專利名稱：一種垃圾滲濾液脫氮并抑制甲烷排放的方法
技術領域：
本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種垃圾滲濾液場外硝化-原位反硝化脫氮并抑制甲烷排放的方法。
背景技術：
目前，我國80%以上的城市生活垃圾仍以填埋作為主要處理手段，且大多填埋場正瀕臨封場。在填埋場運行過程中，會產生大量高濃度氨氮和COD的滲濾液。甲烷和垃圾滲濾液是其污染環境的兩個重要方面，其危害也已被人們深刻認識。垃圾滲濾液組分復雜、水質波動大，且可生化性差、處理難度很大。目前滲濾液處理主要分為場外無害化和場內無害化兩種。場外無害化處理主要借鑒工業廢水或生活污水的處理工藝，通過物化法與生物法工藝的組合處理滲濾液。現有的物化工藝方法，多以混凝沉淀、氨氮吹脫、吸附、高級氧化(FentoruAMT等)及膜分離(NF、UF等)等技術為主，技術復雜程度高，投資運行管理費用大，后期化學污泥易成為二次污染；生物法有硝化-反硝化、厭氧氨氧化、短程硝化與同時硝化與反硝化等，其中以硝化-反硝化的傳統工藝運用最為廣泛，其工藝如A/0和A2/0等，多以好氧段(0段)前設置厭氧缺氧段(A段)，廢水在好氧段進行有機碳去除和硝化后生成no2_-N和Ν03_-Ν，再將該段好氧硝化液通過高比例的回流到前置厭氧缺氧段(A段)，從而利用進水中的有機碳源進行反硝化脫氮。但大量回流會增加能耗與沖擊、降低處理效率，而且難于實現完全脫氮。場內無害化處理是以垃圾填埋場作為生物反應器，通過滲濾液回灌或強制通風等措施控制生物降解來加速垃圾中易降解物質的轉化和穩定。與傳統生物脫氮相比，其可有效降低滲濾液污染物強度、減小滲濾液水量水質波動、減小滲濾液處理系統的設計風險；提高氣體產量和產氣速率，縮短填埋場穩定化進程。目前，在國外應用較多的是對滲濾液做簡單預處理或不做處理，直接回灌進行厭氧反硝化。雖然對滲濾液中的有機污染物有很好的去除效果，但對難降解物質以及氮、磷的削減效果不明顯，容易造成氨氮的積累，后期更難于處理。近年來，國內外學者對好氧、準好氧條件下滲濾液回灌處理進行了研究和報道。通過改變填埋場結構，以及強制通風等措施，促進氨氮硝化以及反硝化，并取得了一定進展。但由于垃圾填埋場內環境的廣泛異質性，特別是我國數十年來沿用至今的簡單衛生填埋方式，使得通過強制通風等手段達到脫氮目的在現有大多數填埋場應用并不現實。因此，在現有的研究基礎上，針對我國的垃圾填埋和滲濾液的實際情況，開發投資成本低、工藝簡單，節省能耗，操作便利的滲濾液無害化處理技術，對于減輕我國環境壓力具有重要意義。不遠的將來，在這一領域可能將出現一批實質性的進展。垃圾滲濾液以及填埋場自身的污染物與甲烷減排與控制也將進入一個實用化、低投資、低成本和規模化應用階段。

發明內容
本發明的目的是提供一種垃圾滲濾液場外硝化-原位反硝化脫氮并抑制甲烷排放的方法，進行滲濾液的減量化與無害化處理，并抑制甲烷的產生與排放。其具體步驟如下(1)分別構建異位好氧硝化反應器、沉淀池、填埋垃圾原位脫氮生物反應器(以下簡稱原位脫氮反應器)、集水調節池等。(2)通過收集管收集滲濾液，若滲濾液C/N比較高，可經集水調節池調節至C/N比至3以下或直接進行滲濾液回灌而降低C0D，使C/N比降至3以下。(3)適當調節堿度、控制pH 7. 8-8. 2后，將滲濾液加入硝化反應器，并接入預培養的高效硝化菌劑，該菌劑于2008年12月23日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號CGMCC No.觀對，分類命名為四種微生物的混合培養物，Nitrosomonas sp.N-I> Pseudomonas sp.He_X、 Thermomonas haemolytica D_2、 Achromobacter xylosoxidans C_l，按菌種與垃圾滲濾液的體積比為1 1000接種。啟動曝氣系統，控制溶氧(DO)為0. 5-2mg/L,當氨氮濃度低于15mg/L后出水，出水在沉淀池進行泥水分離，活性污泥回流至硝化池中，上清液(硝化滲濾液)回灌到原位脫氮反應器，利用反應器中豐富碳源、微生物，以及厭氧環境進行原位反硝化脫氮、脫碳。(4)控制硝化滲濾液的回灌量及氮負荷逐漸達到10. 45g T0N/(t TS · d)以上，以反硝化反應替代產甲烷反應，從而抑制甲烷的產生與排放。(5)滲濾液經場外硝化-原位反硝化脫氮循環處理，實現減量化與無害化，最終的出水經簡單物化(絮凝沉淀和活性碳吸附)處理達標(GB16889-2008)后，進行周邊綠化澆灌或排放。本發明具有以下優點(1)本發明所述工藝中，滲濾液異位硝化階段主要是通過亞硝酸型硝化實現(即短程硝化)，與傳統活性污泥法相比，可節省25%供氧量，降低能耗；節省反硝化所需碳源 40% ；減少50%剩余污泥產量。(2)本發明所述工藝中，回灌硝化滲濾液的氮(NOx-N)負荷達到10. 45g T0N/(t TS · d)以上時，反硝化會抑制產甲烷反應，從而控制甲烷的產生與排放，但并不影響垃圾的
