采用经过场外预曝气硝化或投加过化学药剂(硝酸盐) 的不同量的渗滤液进行回灌，具体步骤是，将各填埋单元的渗滤液单独收集，然 后将正在填埋区域的新鲜垃圾填埋单元的渗滤液和稳定产甲烷区域的垃圾填埋 单元的渗滤液经过渗滤液调节池混合后，在场外经过序批式活性污泥法(SBR) 的进行好氧预处理，生成亚硝酸盐和硝酸盐或直接投加化学药剂，处理后从稳定 产甲烷区域的填埋层顶部进行回灌，但正在填埋区域不进行回灌;稳定区域的各 个老垃圾填埋单元如果渗滤液出水已达到排放标准，则排放到下一步进行必要的 物化处理后排入污水处理厂，如果没有达到标准，也收集到渗滤液调节池后与其 他渗滤液混合进行回灌，但稳区域不进行回灌。
6.根据权利要求5所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工 艺，其特征在于，所述直接投加化学药剂为硝酸盐。
7.根据权利要求5所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工 艺，其特征在于，所述直接投加化学药剂硝酸盐的量为按硝酸盐需要量=进水 [NH4 +]-进水[NO2]的量。
8.根据权利要求5所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工 艺，其特征在于，所述硝酸盐为可溶性的硝酸钠或硝酸钾。
说明书
脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场及渗滤液回灌工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填 埋场及渗滤液回灌工艺。具体说，本工艺通过渗滤液的场外预曝气或投加化学药 剂(硝酸盐)，再回灌到填埋层内进行场内反硝化，最终达到渗滤液的污染去除 (有机物、氨氮)和填埋生活垃圾的快速稳定化，提高生物反应器填埋场填埋气 体的产生速率，实现填埋场的碳氮协同去除。同时，通过优化设计，实现垃圾填 埋单元的反复循环利用，大大节约了填埋空间。
背景技术
城市生活垃圾的处理处置方式主要以焚烧、堆肥和填埋技术为主。作为城市 生活垃圾最终处置的手段，填埋法具有不可替代的作用。正因如此，现代城市垃 圾卫生填埋法一经产生，就在世界范围内得到了广泛的应用。据统计，2004年， 我国城市生活垃圾填埋处理量占总处理量的87.7%，美国、欧盟的填埋处理量也 占到一半以上。然而，传统的填埋处理技术遇到了两大难题：一方面，随着城市 生活垃圾产量的不断增加，需要占用越来越多的场地来修建新的垃圾填埋场，而 有限的土地资源使得填埋场的选址越来越难;另一方面就是二次污染问题，在填 埋场稳定的过程中，会释放出大量的渗滤液和填埋气体，虽然卫生填埋场设置有 渗透系数足够小的防渗系统和渗滤液、填埋气体收集系统，但由于填埋场的稳定 化过程非常长，一般都需要几十年的时间才能稳定，而任何收集和处理的措施都 很难维持这么长久的有效性，所以填埋场对环境具有长期的潜在威胁。基于以上 的分析，人们在卫生填埋场的基础上提出了生物反应器填埋场，将填埋场底部收 集到的渗滤液从覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场，利用填埋场垃圾层的 生物降解作用和土壤颗粒的吸附、离子交换和螯合等作用，不仅大大减少了渗滤 液的量，同时使渗滤液的水质得到了改善。因此，利用垃圾填埋单元作为生物反 应器，通过渗滤液回灌使填埋场缩短稳定化的时间，同时使渗滤液的水质得到改 善，是渗滤液回灌的根本目的。
但是值得注意的是，在生物反应器填埋渗滤液回灌过程中，由于我国生活垃 圾中可堆腐有机物含量高，渗滤液中有机物和氨氮浓度很高，在回灌条件下，氨 氮等迅速溶出，但衰减速率缓慢，填埋层内在降解有机物的同时容易造成氨氮的 高度积累，脱氮过程又会抑制有机物的降解，这一矛盾最终造成“生物反应器”系 统的失调。因此解决碳氮的协同去除是生物反应器填埋技术研究的一个重要问 题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供操作简单易行的渗滤液进行场外 预曝气处理或投加化学药剂(硝酸盐)，场内反硝化的一种脱氮兼氧型生活垃圾 生物反应器填埋场及渗滤液回灌工艺。
