專利名稱：城市生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種城市生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝。
背景技術：
目前，在我國乃至全球范圍內對城市生活垃圾進行處置的方式仍以衛生填埋為主。隨著我國經濟的持續快速發展，城市化進程不斷加快，城市規模不斷擴大，城市人口的增加以及城市人民生活水平逐步提高，城市生活垃圾產量逐年增加，而且垃圾成分也日趨復雜。城市生活垃圾填埋場垃圾滲濾液是垃圾堆埋陳腐發酵后，由于雨水及其它原因而形成的滲出廢水。因為垃圾成分復雜，所以形成的滲濾液是一種以有機污染物為主，同時含有多種鹽類、重金屬離子、有毒化合物的多成分、高色度、生化性極差的高濃度有機廢水。
城市垃圾滲濾液成分復雜，污染物濃度高，因此，對垃圾滲濾液進行處理難度大、成本高、工藝復雜。因城市垃圾填埋場垃圾滲濾液處置不當造成嚴重環境污染的事件，在國內外常有報導。對垃圾滲濾液進行有效處理的工藝和技術的研究，始終是高濃度污水處理技術的研究熱點，尋求處理工藝簡單、經濟、高效的垃圾滲濾液處理工藝和技術，一直是污水處理研究人員致力追求的目標。
目前，垃圾滲濾液的處理技術和工藝主要有生化法、物化法和土地處理系統，實際應用過程中多采用上述技術和工藝的有機組合。
生化法處理技術，通常采用厭氧、好氧或厭氧/好氧結合工藝，處理技術簡單，成本很低，但運行周期長。通常垃圾滲濾液BOD/COD很低(一般小于0.1)，難降解有機物和氨氮濃度很高，可生化性極差，特別是其中的鹽類、有毒化合物、重金屬離子、氨氮等會抑制微生物活性，影響微生物處理性能，因而直接進行生化處理效果不理想。生化法通常適用于經預處理去除大部分有機物后生化性得到改善的垃圾滲濾液處理。
物化法主要包括電磁、高頻波處理、光化學氧化、電解氧化、膜過濾(滲透)法、吸附法、混凝法、消毒法、試劑氧化法等。物化法處理周期較短，通常用于預處理或深度處理。電磁、高頻波、光設備、電解設備、膜設備一次性投資大，處理規模不易放大。光化學及電解工藝需投加催化劑或助鹽，在垃圾滲濾液處理系統中，催化劑或助鹽難以回收再利用致使處理成本非常高。膜過濾法應用于垃圾滲濾液，由于高粘稠的滲濾液容易致使膜堵塞，需頻繁清洗更換，大大縮短了設備運行壽命。吸附法常采用的吸附劑為活性炭、沸石、陰陽離子吸附劑，這類吸附劑成本高，處理垃圾滲濾液后，幾乎不能再生利用，處理成本昂貴。化學試劑氧化也是因為成本高，推廣應用受到限制。
土地處理技術具有極強的抗負荷沖擊能力，但在夏季、雨季或長期運行，容易對填埋場空氣、周邊水域造成二次污染，并需預鋪設盲溝等設施，而且，具有占用土地多的特點。
截至2006年2月，中國專利信息網公布的關于垃圾滲濾液的處理技術和工藝，大約有40項左右，采用的工藝和技術多為先采用物化法預處理，再用生化法進行處理，最后達標排放。然而縱覽這些技術和工藝，仍存在需進一步改進的方面，現有申報的專利技術和工藝中，或技術工藝復雜，設備投資巨大；或在滲濾液處理過程中效率較低，水力滯留時間較長；或需要的吸附材料價格昂貴，污水處理成本高。更為重要的是，這些處理工藝主要以去除有機物、色度為主，對滲濾液中的重金屬污染物去除效果欠佳或不考慮。然而我們對垃圾滲濾液的多次監測及近年文獻報導表明，隨著垃圾成分的復雜多樣化，垃圾滲濾液中的重金屬含量已經超過污水排放二級標準的數倍乃至數十倍，不采用有針對性的工藝技術有效去除重金屬，將對周邊環境產生極大的危害。
針對現有技術和工藝中存在的上述諸多限制性因素，我們研究發明了以物化法和生化法相結合，并實現“以廢治廢”的垃圾滲濾液處理工藝，該工藝首先能夠有效去除垃圾滲濾液中的重金屬污染物，其次，能夠脫氮，防止處理水排放后引起的富營養化，再次對有機污染物去除效率高，同時，處理工藝簡單易行，處理時間短，成本低，每噸垃圾滲濾液處理費用不超過6元。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種低成本、高效率的垃圾滲濾液的處理方法，以彌補現有垃圾滲濾液處理方法中的不足之處。
