申请日2005.10.21
公开(公告)日2006.06.14
IPC分类号C02F103/06; C02F3/30
摘要
利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法，涉及一种城市生活垃圾填埋的渗滤液处理方法，是通过渗滤液在填埋场内专用通风填埋单元的循环回灌实现对其的处理，专用单元间歇性地进行强制通风，使该单元填埋层形成时序性交替的好氧、缺氧和厌氧环境条件，促使层内形成好氧、兼性和厌氧的混合微生物菌群，利用其对渗滤液中的耗氧性有机物进行好氧、兼性和厌氧代谢去除;同时，好氧的硝化菌群和兼性的反硝化菌群通过硝化/反硝化途径去除渗滤液中的氨氮。本发明的优点是：在同一填埋层内利用循环回灌同时净化渗滤液中的耗氧性有机物和氨氮，处理出水COD小于1g/L、氨氮小于0.005g/L，有效地降低了渗滤液污染控制的成本。本发明分别适用于在新建和已建在用的填埋场中实施。
权利要求书
1.利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法，其特征在于：
第一步，在填埋场内设置专用的填埋单元：该填埋单元设有防渗层、渗滤液 收集层以及渗滤液调蓄池;渗滤液收集层及渗滤液调蓄池与填埋场其它部分的水 力相互独立;
第二步，在该专用的填埋单元设置强制通风设施：强制通风设施由铺设于单 元渗滤液收集层之上的通风管网，和为通风管网供气的鼓风机组成;
第三步，在专用单元内填埋生活垃圾：单元内垃圾填埋深度3～6m;本单元 内填埋的垃圾优先选择已在填埋场的其他部分或其他填埋场中填埋3年以上，经 生物降解基本稳定的垃圾，或填入新鲜生活垃圾后，再加速降解稳定处理;
第四步，在填埋垃圾层上设置渗滤液循环回灌布水层：在已填埋，并作平整 后的填埋垃圾面上，铺设由干管和支管组成的渗滤液循环回灌布水管网，布水管 网的干管与渗滤液回灌泵连接，以提供向管网供水的条件，管网间的空隙应以级 配碎石填满、并整平;
第五步，对该单元进行气密性覆盖：气密性覆盖采用合成土工膜，覆盖完成 后将覆盖的合成土工膜与本单元的防渗层的合成土工膜焊接连接;覆盖的合成土 工膜上留有集气管接口，以导出单元内生物降解产生的气体;覆盖的合成土工膜 上加覆土予以保护;
第六步，单元内生成的气体的控制：单元覆盖后的各集气管接口与集气总管 连通，总管上部敞开，气体通过集气管接口集中到集气总管，在总管上部敞开处 排气，排气处标高应高于周围地面10m以上，总管内设置甲烷气体检测器和燃 气燃烧器，检测器对进入总管的气体的甲烷体积分数进行持续监测：气体中甲烷 体积分数大于15%，即输出信号至控制器，控制器自动点燃燃烧器以燃烬气体中 的甲烷，使排出气体不会引致爆炸;气体中的甲烷体积分数小于15%，则无需启 动燃烧器，由气体排放后的大气自然稀释可控制其爆炸危险;
第七步，渗滤液处理操作：完成上述步骤的专用单元已具备处理渗滤液、净 化其中的有机物和氨氮的能力，具体的处理操作为：1)布水，引自填埋场总调 蓄池的渗滤液，每天2次，每次以按本单元横截面计10～20L/m2·d的水量负荷 输送至本单元布水管网进行处理;2)通风，每天2次，每次以按本单元横截面 计4～6m3/m2的气量对单元进行强制通风。
2.根据权利要求1所述的利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法，其特征 在于：所述的第二步，在该专用填埋单元设置强制通风设施时，布气管网设置于 渗滤液导排层(7)之上，由不开孔的干管和壁面开孔的支管正交联结组成：各 支管平行布置，管间距5-10m，支管上半周壁面开孔率5-10%，孔径5-20mm， 下半周则仅在底部间隔500mm开设孔径10-20mm的单排孔;每个单元分区设的 通风主管(14)与鼓风机(15)相联结，鼓风机在供风流量下输出风压不小于 2500Pa，同时该单元渗滤液导排总管接入相应的渗滤液调蓄池时，必须通过高 500mm以上的水封层。
