專利名稱：城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種城市垃圾衛生填埋場垃圾滲濾液處理的組合工藝。
背景技術：
垃圾衛生填埋是近年來廣泛使用的處理固體垃圾的方法，對于一個厭氧性填埋場，其機理是利用厭氧發酵方法，將垃圾中的有機物通過厭氧及兼氧微生物的降解作用，轉化為二氧化碳、甲烷等氣態產物。由于城市固體廢棄物本身含有大量的水份，在進行生物轉化過程中就會以滲濾水的形式滲濾出來，同時垃圾填埋場受降雨及徑流等因素的影響，也會通過垃圾填埋場的滲濾而形成垃圾滲濾液。垃圾滲濾液量的多少與氣候變化、大氣降水、水文條件及季節交替的變化有關，而垃圾滲濾液的水質特征除與上述幾個因素有關，還取決于填埋場的填埋方式(厭氧性填埋、半好氧性填埋、動態或靜態好氧性填埋等)，也取決于填埋場所處理的固體廢棄物種類及其相關比例，以及垃圾填埋場的服務年代、自然條件、垃圾壓實狀況和垃圾滲濾液收集、導排方式等多種因素。因而，垃圾滲濾液不僅是一種高濃度有機廢水，而且其水質和水量的變化很大，水質成分也較復雜。由于滲濾液的性質很難把握，各種滲濾液的成分變化很大，對滲濾液的類型也很難把握。到目前為止，國內外尚無十分完善的處理各種垃圾滲濾液的工藝。
滲濾液的處理是城市垃圾填埋場正常運行的比不可少的環節之一，其處理方法包括綜合處理法和單獨處理法。
綜合處理法是將垃圾滲濾液接入城市污水處理廠與城市污水合并處理。滲濾液中BOD5及COD含量要高于城市污水中的含量并且氨氮含量較高而磷的含量較低。對采用傳統的活性污泥工藝的城市污水處理而言，不同污染物濃度滲濾液量與城市污水處理場的處理規模的比例是決定其可行性的重要因素。有的研究表明當滲濾液COD＝24000mg/L，其體積占總體積的2％時，污水處理廠的處理效果不會受到太大影響，但當兩者體積比達4％～5％時，城市污水處理廠的運行將受到影響，出現污泥膨脹問題；當COD＝3500mg/L，其體積占總體積的40％時，污水處理廠的處理效果也不會受到太大影響，否則須通過延長曝氣池中的污泥濃度(X)的方法或擴大設施容積加以解決。將滲濾液接入污水處理廠共同處理是可行的，但通常填埋場遠離城區，其滲濾液與城市污水合并處理有一定的困難；另外，為減輕對污水廠的負擔，不影響它的正常運行，滲濾液往往不得不單獨處理。
單獨處理法一般有土地處理法、物化法和生物法。土地處理法主要是通過土壤顆粒的過濾，離子交換吸附和沉淀等作用去處理滲濾液中懸浮固體和溶解成分。通過微生物作用使滲濾液中的有機物和氮發生轉化，通過蒸發作用減少滲濾液中的含水量。土地處理法主要有回灌法和人工濕地法。用的較多的回灌法其處理過程是將垃圾滲濾液收集后經沉淀調節池沉淀處理后，噴灌回流至垃圾填埋場。土地法雖具有占地面積少、操作方便、基建投資及運行費用低等優點，但其處理能力有限、處理效果難以保證。物化法主要有活性炭吸附，化學沉淀，密度分離，化學氧化，化學分離，膜滲析，汽提及濕式氧化法等多種方法。和生物處理相比，物化法受原水水質水量的影響較小，出水水質比較穩定，尤其對BOD/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果。生物法處理垃圾滲濾液的種類繁多，主要有好氧處理，厭氧處理及厭氧好氧結合處理。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化塘、穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。好氧處理可以有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除鐵、錳等金屬，在好氧處理中，活性污泥法因其運行費用低、效率高而得到了最廣泛的應用。