1、根據垃圾滲濾液的特點，提供了能高效去除垃圾滲濾液中重金屬，并大幅降低有機物濃度的混凝劑的制備技術。
2、提出了投加混凝劑去除重金屬和大部分有機污染物的垃圾滲濾液預處理工藝，提高垃圾滲濾液的可生化性。
3、提出混凝沉淀上澄液的空氣吹脫氨氮技術，防止處理水受納水體的富營養化。
4、提出SBR厭氧/好氧處理工藝作為后續處理工藝，實現處理水達標排放。
本發明提供的技術方案是本發明提供了一種用于城市生活垃圾填埋場滲濾液預處理的混凝劑，其組成為30-40％的工業用生石灰(氧化鈣)、60-70％的粉煤灰。
粉煤灰是火力發電的燃煤高溫燃燒后的殘留物。因為煤中含有大量碳粒子，燃燒后的粉煤灰中仍有大量碳殘余，且經過高溫燃燒后，碳粒子被活化，其結構具有多孔性、表面價鍵的不飽和性以及存在大量的含氧基團，使其表面有很強的吸附活性。生石灰溶于水后，生成氫氧化鈣，有很好的混凝作用。在粉煤灰與生石灰的吸附、混凝協同作用下，垃圾滲濾液中的膠體狀污染物、懸浮顆粒污染物以及重金屬能被去除。
厭氧/好氧SBR生化處理的特點是間歇曝氣，SBR反應器運行周期中的靜置攪拌階段，進行的是厭氧反硝化反應，去除初曝氣階段產生的硝酸態氮，降低再曝氣階段的硝化阻力，有利于氨氮的去處。SBR工藝的特點是，可以根據垃圾滲濾液水質水量的變化，調整曝氣、攪拌、沉淀的時間比例，以達到處理工藝的最優化。
本發明對城市生活垃圾填埋場滲濾液的處理工藝包括以下工序在垃圾滲濾液中投加混凝劑，通過攪拌或泵回流的方式使其充分反應以去除滲濾液中的重金屬和部分有機污染物，經自然沉淀分離后，上澄液經過空氣吹脫氨氮，再進行SBR厭氧/好氧處理，出水達標排放或再利用。其具體步驟為①將本發明提出的已混合均勻混凝劑按照投加量為100～150g/L(垃圾滲濾液)投加到反應池中；②用攪拌或泵循環的方式使混凝劑與垃圾滲濾液充分接觸，反應時間為90～120min；③自然沉淀分離后，上澄液進行空氣吹脫氨氮。
④再進入SBR反應池進行生化處理。生化處理運行周期及控制參數如下進水2h，初曝氣6～8h，靜置攪拌4～6h，再曝氣4～6h，沉淀排水1～2h。曝氣階段水中溶解氧控制在2～4mg/L。
經本發明工藝處理后，垃圾滲濾液主要污染物去除效果明顯，主要有機污染物及重金屬含量完全達到“中華人民共和國國家標準生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-1997)”中二級標準及“中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準(GB8978-1996)”中二級標準。本發明突出特點是1.混凝劑原料中的工業用生石灰來源豐富，價格低廉，而粉煤灰為火力發電廠的工業廢棄物；2.該處理工藝既適用于城市生活垃圾填埋場滲濾液；3.該處理工藝中的預處理階段對垃圾滲濾液中主要重金屬污染物去除效果明顯，消除了影響后續生化處理的諸多不利因素；4.空氣吹脫氨氮能夠防止受納水體富營養化。
5.SBR厭氧/好氧工藝抗負荷沖擊能力較強，具有較好的脫氮效果，能夠根據水質水量的變化，調整各階段的運行時間，實現處理效率最優化。
6.工藝簡單易行，工藝參數較易控制，運行周期較短。
7.該方法實現了以廢治廢的目的，充分利用固體廢棄物來治理環境污染物，低成本，高性價比，具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。
8.綜合各因素分析本發明處理成本，每噸垃圾滲濾液不超過6元。
本發明各流程具體工藝規范評述如下1.所用的生石灰最好為工業用粉末狀生石灰。
2.所用的粉煤灰為火力發電廠的廢棄物，盡可能選用混有雜質較少的粉煤灰。
3.按本發明所述比例將上述粉煤灰與生石灰均勻混合。
4.按本發明所述的投加量將粉煤灰與生石灰的混合物投加到裝有垃圾滲濾液的反應池。
5.用攪拌或者循環泵使混合物均勻分散在垃圾滲濾液中，按本發明所述的工藝參數進行處理。
6.自然沉淀分離后，上澄液進行空氣吹脫氨氮。
7.脫除氨氮后，將溶液注入SBR反應池，按本發明所述適宜參數進行生化處理。
具體實施例方式下面通過實施例，進一步說明本發明的突出特點和顯著效果。
