CN101708919A

CN101708919A - 一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法

Info

Publication number: CN101708919A
Application number: CN200910109631A
Authority: CN
Inventors: 崔锋; 倪晋仁; 许楠; 袁春艳; 言海燕
Original assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Current assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2010-05-19

Abstract

本发明适用于废水处理技术领域，提供了一种卫生填埋场渗滤液废水的处理方法。本发明方法采用厌氧处理+曝气生物处理+二级AO处理+MBR处理+反渗透处理工艺，经处理后的垃圾填埋场渗滤液废水出水达到生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)。本发明方法无需采用吹脱处理，节省了运行费用，同时反渗透处理后的浓水采用混凝沉淀的方法处理，避免了有机物和重金属在系统内的累积。

Description

一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法。

背景技术

卫生填埋场的垃圾渗滤液的主要来源包括：(1)填埋场内的自然降雨和径流；(2)垃圾自身原有的含水；(3)由于微生物的厌氧分解而产生的水。垃圾渗滤液水质十分复杂，不仅含有耗氧有机污染物，还含有各类金属和植物营养素(氨氮等)，工业垃圾渗滤液中还含有有毒有害的污染物；BOD5、COD浓度高，远远高于城市污水；垃圾渗滤液中有机污染物种类多，其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子，其中的重金属离子会对微生物产生抑制作用；氨氮含量高，C/N比例失调，磷元素缺乏，给后续处理带来相当大的难度。

另外一方面，国家对卫生填埋场渗滤液的管理日益严格，2008年在GB16889-1997的基础上对垃圾填埋场污染控制标准进行了修订。原标准中的二级、三级标准均取消，所有卫生填埋场均执行一级标准；规定从2011年7月1日起，现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并执行规定的排放限值，不允许进入污水处理厂处理；在一级标准中增加了总氮和重金属指标，使得垃圾渗滤液的处理难度加大。

现有技术中常见的是采用电解法、氨吹脱法、化学药剂法来对垃圾滤液中的氨氮进行处理。但是通常的电解法处理效率不高，对氨氮的处理达不到预处理要求；而吹脱的方法采用风机供气，汽水比通常大于1000∶1，且需调节pH到10.5左右，使运行费用大幅增加；投加化学药剂去除氨氮的方法中，投加的药剂为镁盐和磷酸盐，生成磷酸铵镁沉淀，并通过循环利用化学药剂减少运行费用，但总体上说仍属于化学方法，存在化学污泥量大、运行费用高的问题。

目前国内外常用于氨氮处理的方法还有氯折点法、离子交换法等。氯折点法因氨氮含量高需大量的氯气和NaOH，处理成本更高(30元/m³)，而且氯气在贮存、运输等方面存在不安全因素；离子交换法仅适用于微量氨氮的深度处理。

相对于以上方法，生物脱氮法的运行成本低廉而且操作管理简便，但是传统的生物脱氮法是利用微生物的硝化和反硝化原理，而垃圾渗滤液中碳氮比倒挂，需补加大量的碳源和碱度，将导致成本大幅度上升。此外对于传统的活性污泥法，当氨氮浓度大于200mg/L时，硝化细菌的活性将受到抑制而降低处理效率。垃圾渗滤液中氨氮浓度通常在800mg/L以上，不采用适当的处理，传统生化处理通常难以进行。

而对于垃圾渗滤液生物脱氮后的处理，通常采用药剂以氧化的方法进行，多采用双氧水或臭氧作为氧化剂为，由于药剂量很大，该方法运行费用昂贵，还存在化学泥量大、后续处理麻烦等问题。

在各种对垃圾渗滤液进行处理的组合工艺中，“生化+膜”的工艺最常见，也较为成功。该工艺采用膜生物反应器来提高有机物和氨氮的去除效率，并为后续的反渗透系统进行预处理，但无法对浓水进行处理。事实上，浓水处理在垃圾渗滤液工艺中非常重要。浓水是纳滤膜或反渗透处理单元产生的，占处理水量的15-30％，通常的处理方法是直接回排至填埋场，利用处理系统内的长期循环达到去除污染物的目的。但这不可避免的造成有机物和无机物在系统内的累积，长时间运行会影响出水水质和系统稳定性。此外，该组合工艺通常采用AO工艺脱氮，氨氮尤其是总氮的去除效率不高，不易达到2008年新颁布的标准要求。