厭氧生物處理法有厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上向式厭氧污泥床及分段厭氧消化等。厭氧處理具有能耗少、操作簡單、投資及運行費用低廉等優點，特別對于處理高濃度有機廢水方面具有良好的效果。厭氧生物濾池適于處理溶解性有機物，但對于滲濾液，其負荷保持較低的水平才能得到理想的處理效果。實踐證明了厭氧生物處理對高濃度有機廢水的有效性，但單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見。對于高濃度垃圾滲濾液，厭氧+好氧處理工藝是最為有效的方法。北京市政設計研究院自1988年進行了城市垃圾填埋場滲濾液處理技術的研究，經各種工藝組合的試驗研究得出了如下結論對高濃度的垃圾滲濾液采用生化處理是有效的[1][1.唐加福，李國建。城市垃圾填埋場滲濾液處理工藝比較。環境衛生工程，1992，215～19]。采用厭氧—好氧處理工藝既經濟合理，處理效率又高。鄒蓮花等人報導了[2][2.鄒蓮花，王寶貞等。城市生活垃圾填埋場滲濾液處理的試驗研究。給水排水，1996；22(5)13～14]采用厭氧→吹脫→好氧→混凝沉淀流程處理深圳市王龍坑生活垃圾填埋場滲濾液，當滲濾液COD＝25000mg/L、BOD＝15000mg/L、NH3-N＝1000mg/L時，出水各項指標低于排放標準。王寶貞報導了[3][3.王寶貞等。A(缺氧活性污泥)/B(A/O淹沒式生物膜)復合系統處理垃圾填埋場滲濾液。給水排水，1996；22(5)15～18]用A(缺氧活性污泥)/B(A/O淹沒式生物膜)復合系統處理垃圾填埋場滲濾液。張望軍等人結合廣州李坑垃圾填埋場具體情況提出了可行的A/O法[4][4.張望軍，王國生。城市垃圾衛生填埋場浸出液的處理。重慶環境科學，1995；17(2)44～47]，國內福州市1995年建成的垃圾填埋場滲濾液處理場，其工藝流程為上流式厭氧污泥床(UASB)→氧化溝活性污泥法→生物穩定塘[5][5.王羅春等。城市垃圾填埋場滲濾液特性及其處理。污染防治技術，1998；11(2)88～90]。
由于我國固體廢棄物填埋場的水質情況各不相同，排放要求各異，所以國內目前研究開發的垃圾滲濾液處理技術，大多數還處于設計研究階段，而已有的垃圾滲濾液處理設施運行時間太短，因此，無論從理論上，還是從設計、施工、運行管理經驗上，垃圾滲濾液的處理技術都不十分成熟。

發明內容
本發明的目的是在對現有滲濾液處理技術存在的優缺點比較的基礎上，進行篩選、組合、改進，提供一種技術上可行、經濟上適用、去除效率高、對滲濾液水質適應性強、能夠在工程上應用的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝。
本發明提出的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝流程是經收集的垃圾滲濾液首先采用氨吹脫法在氨吹脫塔中除高濃度的氨氮(NH3-N)，然后經過UBF厭氧生物反應器(UBF厭氧生物反應器是將升流式厭氧污泥床與厭氧濾池的結構相結合，被稱為復合反應器，也稱為UBF反應器)進行厭氧生物處理，再經過A-SBR反應池進行好氧處理(SBR為間歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的簡稱)，A-SBR為兩段曝氣，由高負荷的A段好氧處理和低負荷的SBR段好氧處理組成。具體步驟如下城市垃圾衛生填埋場的滲濾液由管道收集送至堿劑投藥混合池內，滲濾液同堿劑混合后自流進入一級反應沉淀池，使滲濾液的PH值呈堿性。反應沉淀后的滲濾液由泵送至氨吹脫塔，進行脫氨反應，含氨廢氣通過高空排氣筒排放。脫氨后的滲濾液經二級反應沉淀池處理，降低過高的PH值使之呈中性，進入UBF厭氧生物反應器。UBF厭氧生物反應器出水自流進入A-SBR反應池的A段曝氣池，初步去除其中有機污染物。經A段好氧處理的滲濾液自流進入SBR段水量調節池，用泵送至SBR段反應池進行生物反應，進一步去除CODCr、氨氮、色度等。處理達標后的滲濾液排入市政污水管網。