3.根据权利要求1所述的利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法，其特征 在于：所述的第三步的新鲜垃圾的加速降解稳定化：先将本单元排出的渗滤液收 集至单元的独立调蓄池;然后将调蓄池内的渗滤液，按单元的横截面计，水量负 荷30L/m2·d，每天分2次循环、每次一半水量，由渗滤液回灌泵输送至单元布 水管网，在单元内循环;与渗滤液循环同时，每天对进行2次强制通风，每次通 风量按单元的横截面计为4～6m3/m2，每次通风时间0.5～1小时;加速降解稳定化 操作至调蓄池内渗滤液水质同时达到COD小于3000mg/L和氨氮小于300mg/L 时中止。
4.根据权利要求1所述的利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法，其特征 在于：所述的第四步的回灌布水层由布水管网和保护管网的填充物组成，布水管 网含不开孔的布水干管和壁面开孔的布水支管，管网水平布置;各支管平行布置， 管间距5-10m，支管开孔方案为：上半周不开孔，下半周以8%的开孔率，均布 直径5-15mm的孔。布水管网管底直接设置于垃圾层上，管间空隙以粒径6-30mm 的级配碎石填没，覆盖厚度保证直径最大的管道顶部之上至少有10cm的碎石层 保护。
说明书
利用通风填埋层进行渗滤液处理的方法
技术领域
本发明涉及一种城市生活垃圾填埋的渗滤液处理方法。
背景技术
填埋是应用最为广泛的生活垃圾处置技术，而渗滤液是其处理过程中产生的 最主要的二次污染物。这些生活垃圾填埋渗滤液主要是耗氧性有机物和氨氮。传 统的处理方法是：生活垃圾填埋渗滤液收集后，在填埋堆体外进行处理 (‘Landfill leachate treatment.’Keenan J.D.，R.L.Steiner，and A.A.Fungaroli. Journal of the Water Pollution Control Federation 56，27-33，1984)，但处理的成本 很高。生物反应器填埋(Bioreactor landfill)技术，发展了上述方法，它是利用 填埋堆体作为生物反应器，通过渗滤液在填埋堆体内的循环使渗滤液得到净化 (′Landfill bioreactor：historical perspective，fundamental principles，and new horizons in design and operations’.Pohland，F.G.，1995.In Landfill Bioreactor Design and Operation Sem.Proc.，EPA/600/R-95/146，9-24)，但由于通常填埋堆体内的代 谢环境是厌氧的，因此这种方式只能净化耗氧性有机物，而不能净化氨氮。Price 等人(′Nitrogen management in bioreactor landfills‘Price，G.A.，M.A.Barlaz，and G.R. Hater，2003.Waste Management 23，675-688.)将渗滤液先在填埋堆体外生物硝化， 然后将含硝酸盐氮的渗滤液循环回灌至填埋堆体内，利用填埋堆体内的缺氧条件 使硝酸盐氮反硝化为氮气的渗滤液脱氮，但这一方法仍然需要借助填埋堆体外的 传统生物硝化装置完成对渗滤液中氨氮的脱氮处理，使渗滤液的循环回灌处理技 术复杂化。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单的渗滤液处理方法，本发明的方法可同时 处理渗滤液中的二种主要污染物：耗氧性有机物和氨氮。
为了达到上述目的，本发明利用生物脱氮原理去除渗滤液中的氨氮，而该原 理包含由亚硝化和硝化细菌在好氧条件下对氨氮的氧化，以及氨氮氧化产生的硝 态和亚硝态氮在缺氧条件下，由反硝化细菌还原为氮气这二个基本步骤。而这二 个步骤必须在不同的氧环境(好氧和缺氧或厌氧)条件下完成，因此，本发明解 决的基本技术问题是在填埋堆体内形成交替的好氧与缺氧(或厌氧)环境满足生 物脱氮需要。形成好氧与缺氧交替环境的技术关键则是填埋堆体内的通风方式及 通风控制条件。由于填埋堆体通风具有一定的技术复杂性(增加设施与投资)， 从技术经济性考虑，需要将通风控制在填埋场内的一定范围内，由此，本发明的 技术方案如下：