實施例1將取自大連城市生活垃圾填埋場自2002年運營以來持續產生并存儲的老化垃圾滲濾液60L注入到反應槽中，按照105g/L(滲濾液)的投加量投加混凝劑，攪拌90min后，靜置30min，分析上澄液的水質。該上澄液經空氣吹脫氨氮后進入SBR反應器中，通過好氧微生物處理降解廢水中的有機物，通過硝化與反硝化細菌脫氮。每個運行周期的各階段時間分配如下進水1h，初曝氣6h，靜置攪拌4h，再曝氣4h，沉淀排水2h。反應器中容積負荷控制在0.3～0.5kgCODCr/(m3·d)，曝氣階段的水中溶解氧控制在2～4mg/L。原水及各階段處理后水質分析如表2所示。監測指標完全達到“中華人民共和國國家標準生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-1997)”中二級排放標準及“中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準(GB8978-1996)”中二級排放標準。
實施例2將60L大連市城市生活垃圾填埋場的新鮮垃圾滲濾液注入反應槽，按照135g/L(滲濾液)的投加量投加混凝劑，攪拌120min，靜置30min，分析上澄液的水質。上澄液經空氣吹脫氨氮后進入SBR反應器中，通過好氧微生物處理降解廢水中的有機物，通過硝化與反硝化細菌脫氮。每個運行周期的各階段時間分配如下進水1h，初曝氣8h，靜置攪拌6h，再曝氣6h，沉淀排水2h。反應器中容積負荷控制在0.3～0.5kg CODCr/(m3·d)，曝氣階段的水中溶解氧控制在2～4mg/L。原水及各處理階段主要污染物指標分析結果如表3所示。出水監測指標完全達到“中華人民共和國國家標準生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-1997)”中二級排放標準及“中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準(GB8978-1996)”中二級排放標準。
表1 老化垃圾滲濾液原水及處理水主要監測指標分析結果單位mg/L
注色度單位為稀釋倍數，汞、砷未檢出。
表2 新鮮垃圾滲濾液原水及處理水主要監測指標分析結果單位mg/L
注色度單位為稀釋倍數，汞、砷未檢出。
權利要求
1.一種城市生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝，其技術特征為垃圾滲濾液依次經過混凝去除重金屬及部分有機污染物，經自然沉淀沉淀分離，上澄液經空氣吹脫氨氮后，再通過SBR厭氧/好氧處理，最后達標排放。
2.一種用于垃圾滲濾液前處理的混凝劑的配制，其重量配比為工業用生石灰(氧化鈣)占30-40％，粉煤灰占60-70％，推薦配比為生石灰∶粉煤灰＝1∶2。
3.權利要求1所述的混凝處理的工藝參數，其特征是混凝劑與垃圾滲濾液反應時間為90min～120min；混凝劑投加量為100～150g/L(垃圾滲濾液)；SBR處理工藝參數推薦為進水2h，初曝氣6-8h，厭氧4-6h，再曝氣4-6h，沉淀排水1-2h；曝氣溶解氧控制2-4mg/L。
4.根據權利要求1所述的混凝處理方法，其特征是用攪拌或泵循環的方式，使混凝劑與垃圾滲濾液充分混合；自然沉淀時間快；氮吹脫去除效果明顯。
全文摘要
本發明公開了一種城市生活垃圾填埋場滲濾液的處理工藝。垃圾滲濾液依次經過混凝預處理、SBR厭氧/好氧處理，出水指標達到“污水綜合排放標準(GB8978－1996)”中二級標準。本發明提供了一種混凝劑的制備技術，該混凝劑制備原料來源豐富，價格低廉，并且，成分之一為一種工業廢棄物。本發明彌補了現有垃圾滲濾處理工藝復雜、基建設備投資大、運行成本高的不足，并具有“以廢治廢”的特點，經濟效益、社會效益和環境效益明顯，極具應用和推廣價值。
文檔編號C02F1/52GK101062820SQ20061007959
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者孫道瑋, 安曉雯, 仉春華, 張照明 申請人:孫道瑋