申请日2005.12.27
公开(公告)日2006.06.21
IPC分类号C02F103/06; C02F3/30
摘要
一种塔式矿化垃圾生物反应床处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，涉及一种生活垃圾填埋场渗滤液的净化处理工艺。先构建矿化垃圾生物多级反应床(3)：将多个反应床依垂直或水平方向串联，或两者交叉组合而成，每个反应床内有矿化垃圾(4)和通风管(5)，床表面有布水管系。然后待处理渗滤液先经厌氧处理，去除部分有机负荷，然后间歇喷洒至一级反应床表面，经矿化垃圾的吸附和生物降解，从单元底部碎石垫层(6)聚滴渗出，在下落过程中自然复氧，并依次进入下一级反应床继续处理，最终主要污染物的去除率达到90～99%以上。本工艺基建和运行费用低、操作维护方便、耐负荷冲击、使用寿命长，应用前景广泛。
权利要求书
1.一种塔式矿化垃圾生物反应床处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，其特 征在于：
一.先构建多级生物反应床(3)：由1～50个优选3～6个圆形或矩形反应床， 依垂直或者水平方向串联;或者垂直和水平交叉组合而成;垂直串联时各个反应 床的垂直间隔为1～200cm，由支柱(8)串联形成多级塔形结构，塔底设有集水 池(9);水平串联时，每个反应床的底部设有一个集水池(9);反应床由床壁(7) 和镂空的预制板(13)构成，床内自下而上装有碎石垫层(6)、矿化垃圾(4) 和配水和排水系统;碎石垫层(6)由网砂布、碎石层、土工格栅构成;矿化垃 圾(4)为粒径小于100mm，优选40～60mm的矿化垃圾筛分细料;配水采用高 压泵管式大阻力布水系统进行喷灌;排水采用沿承重用的预制板(13)的镂空处 自然渗落，直接进入下一级反应床或集水池;
二.进行渗滤液的厌氧预处理：新鲜渗滤液在厌氧池(1)停留15～70天， 除去部分COD、BOD5、NH3-N、TSS等污染物，使进水污染负荷降低，其中COD 降至4200～6000mg/L，改善其可生化性;
三.进行驯化：各级反应床采取低有机负荷或低水力负荷梯度升高的驯化方 式启动，各梯度驯化期不小于7天，优选30～60天驯化结束，启动正常的运行;
四.正常运行操作：一级反应床采用管式大阻力输配系统间歇喷洒布水，水 力负荷为5～200L渗滤液/m3矿化垃圾·天，运行周期为1～6小时/次，频率 为4～24次/天、配水的持续时间为1～20min;配水后一级反应床出水经10～ 500cm厚的矿化垃圾填料层、10～50cm厚的底部垫层，1～200cm高的自然复氧 垂直距离，直接滴落至下一级床层表面，或经集水池收集后泵送至下一级床层表 面继续加以处理，使最终出水达标排放;
五.工艺维护和管理：(A)控制反应床进水水质为COD：6500～9000mg/L， 优选4200～6000mg/L，避免有毒有害物质严重超标，影响的出水达标排放;(B) 及时对床体堵塞或致密层进行铲除、翻挖或更新，使其呈松散土状，恢复床体 的渗透性能;(C)对反应床长期运行过程中出现的自然沉降，添加新鲜矿化垃 圾定期补充;(D)确保合理的运行参数，随时疏通配水支管小孔，及时校正或 更换计量水表，定期检查或维修管道输配系统。
2.根据权利要求1所述的一种处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，其特征 在于：所述的厌氧池(1)采取地下开挖、围堤构筑而成，四周和底部有效防渗， 顶部HDPE膜压盖密封，HDPE膜的厚度为0.5～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，其特征 在于：矿化垃圾(4)为填埋龄为5～100年的稳定化垃圾，经开挖、晾筛后，剔 除其中颗粒较大的石子、碎玻璃、未降解的塑料、橡胶、木块等惰性物质，粒径 小于100mm。
4.根据权利要求1所述的一种处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，其特征 在于：所述的反应床采取内置通风管(5)，管径5～50cm，相邻管距20～500cm。