第一步，在填埋场内设置专用的填埋单元：该填埋单元设有与填埋场其它部 分相同的防渗层，以及与填埋场其它部分的水力相互独立的渗滤液收集层和渗滤 液调蓄池。
第二步，在该专用填埋单元设置强制通风设施：强制通风设施由铺设于单元 渗滤液收集层上的通风管网，和为通风管网供气的鼓风机组成。
第三步，在专用单元内填埋生活垃圾：单元内垃圾填埋深度应小于6m，一 般3～6m。为避免生活垃圾中生物降解过程中释放的有机物和氨氮对渗滤液处理 过程的影响，本单元内填埋的垃圾应优先选择已在填埋场的其他部分或其他填埋 场中填埋3年以上，经生物降解基本稳定的垃圾。
如果实际应用中，无法获得符合上述要求的垃圾，或因采集运输成本过高， 不宜使用此类垃圾，也可直接填入新鲜生活垃圾，但需对填入的垃圾作加速降解 稳定化处理，具体的操作方法是：1)将本单元排出的渗滤液收集至单元的独立 调蓄池;2)将调蓄池内的渗滤液，按单元的横截面计，水量负荷30L/m2·d，每 天分2次循环，每次一半水量，由渗滤液回灌泵输送至单元布水管网(参见下述 第四步)，在单元内循环;3)与渗滤液循环同时，每天对其进行2次强制通风， 每次通风量按单元的横截面计为4～6m3/m2，每次通风时间不大于1小时;4)加 速降解稳定化操作至调蓄池内渗滤液水质同时达到COD小于3000mg/L和氨氮 小于300mg/L时中止。
第四步，在填埋垃圾层上设置渗滤液循环回灌布水层：在已填埋，并作平整 后的填埋垃圾面上，铺设由干管和支管组成的渗滤液循环回灌布水管网，布水管 网的干管与渗滤液回灌泵连接，以提供向管网供水的条件，管网间的空隙应以级 配碎石填满、并整平。
第五步，对该单元进行气密性覆盖：气密性覆盖采用合成土工膜，将覆盖的 合成土工膜与本单元的防渗层的合成土工膜焊接连接，实现气密性覆盖，但覆盖 合成土工膜上留有集气管接口，以有组织地导出单元内生物降解产生的气体(生 成气)。覆盖合成土工膜上加覆土予以保护。
第六步，单元内生成气的控制：单元覆盖后的各集气管接口与集气总管连通， 总管上部敞开，生成气通过集气管接口集中到集气总管，在总管上部敞开处排气。 排气处标高应高于周围地面10m以上。总管内设置甲烷气体检测器和燃气燃烧 器。检测器对进入总管的气体的甲烷体积比进行持续监测，如气体中甲烷体积分 数大于15%，即输出信号至控制器，控制器自动点燃燃烧器以燃烬气体中的甲烷， 使排出气体不会引至爆炸。如气体中的甲烷体积分数小于15%，则无需启动燃烧 器，由气体排放后的大气自然稀释可控制其爆炸危险。
第七步，渗滤液处理操作：完成上述步骤的专用单元已具备处理渗滤液、净 化其中的有机物和氨氮的能力，具体的处理操作为：1)布水，引自填埋场总调 蓄池的渗滤液，每天2次，每次以按本单元横截面计10～20L/m2·d的水量负荷 输送至本单元布水管网进行处理;2)通风，每天2次，每次以按本单元横截面 计4～6m3/m2的气量对单元进行强制通风。此操作使垃圾层内同时存在好氧，兼 性和厌氧的生物代谢活动，回灌渗滤液中的耗氧性有机物，氨氮和有机氮均可得 到有效去除。
本发明的突出效果如下：
1.本发明利用回灌方法同时净化渗滤液中的两类主要宏量污染物：耗氧性 有机物(COD)和氨氮(处理出水COD小于1g/L、氨氮小于0.005g/L)。
2.通过对填埋层通风方式的优化，在填埋层内形成时序性的好氧、缺氧、 厌氧环境条件交替变化，这一环境条件与回灌渗滤液在层内的流动延时特征结 合，使本发明可在同一填埋层内对氨氮作硝化和反硝化，实现完整的脱氮过程。
3.对处理渗滤液的填埋层的通风量作了有效控制，能与现有填埋工艺条件 下的填埋层透气条件兼容，无需对现有填埋工艺进行专门的改造，使实施成本得 到控制。
4.利用专用填埋单元处理整个填埋场产生的渗滤液，避免了对整个填埋场 作通风设施建设，既降低了实施成本，也提高了技术实施的可行性。