另一种对垃圾渗滤液进行处理的组合工艺是“物化+膜”工艺，该工艺有两种方式，一是“混凝沉淀+多级滤芯过滤+反渗透”，是以物化方法为主、以化学方法为辅的垃圾渗滤液处理工艺，具有处理效率高、设备体积小、处理流程短的特点；另一是“预曝气+碟管式反渗透系统”，该方式处理效果长期可靠，适用于生活垃圾填埋场不同阶段以及不同季节的进水水质，出水水质好，可达到生活杂用水水质标准。但该工艺借助物理分离技术，没有生物处理等前处理工艺，无法从根本上彻底分解除去渗滤液中的各种污染物，其去污原理仅仅是污染物相的转移，浓水问题更加突出。另外此方法没有考虑到氨氮和总氮的处理问题，也很难达到2008年新颁布的标准要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运行费用低廉、运行稳定、工艺完整的卫生填埋场垃圾渗滤液处理系统，使出水水质达到2008年颁布的国家标准要求。

本发明是这样实现的，提供一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，包括对渗滤液进行生化处理和膜处理的步骤，其中所述生化处理是采用曝气生物处理工艺对渗滤液中的氨氮进行预处理。

本发明还提供一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，包含以下步骤：

S1厌氧预处理：收集渗滤液并在厌氧处理器中其进行水解、发酵、酸化处理，将渗滤液中的有机氮还原成为氨氮；

S2曝气生物处理：经厌氧预处理的渗滤液在曝气生物滤池内进行脱氨氮预处理、去总氮预处理和COD去除处理；

S3二级AO处理+MBR处理：渗滤液经曝气生物处理之后的污水继续流经二级AO系统和MBR池进行去除氨氮和总氮处理；

S4反渗透处理：污水流经MBR池处理后进入反渗透系统进行去除残留有机物的处理后，排水、排污泥。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述步骤S1中厌氧处理器的运行负荷为1-5kgCOD/m³.d，运行温度20-35℃，pH值＜7.0。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述步骤S2中，曝气生物滤池的填料中含有聚氨酯、陶粒或火山岩滤料，填料停留时间1-3天。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述二级AO系统包括一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧处理池。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述二级AO处理+MBR处理过程中污水的总停留时间为100-150小时。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述步骤S4中的反渗透系统包括保安滤器、反渗透一段、反渗透二段。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述步骤S4中进入反渗透系统的污水经过保安滤器、反渗透一段产生清水和浓水，浓水进入反渗透二段继续处理产生清水和浓水；反渗透一段和二段产生的清水达标排放，经反渗透二段产生的浓水进入混凝沉淀池进行加药处理后达标排放。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述混凝沉淀池的加药处理中，投加的药剂聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。

本发明提供的上述卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法中，所述聚合氯化铝的加药浓度为500-2000mg/L，聚丙烯酰胺的加药浓度为5-10mg/L。

本发明所提供的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法是一种运行费用低廉、运行稳定、工艺完整的卫生填埋场垃圾渗滤液处理工艺，其出水水质达到了2008年颁布的国家标准要求。该系统包括了生化+膜工艺，生化单元采用厌氧+曝气生物滤池工艺+两级AO+MBR工艺，同时用混凝沉淀的方法对浓水进行处理，保证了有机物和无机物在系统中不被累积。

附图说明

图1所示是本发明一个实施方式的流程框图；

图2所示是本发明一个实施方式的流程示意图；

图3所示是本发明一个实施例中反渗透系统的主要单元示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法为：垃圾渗滤液废水经过厌氧单元去除部分有机物，然后依次经过曝气生物滤池、二级AO系统和MBR系统去除大部分氨氮、总氮和有机物。MBR系统出水进入反渗透系统进行处理，清水达标排放，浓水经过混凝沉淀的方法处理后回到填埋场或者调节池。

适用于本发明方法的垃圾渗滤液的性质为：COD 20000mg/L以下，氨氮2000mg/L以下。本发明过程为生物处理和膜过滤相结合的方法，生物处理中的活性污泥可以取自同类型的渗滤液处理装置中的活性污泥，也可采用城市污水处理厂曝气池或二沉池的剩余活性污泥，采用常规的驯化方法培养驯化后用于本发明的处理过程。活性污泥浓度优选为5-10g/L。