说明书
一种塔式矿化垃圾生物反应床处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法
技术领域
本发明涉及生活垃圾填埋场渗滤液的净化处理技术，属于废水处理技术领 域。
背景技术
目前，我国城市生活垃圾的产量正以5～8%的速度逐年递增，2004年垃圾 清运量已超过1.58亿t，其中90%以上均采取填埋处理。我国现有的近千座填埋 场日产渗滤液4～8万t，因其水质复杂、水量波动大、有机物和氨氮浓度高、营 养元素比例失调等污染特性，它的处理至今尚无十分完善的工艺。据城建院对全 国292座大中型填埋场的调查结果：12%的填埋场渗滤液进行了达标处理(进入 市政管网);49%的填埋场进行了处理，但未达标;而剩下39%的填埋场根本就 没有进行任何处理而直接排放，对周围环境造成了严重污染。
国内外填埋场渗滤液的处理方案，大致可分为回灌处理、预处理后与城市污 水合并处理，以及生物-物化组合工艺场内处理：(1)回灌方案属自然强化过程， 操作简单、处理成本低，可同时加速填埋场的稳定化进程，但实际应用缺乏成熟 的工艺设计和运行经验，操作存在环卫和安全问题，且处理效果欠佳，部分浓缩 液需外排处理;(2)合并处理可利用城市污水对渗滤液的缓冲、稀释和营养均衡 作用，实现两者的同时处理，节省基建和运行费用，但该方案受到填埋场与污水 厂的位置、距离和输送成本等因素的限制，而渗滤液的复杂水质也会对污水厂的 正常运行产生负面影响;(3)场内方案适应了大型填埋场渗滤液单独处理的要求， 目前大都采取“物化预处理(混凝沉淀、氨氮吹脱、化学氧化、汽提等)+生物主 体处理(厌氧、缺氧、好氧等)+物化深度处理(吸附、反渗透、催化氧化、蒸发等)” 的组合工艺，如上海老港填埋场的“厌氧塘+兼性塘+曝气塘+芦苇湿地+化学 氧化”、广州兴丰填埋场的“UASB+SBR+反渗透”、深圳下坪填埋场的“混凝 沉淀+氨氮吹脱+厌氧滤池+SBR”、佛山白石坳填埋场的“厌氧+氨氮吹脱+ A/O+混凝沉淀”等，但在实际应用中，这些工艺往往因流程过长、占地较多、 维护管理难度大、基建和运行费用较高、水质水量适应差等限制，使既有的渗滤 液处理设施难以正常运行，工艺出水很难达到GB16889-1997二级排放标准。
实践表明，要使渗滤液达标排放，处理成本一般为50～100元/m3，而国内 绝大多数填埋场可接受的处理成本是小于15～20元/m3。因此，突破传统工艺， 寻求技术可靠、经济可行的渗滤液处理工艺已是当务之急。
同济大学在对填埋场稳定化的数十年研究中发现，封场三年后，填埋垃圾即 由快速降解阶段转入相对稳定的厌氧降解阶段，期间渗滤液COD、BOD5、垃圾 中可生物降解物质(BDM)等稳定化进程指标随填埋时间的推移而下降;大约 填埋8～10年后，其中的腐熟垃圾臭味低、易自然晾筛，渗滤液产生极少，已基 本达到稳定化和无害化，此时的垃圾在本文中称之为矿化垃圾。其中的细料物质 (Φ≤100mm)外观类似腐殖质、呈微团聚体状、质地疏松、具有无数极微孔隙 和巨大的表面积，且富含有机质、通透性好、阳离子交换容量高，加之其上因特 殊形成过程而附着生长的种类繁多、数量庞大、适应性强的微生物群落和各种活 性酶，对纤维素、木质素、多环芳烃等难降解有机物有与生俱来的亲合性和降解 能力，因此非常适于用作优良高效的污水净化基质。
已有的研究表明，相对于其它生存因子(如水、碳源、能源、氮源、无机盐 等)，溶解氧不仅影响床体浅层的氧化还原电位，决定其中好氧、兼氧和厌氧微 生物的活性与分布;还可作为微生物好氧呼吸的电子受体，参与部分物质(如甾 醇类和不饱和脂肪酸等)的生物合成;而且具有污染物净化性能的大多数细菌、 放线菌、真菌、霉菌、原生动物等都属于好氧微生物，因此渗滤液和矿化垃圾填 料的复氧状况，将直接影响渗滤液的生物处理效果。
发明内容
本发明旨在提供一种基建和运行费用低、工艺流程简单、操作维护方便、 耐负荷冲击、使用寿命长、出水可满足GB16889-1997二级排放标准的新型工艺。
为了达到上述目的，本发明采用如下工艺：