本工藝所述的UBF厭氧生物反應器可分為2～8個單格濾池。分格使整個UBF厭氧生物反應器的單元尺寸減小，可以避免由于反應池體積過大帶來的布水均勻性問題。多個反應池對厭氧系統的啟動是有益的，可以首先啟動一個反應池，再利用這個反應池的污泥去接種其他反應池。同時，多個反應池有利于維護和檢修，可以放空多個反應池中的一個進行檢修，而不影響整個厭氧工藝的運行。
在UBF厭氧生物反應器的設計上，吸取了UASB反應器(升流式厭氧污泥床簡稱UASB反應器)的一些特點，在UBF厭氧生物反應器下部布水管與濾料層之間，留出1～2米的空間，以便懸浮狀態的絮狀污泥和顆粒污泥能在其中生長、積累。UBF厭氧生物反應器濾料層的填料采用軟性填料，填料高度為1～2m。
為了防止UBF厭氧生物反應器的堵塞，采取了兩條措施①選擇孔隙度較大的軟性填料，嚴格控制進水懸浮物的濃度；②在UBF厭氧生物反應器下部安裝液下均質攪拌機，改變反應池底部污泥的分布及進水的流態，減少局部堵塞現象的發生。
UBF厭氧生物反應器具有如下特點①同傳統UBF厭氧生物反應器相比，減少了濾料層高度，降低了投資費用；②與上流式厭氧污泥床相比，可不設三相分離器，節省基建投資；③增加了反應器中總的生物固體量，提高了處理效率；④減少了濾池被堵塞的可能性，增加了設施運行的穩定性。
本工藝針對滲濾液中氨氮濃度較高的特點，采用氨吹脫法預先脫除滲濾液中高含量的氨氮，保證了后續生物處理的效果。氨吹脫法是一種最經濟、最有效的脫氨工藝，通過氨吹脫，氨氮去除率保持在80％～95％之間。本工藝還針對滲濾液中有機物濃度高的特點，在脫氨流程之后選用了厭氧+好氧的工藝流程。厭氧工藝選擇的UBF厭氧生物反應器在低容積負荷設計值時對滲濾液的有機物處理有效，滲濾液經UBF厭氧生物反應器厭氧處理后，滲濾液的BOD5、CODcr可分別下降30％和60％，UBF厭氧生物反應器出水BOD5/CODcr比值有較大提高，有利于后續好氧生物反應。好氧工藝選擇SBR法，具有很強的耐沖擊能力，A-SBR工藝對水質水量變化比較大的滲濾液處理是非常合適的。在總水力停留時間不變的條件下，將SBR改為兩段好氧法運行，前級A段作用明顯，后級SBR段運行穩定。A段為高負荷區，其對有機物的去除，主要是靠污泥絮體的吸附作用，生物降解作用只占1/3左右。因此，A段生物處理系統對毒物、pH值、負荷及溫度等變化都有較強的適應能力。SBR承接A段的排出水，水質水量都很穩定，避免了沖擊負荷、毒物等因素的影響，保證了系統的安全運行和處理效果的穩定。厭氧生物濾池處理后的滲濾液，經過A-SBR工藝處理后，CODCr和BOD5的去除率分別可達82％和97％左右。


圖1本城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝流程2UBF厭氧生物反應器結構中1.濾料層，2.布水管與濾料層之間的空間，3.布水管，4.攪拌機具體實施方式
下面結合深圳某垃圾衛生填埋場滲濾液處理工程實例對本工藝做進一步的說明。該場滲濾液原水水質為CODcr5000～10000mg/l，BOD52000～4000mg/l，NH3-N1000～4000mg/l，SS250mg/l如圖1所示，由管道收集的滲濾液送至投藥混合池內，滲濾液同石灰混合后自流進入一級反應沉淀池，使投加的石灰同滲濾液充分反應，并將反應后產生的泥渣沉淀下來，此時滲濾液PH值調整為9.6～11。反應沉淀后的滲濾液由泵送至氨吹脫塔，在吹脫塔內進行脫氨反應，去除滲濾液中的氨氮，保證后續生物處理正常運行。含氨廢氣通過高空排氣筒排放。脫氨后的滲濾液流入二級反應沉淀池，同投加的混凝劑充分反應，降低過高的PH值使之呈中性，并使反應后產生的懸浮物沉淀。經調酸后的滲濾液進入UBF厭氧生物反應器，UBF厭氧生物反應器出水自流進入A-SBR反應池的A段曝氣池，初步去除其中有機污染物。經A段好氧處理的滲濾液自流進入SBR段水量調節池，用泵送至SBR段反應池進行生物反應，進一步去除CODCr、氨氮、色度等。處理達標后的滲濾液排入市政污水管網。