用于本发明中的厌氧反应器，可以是上流式活性污泥法(UASB)、厌氧折流板(ABR)或者复合床(活性污泥和填料床)厌氧反应器。

用于本发明的曝气生物滤池，可采用的载体包括聚氨酯填料、陶粒填料和火山岩生物滤料，但并不局限于这些填料。

用于本发明的膜生物反应器，采用的膜组件包括了内置式帘式膜和外置式管式膜，膜的类型为超滤膜，膜材料为烯烃聚合物如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)以及聚砜、陶瓷等。膜出水方式采用真空泵的抽吸作用或增压泵的加压作用实现。本发明方法可以进行连续操作，也可以采用间歇式操作。

用于本发明的反渗透单元，采用的膜为抗污染型膜原件，膜材料为复合聚酰胺材料或者醋酸纤维素膜。

用于本发明的混凝沉淀器，可采用平流式、竖流式、斜管或斜板沉淀池。

下面结合附图图2进一步说明本发明方法的过程及效果。

调节池1的功能是收集渗滤液，提升泵2将渗滤液提升至厌氧反应器3，厌氧反应器的主要功能为经过厌氧微生物的水解、发酵、酸化作用，大幅降低COD，提高污水的B/C值，使得废水可生化性得到明显改善，以利于后续的生化处理，并把废水中的有机氮还原为氨氮。

经过曝气生物滤池4处理后的污水重力流入后续的二级AO系统(5，一级缺氧；6，一级好氧；7，二级缺氧；8，二级好氧)，在一级缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO₃-N和NO₂-N还原为N₂释放至空气，因此BOD₅浓度下降，NO₃-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在一级好氧池中，有机物被微生物生化降解，而COD、BOD继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH₃-N浓度显著下降，但硝化过程使NO₃-N的浓度升高，磷浓度随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速度下降。

二级缺氧池的主要功能与一级缺氧池相同，即脱氮和释放磷，以脱氮为主。二级好氧池的主要功能为进一步硝化、吸收磷和降解有机物。

设置二级AO系统的主要目的是保证氨氮和总氮的去除效果。二级好氧池之后设置MBR池11。MBR技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术，它利用膜分离组件截留生化反应池中的活性污泥和大分子有机物，取代了传统活性污泥法中的二沉池，从而显著提高了系统固液分离的能力。活性污泥浓度可以大幅提高，水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。因此，膜生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。MBR池中安装膜组件12，依靠抽吸泵13的作用将生化系统的处理水送到中间池17。MBR池中设置回流泵10，将混合液回流到一级缺氧池5中，回流的作用有两个，一是含有硝酸盐和亚硝酸盐的污水回流，目的是经过缺氧脱总氮；二是污泥的回流，保证生化系统各单元污泥浓度均匀。鼓风机9为一级好氧池6、二级好氧池8、曝气生物滤池4和MBR池11供氧。

反渗透系统19是利用反渗透膜的过滤作用对污水中一些分子直径小于膜微孔直径的物质进行拦截过滤，这种方法的优点是对污水中的有机物去除较为彻底。经过生物处理后的渗滤液中COD的主要组成部分为难降解有机物，膜法可拦截这部分物质。反渗透系统的主要单元包括保安滤器(19-2)、高压泵(19-3)、反渗透一段(19-4)、反渗透二段(19-5)等几部分(附图2)。中间池17中的生化出水经增压泵18增压后经由管线(19-1)进入保安滤器(19-2)，反渗透一段(19-4)的浓水部分进入反渗透二段(19-5)继续处理。反渗透二段产生的浓水经管线(19-7)进入混凝沉淀池20，反渗透一段和二段产生的清水经管线(19-6)达标排放。通过加药系统在混凝沉淀池20中投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺两种药剂。加药系统由聚合氯化铝加药箱21、聚合氯化铝加药泵22、聚丙烯酰胺加药泵23、聚丙烯酰胺加药箱24构成。混凝沉淀池20的出水经管线25排回垃圾填埋场。厌氧反应器3、膜生物反应器11、混凝沉淀池产生的污泥排入污泥池26中，定期由污泥泵27经管线28排入垃圾填埋场。

本发明提供的方法对垃圾渗滤液表现出了良好的去除氨氮和总氮的能力。

由于垃圾渗滤液氨氮含量很高，抑制了传统活性污泥法中微生物的活性，从而大大降低了活性污泥系统对污染物的去除效率。而曝气生物滤池技术解决了这一难题，该技术对比常规生物技术具有高效脱氮能力。其机理在于：