一.先进行多级生物反应床的构建：由1～50个优选3～6个圆形或矩形反应 床，依垂直或者水平方向串联;或者垂直和水平交叉串联组合而成，垂直串联时 各个反应床的垂直间隔为1～200cm，由支柱串联形成多级塔形结构，塔底设有 集水池;水平串联时，每个反应床的底部设有一个集水池。反应床由自下而上的 底部垫层、填料层、配水和排水系统构成。垫层由网砂布、碎石层、土工格栅等 构成;填料层为粒径小于100mm，优选40～60mm的矿化垃圾筛分细料;配水采 用高压泵管式大阻力布水系统进行喷灌;排水采用沿承重预制板镂空处自然渗落 方式，直接进入下一级反应床或集水池。
二.进行渗滤液的厌氧预处理：新鲜渗滤液在厌氧池停留15～70天，除去部 分COD、BOD5、NH3-N、TSS等污染物，使进水污染负荷降低，其中COD降 至4200～6000mg/L，改善其可生化性。
三.进行驯化：各级反应床采取低有机负荷或低水力负荷梯度升高的驯化方 式启动，各梯度驯化期不小于7天，30～60天后驯化结束，启动正常的运行。
四.正常运行操作：一级反应床采用管式大阻力输配系统间歇喷洒布水，水 力负荷为5～200L渗滤液/m3矿化垃圾细料·d(天)，运行周期为1～6小时/ 次，频率为4～24次/天、配渗滤液的持续时间为1～20min。配渗滤液后一级反 应床出水经10～500cm厚的填料层、10～50cm厚的底部垫层，1～200cm高的 自然复氧垂直距离，直接滴落至(或经储水池收集后泵送至)下一级床层表面， 继续加以处理，使最终出水达标排放。
五.工艺维护和管理：(A)控制反应床进水水质为COD：6500～9000mg/L， 优选4200～6000mg/L，避免有毒有害物质严重超标，影响本发明的出水达标排 放;(B)及时对床体堵塞或致密层进行铲除、翻挖或更新，使其呈松散土状， 恢复床体的渗透性能;(C)对反应床长期运行过程中出现的自然沉降，添加新 鲜矿化垃圾定期补充;(D)确保合理的运行参数，随时疏通配水支管小孔，及 时校正或更换计量水表，定期检查或维修管道输配系统。
本发明的优点：
1.矿化垃圾细料(Φ≤100mm)富含有机质、吸附能力强、阳离子交换容 量大、渗透性好，其上附着有稳定高效、种类繁多的微生物、活性酶和完备的有 机-无机生态系统，利用其自身独有的亲合性和净化能力，各类污染物在物理过 滤与吸附、化学分解与沉淀、离子交换与螯合等非生物作用下，在配水期为矿化 垃圾填料所截留，并逐渐在其上形成生物膜。生物膜以其特殊结构，在落干期可 有效利用自然复氧过程吸收净化污染物，在合成自身基质、释放能量的同时，将 代谢产物排出系统之外，并使自身不断更新，从而长期保持对污染物的净化作用。
2.工艺流程简单、受外界条件影响较小，抗冲击能力强，出水水质稳定。 前置厌氧预处理工序，易于实现，能大幅降低后续处理的有机负荷，一级反应床 对可生化性较好、污染负荷较高的渗滤液具有很强的缓冲性和预处理能力，COD 的去除率可达85～90%以上;后续反应床因其良好的复氧进程强化了对污染物 的深度处理效果，仅经三级处理后，渗滤液的COD、BOD5、NH3-N和TSS即可 从3000～20000mg/L、1500～10000mg/L、300～2500mg/L和4000～15000mg/L 分别降至100～300mg/L、30～150mg/L、0～25mg/L和200～600mg/L，出水符 合国家二级排放标准。
3.反应床易于构建、通风结构合理，各级之间根据实际情况可采取灵活方 式进行水平或垂直串联组合。其中短周期干湿交替、多频率喷洒配水的运行方式， 内置通风管、底部碎石垫层的结构型式，床体表面填料更新、翻挖等维护管理措 施，可加快床层和渗滤液的复氧频率，使床体形成良好的好氧-兼氧-厌氧环境， 有利于不同类群微生物的生存和繁殖。特别是床体之间因尾水液滴跌落而实现的 自然复氧，可有效补充床内污染物降解引起的氧分消耗，促进难降解物质在后续 床层中的进一步转化。
4.本工艺基建费用低(2～3万元/t)、设备购置少(仅需数台高压泵和渗滤 液输配管道)、运行灵活、维护管理方便，处理成本仅为常规处理方法的10%～ 30%(4～6元/t)，使用寿命长达10年以上。
因此，本发明非常适合我国国情，在高效低耗处理渗滤液的同时，还为大量 弃置矿化垃圾的资源化利用开辟了一条崭新道路。