上述工藝流程中的氨吹脫，可以是空氣吹脫和蒸汽吹脫。對垃圾滲濾液空氣吹脫更經濟和有效，氨吹脫塔選用規整填料塔作為氨吹脫吸收單元的設備。
上述工藝流程中的UBF厭氧生物反應器分為4個單池，單格有效容積達900m3，總水力停留時間約為5天，設計容積負荷1.13kgCOD/m3.d。UBF厭氧生物反應器下部安裝液下均質攪拌機4，在UBF厭氧生物反應器下部布水管3與濾料層1之間，留出1.8m的空間2，濾料層1的填料采用軟性纖維填料，填料高度1.5m。
上述工藝流程中A-SBR反應池，A段為一個池子，SBR段可分為3個池子。A段為高負荷好氧生物處理，總水力停留時間約為6小時，其中曝氣反應段水力停留時間3小時，其余為沉淀部分，設計污泥負荷為2kgBOD/kgMLSS.d。SBR反應池，每個SBR反應池每天運行兩班，每班運行時間為12小時，SBR反應池設計污泥負荷為0.37kgBOD/kgMLSS.d。
該垃圾填埋場經本工藝處理之后，CODCr、BOD5、NH3-N、TN分別降為為600mg/L、60mg/L、10mg/L、100mg/L左右。處理后排水的各項指標達到或低于國標《GB16889-1997生活垃圾填埋污染控制標準》中的三級排放限值。
權利要求
1.城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是滲濾液首先采用氨吹脫法在氨吹脫塔中除高濃度的氨氮(NH3-N)，然后經過UBF厭氧生物反應器進行厭氧生物處理，再經過A-SBR反應池進行好氧處理，A-SBR為兩段曝氣，由高負荷的A段好氧處理和低負荷的SBR段好氧處理組成。
2.如權利要求1所述的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是在氨吹脫塔之前，垃圾滲濾液流入一級反應沉淀池加堿劑調整PH值為堿性，在氨吹脫塔之后，進入厭氧生物濾池之前，垃圾滲濾液流入二級反應沉淀池投加混凝劑回調PH值為中性。
3.如權利要求1所述的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是UBF厭氧生物反應器底部布水管(3)與濾料層(1)之間，留出1～2米的空間(2)。
4.如權利要求1所述的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是UBF厭氧生物反應器濾料層(1)的填料為軟性填料，填料高度為1～2米。
5.如權利要求1所述的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是UBF厭氧生物反應器可分為2～8個單格濾池。
6.如權利要求1所述的城市垃圾衛生填埋場滲濾液處理工藝，其特征是在UBF厭氧生物反應器下部安裝液下均質攪拌機(4)。
全文摘要
本發明涉及一種城市垃圾衛生填埋場垃圾滲濾液處理的組合工藝。滲濾液首先采用氨吹脫法在氨吹脫塔中除高濃度的氨氮(NH
文檔編號C02F9/14GK1544365SQ20031011146
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優先權日2003年11月27日
發明者李武, 黃琪, 陳石, 孟了, 李 武 申請人:武漢安全環保研究院