①通过微生物固定化，硝化菌的数量比常规污泥法高10倍以上，可以达到10-20g/L。硝化菌之所以大幅度增高是因为该技术中采用的载体比表面积大，可达350000m2/m3，而一般常规载体的比表面积只有几万m2/m3。

②固定化的微生物与载体之间以离子键、共价键和氢键结合，结合力强，微生物不易脱落，因此微生物世代时间长，利于硝化菌和亚硝化菌的繁衍。

③微生物固定化以后，抗毒性能力和抗冲击能力增强，这是因为一方面微生物的浓度增加了；另外一方面，微生物受冲击后不易从载体上脱落，待负荷恢复到正常水平微生物的活性也随之恢复。

④该技术与悬浮性活性污泥法相比废水与微生物之间的传质方式不同。悬浮性活性污泥法中微生物是流动、混合的，而微生物经固定化以后是静止、分群的，微生物种类大大增加，提高了对成分复杂的垃圾渗滤液的处理能力。

⑤该技术与普通生物膜法相比水力条件与传质效果大大改善。普通生物膜法的生物膜很厚，即使能够形成好氧、缺氧与厌氧的环境，由于水分子、空气分子不易达到生物膜的里层，从而反硝化的水平不高，对总氮的去除效果不佳。而本技术中填料孔隙率高，传质条件好，硝化和反硝化可同时进行，对总氮的去除效果好。根据化学平衡反应式，总氮的大幅度降低促进了对氨氮的处理效果。

曝气生物滤池后面采用二段AO工艺，进一步保证了氨氮和总氮的去除率。

本发明方法对浓水进行处理，保证了重金属和有机物不在系统内累积，而常规方法中纳滤膜和反渗透产生的浓水直接回到垃圾填埋场，随着时间的增加，重金属和有机物会在系统内逐渐累积，不仅影响出水质量，还会对纳滤膜和反渗透膜造成堵塞。本发明中采用混凝沉淀的方法对浓水进行处理，对垃圾渗滤液中不能生化的有机物和重金属去除都十分有效。混凝沉淀去除有机物和重金属的机理这里不再详细叙述。

本发明方法对垃圾渗滤液的脱氮处理采用曝气生物滤池而不是吹脱单元，节省了运行费用。吹脱单元一般采用汽水比1000∶1，需要鼓风机提供吹脱用空气，而且要用碱将废水pH调整到10.5以上，使得吹脱单元的运行费用很高。而曝气生物滤池是运用生物处理的方法去除氨氮，节省了运行费用。

另外，曝气生物滤池单元由于微生物量大，M/F值较低，并且微生物种类繁多，存在上下游的食物链关系，因此产生的污泥量少。整个工艺比现有技术污泥量减少1/4。

下面结合实施例说明本工艺的优点：

实施例1：

某填埋场渗滤液COD 8000-12000mg/L，BOD 2000-3000mg/L，氨氮1600-2400mg/L。水质特点为有机物浓度高，废水可生化性差，BOD/COD＝0.2。

厌氧反应器运行负荷5kgCOD/m³.d(此处的单位d表示“天”，下同)，运行温度控制在20-35摄氏度，pH控制在7.0以下，COD去除率30-40％。厌氧出水COD为5600-7200mg/L。本单元对氨氮没有去除率。厌氧出水氨氮1600-2400mg/L，总氮1600-2400mg/L，厌氧出水中总氮主要以氨氮的形式存在。

BAF(曝气生物滤池)单元对氨氮起预处理作用，同时对总氮和COD也有较高的去除率。BAF单元装填聚氨酯基填料，填料停留时间2d，氨氮去除率达到60-70％，出水氨氮640-720mg/L，总氮去除率40-50％，出水总氮640-1200mg/L。COD去除率30-40％，出水COD为3920-4320mg/L。

两级AO工艺+MBR工艺，总停留时间为120h。COD去除率80-85％，出水COD为648-780mg/L。氨氮去除率98％，出水氨氮12.8-14.4mg/L。总氮去除率95％，出水总氮32-60mg/L。