本发明提出一种脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场，针对现有厌氧生物 反应器填埋场的氨氮积累和垃圾稳定化问题，将填埋场分为稳定区域、稳定产甲 烷区域和正在填埋区域，以作为回灌填埋单元;并将这些填埋区域并联在一个工 艺线内，即每个区域连接两个渗滤液收集池，即三个区域分别连接A、B、C、D、 E、F六个渗滤液收集池，每个渗滤液收集池连接一个双向阀，双向阀的一路和 渗滤液调节池连接，再经过一个阀门连接至现场物化处理及至污水处理厂。双向 阀的另一路经过一个阀门连接SBR池，再经过提升泵和六个阀门分别连接上述 三个区域的六个回灌口。
所述正在填埋区域是指新鲜垃圾正在填埋的作业区域。
所述稳定产甲烷区域是指新鲜垃圾填埋结束进行覆盖再静置6～8个月后进入 稳定产甲烷状态的填埋区域。
所述稳定区域是指填埋较早，不再产甲烷的区域。
所述脱氮兼氧型生活垃圾生物反应器填埋场渗滤液回灌工艺为根据各填埋 区域的特点，采用经过场外预曝气硝化或投加过化学药剂(硝酸盐)的不同量的 渗滤液进行回灌。具体步骤是，将各填埋单元的渗滤液单独收集，然后将正在填 埋区域的新鲜垃圾填埋单元的渗滤液和稳定产甲烷区域的垃圾填埋单元的渗滤 液经过渗滤液调节池混合后，在场外经过序批式活性污泥法(SBR)的进行好氧 预处理，生成亚硝酸盐和硝酸盐，或按硝酸盐需要量=进水[NH4 +]-进水[NO2 -] 的量直接投加化学药剂-硝酸盐;处理后从稳定产甲烷区域的填埋层顶部进行回 灌，但正在填埋区域不进行回灌。稳定区域的各个老垃圾填埋单元如果渗滤液出 水已达到排放标准，则排放到下一步进行必要的物化处理后排入污水处理厂，如 果没有达到标准，也收集到渗滤液调节池后与其他渗滤液混合进行回灌，但稳定 区域不进行回灌。
本发明具有如下的优点：
1、渗滤液的的高效净化和减量
通过将填埋场总管收集的渗滤液按照各填埋单元稳定化程度不同回灌不同 量的渗滤液，可以有效地控制回灌程度，达到渗滤液的最大循环和减量。
2、渗滤液和填埋层的碳氮协同去除
通过渗滤液的场外预处理(好氧生物曝气或投加化学药剂(硝酸盐))和场 内的反硝化，使难于处理的渗滤液达到了氨氮和有机浓度降低的目的，使渗滤液 的产生量也大大降低，同时又加速了垃圾的稳定化。
3、缓解我国厨余垃圾组分高造成的处理初期高有机冲击负荷
填埋层内的垃圾生物稳定化过程能释放出足够的碳源，为渗滤液的氨氮硝化 后反硝化脱氮提供碳的来源;渗滤液回灌前硝化预处理又能有效地控制填埋层内 初期的酸水解代谢，同时反硝化过程的发生降低了填埋层内的有机负荷。这就为 我国生活垃圾组分中厨余垃圾含量高，易造成酸水解抑制甲烷化的问题提供了有 利的解决途径。
4、实现了生物反应器填埋场填埋单元的循环利用
通过科学的渗滤液布水和回灌系统设计以及有效的渗滤液硝化/反硝化 工艺，使得生物反应器填埋场各填埋单元实现了循环利用，节约了大量的场地， 降低了开发和建设场地的费用。
5、处理成本低、操作简单易行
本发明利用填埋层作为渗滤液的处理单元，其处理成本比起其它场外渗滤液 处理工艺明显降低;填埋垃圾的加速稳定化，也将节省大量的库容，降低处理的 费用。同时，此项工艺的施工和构建设施也相对简单，因此本发明从经济上和具 体操作上都十分可行。
6、序批式的渗滤液预处理方式可灵活控制回灌频率和回灌量
本发明中使用SBR池对渗滤液进行场外好氧处理或投加化学药剂(硝酸盐)， 可以在不同降水条件、不同稳定化程度下灵活调节渗滤液的曝气量和回灌周期， 有助于改善填埋场填埋层内的水质，加速垃圾的降解。
本发明中，布水方式可以采用水平盲沟布管和垂直布管两种。处理后的出水 渗滤液COD浓度在1000mg/L以下，达到GB16889-1997三级标准。NH3-N浓度 稳定低于15mg/L，总氮去除率达到90%以上。