反渗透单元采用8040日本东丽抗污染膜，COD去除率95％以上，出水COD35-50mg/L。氨氮去除率约为50％，总氮去除率50-70％以上，出水氨氮6-7mg/L，总氮9-16mg/L。

实施例2：

某填埋场渗滤液COD 2000-4000mg/L，BOD 1000-2000mg/L，氨氮500-800mg/L。水质特点为属新鲜渗滤液，有机物浓度较低，废水可生化性较好，BOD/COD＝0.5。

厌氧反应器运行负荷1kgCOD/m³.d(此处的单位d表示“天”，下同)，运行温度控制在20-35摄氏度，pH控制在7.0以下，COD去除率20-30％。厌氧出水COD为1600-2800mg/L。本单元对氨氮没有去除率。厌氧出水氨氮500-800mg/L，总氮500-800mg/L，厌氧出水中总氮主要以氨氮的形式存在。

BAF(曝气生物滤池)单元对氨氮去除率达到40-50％，出水氨氮300-400mg/L，总氮去除率30-40％，出水总氮350-480mg/L。COD去除率25-30％，出水COD为1200-1960mg/L。

两级AO工艺+MBR工艺，总停留时间为100h。COD去除率60-70％，出水COD为480-588mg/L。氨氮去除率97％，出水氨氮9-12mg/L。总氮去除率90％，出水总氮35-48mg/L。

反渗透单元采用8040日本东丽抗污染膜，COD去除率95％以上，出水COD24-29.4mg/L。氨氮去除率约为50％，总氮去除率50％以上，出水氨氮4-6mg/L，总氮17-24mg/L。

实施例3：

某填埋场渗滤液COD 2000-4000mg/L，BOD 200-400mg/L，氨氮1000-1500mg/L。水质特点为属老龄垃圾渗滤液，有机物浓度较低，但氨氮很高，废水可生化性差，BOD/COD＝0.1。

厌氧反应器运行负荷1kgCOD/m³.d(此处的单位d表示“天”，下同)，运行温度控制在20-35摄氏度，pH控制在7.0以下，COD去除率下降至10-15％。厌氧出水COD为1800-3400mg/L。本单元对氨氮没有去除率。厌氧出水氨氮1000-1500mg/L，总氮1000-1500mg/L，厌氧出水中总氮主要以氨氮的形式存在。

BAF(曝气生物滤池)单元对氨氮去除率达到60-70％，出水氨氮400-450mg/L，总氮去除率40-50％，出水总氮600-750mg/L。COD去除率25-30％，出水COD为1350-2380mg/L。

两级AO工艺+MBR工艺，总停留时间为100h。COD去除率60-70％，出水COD为540-714mg/L。氨氮去除率97％，出水氨氮12-13.5mg/L。总氮去除率90％，出水总氮60-75mg/L。

反渗透单元采用8040日本东丽抗污染膜，COD去除率95％以上，出水COD27-35.7mg/L。氨氮去除率约为50％，总氮去除率50％以上，出水氨氮6-7mg/L，总氮30-37mg/L。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，包括对渗滤液进行生化处理和膜处理的步骤，其中所述生化处理是采用曝气生物处理工艺对渗滤液中的氨氮进行预处理。

2.一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，包含以下步骤：

3.如权利要求2所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中厌氧处理器的运行负荷为1-5kgCOD/m³.d，运行温度20-35℃，pH值＜7.0。

4.如权利要求2所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，曝气生物滤池的填料中含有聚氨酯、陶粒或火山岩滤料，填料停留时间1-3天。

5.如权利要求2所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述二级AO系统包括一级缺氧池、一级好氧池、二级缺氧池和二级好氧处理池。

6.如权利要求5所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述二级AO处理+MBR处理过程中污水的总停留时间为100-150小时。

7.如权利要求2所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中的反渗透系统包括保安滤器、反渗透一段、反渗透二段。

8.如权利要求7所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中进入反渗透系统的污水经过保安滤器、反渗透一段产生清水和浓水，浓水进入反渗透二段继续处理产生清水和浓水；反渗透一段和二段产生的清水达标排放，经反渗透二段产生的浓水进入混凝沉淀池进行加药处理后达标排放。

9.如权利要求8所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述混凝沉淀池的加药处理中，投加的药剂聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。

10.如权利要求8所述的卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述聚合氯化铝的加药浓度为500-2000mg/L，聚丙烯酰胺的加药浓度为5-10mg/L。