礦化與穩定。(3)本發明所述硝化滲濾液回灌采用填埋體密閉頂部噴淋方法，可防止臭氣散發， 同時可大幅減少降雨沖淋而形成的滲濾液增量。(3)本發明所述方法是一種以填埋場自身為反應器和填埋場循環利用控制為根本目的生物反應器填埋技術，可提高垃圾穩定效率，降低垃圾滲濾液處理難度和環境排放危害，同時解決運行成本高，后期封場管理、控制難的問題。(4)本發明所述工藝流程簡單，投資運行成本低，操作管理簡單，適合我國城市生活垃圾填埋場中垃圾與滲濾液的協同無害化處理，特別是中西部年均降雨較少的地區采用。


附圖為本發明工藝流程圖；其中1為生物反應器填埋場，2為廢水調節集水池，3為好氧硝化反應器池，4為沉淀池，5為中間池，6為吸附池。
具體實施例方式如圖所示，本發明方法包括以下步驟啟動前，調節硝化反應器進水C/N < 3，堿度P ALK/ P A_nia為7-8。進水后，控制反應器內pH值為7. 5 8. 2，DO值為0. 5 2. Omg/L，待反應器內氨氮低于15mg/L后，調試完成開始正式運行。通過污水泵將調節池中的滲濾液泵入硝化池進行硝化處理，出水在沉淀池進行泥水分離，活性污泥回流至硝化池中，上清液(硝化滲濾液)回灌到原位脫氮反應器進行反硝化脫氮、脫碳。控制硝化滲濾液的回灌量及氮負荷逐漸達到10. 45g T0N/(t TS · d)以上，通過反硝化抑制產甲烷反應，從而抑制甲烷的產生與排放。滲濾液經場外硝化-原位反硝化脫氮循環處理，待滲濾液COD < 300mg/L氨氮< 30g/L，總氮< 50mg/L后，再經簡單物化(絮凝沉淀或活性碳吸附)處理達標 (GB16889-2008)后，進行周邊綠化澆灌或排放。實施例以成都固體廢棄物衛生處置場滲濾液為研究對象，經調節后其水質COD約 4500-5800mg/L, NH4+_N約1500_2400mg/L，稀釋10倍后加入硝化反應器，接種前期篩選馴化的硝化功能菌劑，該菌劑于2008年12月23日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏，保藏號CGMCC No. 2824，然后曝氣，調節DO為l_2mg/，pH為7. 8-8. 2，溫度為^-30°C，經30天調試后，出水氨氮低于15mg/L，氨氮去除率99%，期間氨氮負荷保持在100 150g N/(m3*d)。正式運行時以未稀釋的滲濾液替代稀釋液，運行期約300天， 負荷從150g N/(m3 · d)逐漸提高至950g N/(m3 · d)，除受負荷沖擊期間出水氨氮短期超過 IOOmg N/L外，基本保持在15mgN/L以下，氨氮去除達99%以上，出水以亞硝態氮為主。此夕卜，在去除氨氮的同時，硝化反應器對滲濾液中的COD也有較好的去除效果，COD去除率約 58 62. 8%。以硝化滲濾液回灌垃圾填埋柱反應器，進行原位反硝化脫氮、脫碳，結果顯示反硝化柱出水始終無硝酸鹽和亞硝酸鹽檢出，表明其中的T0N(1490-2380mg/L)通過反硝化完全脫氮。從原位反硝過程的氮氣及甲烷產量監測結果來看，氮氣周產量隨TON負荷增加而增加。通過與對照比較可知，但當TON負荷大于10. 45g T0N/(t TS d)，產甲烷開始受到抑制，當TON負荷為30. 5g TON/ (t TS d)時，產甲烷抑制率約61. 7%。同時分析還表明產甲烷的抑制并不影響垃圾的降解速率，隨著反硝化對產甲烷抑制，反硝化對垃圾降解的貢獻程度逐漸升高，到實驗末期，反硝化對垃圾降解的貢獻率超過了 95%。因此，通過本發明所述方法與工藝，不僅可以實現滲濾液的無害化處理，同時可以抑制甲烷的產生與排放。
權利要求
1.一種垃圾滲濾液脫氮并抑制甲烷排放的方法，步驟如下將C/N低于3的垃圾滲濾液，調節PH 7. 8-8. 2后裝入硝化反應器，并按垃圾滲濾液體積的1/1000接種高效硝化菌齊U，該菌劑于2008年12月23日在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心保藏， 保藏號CGMCC No. 2824，啟動曝氣系統，控制溶解氧(DO)為0. 5-2mg/L,當氨氮濃度低于 15mg/L后出水，出水進入沉淀池進行泥水分離，污泥回流至硝化池中，上清液即硝化滲濾液回灌到原位脫氮反應器，利用反應器中豐富碳源和微生物以及厭氧環境，進行原位反硝化脫氮、脫碳，控制硝化滲濾液的回灌量及氮負荷逐漸達到10.45gT0N/(t TS-d)以上，以反硝化反應替代產甲烷反應，從而抑制甲烷的產生與排放。
2.根據權利要求書1所述垃圾滲濾液脫氮并抑制甲烷排放的方法，其特征是C/N比低于3的垃圾滲濾液通過集水池調節或回灌調節來實現。
全文摘要
本發明屬于環保技術領域，涉及一種垃圾滲濾液場外硝化-原位反硝化脫氮并抑制甲烷排放的方法。通過場外硝化，將滲濾液中的氨氮快速轉化為硝態氮或亞硝態氮后，回灌至垃圾填埋體內，以填埋體作為生物反應器，進行原位反硝化脫氮并抑制甲烷的產生。由于該過程以場內垃圾中有機物作為碳源，可加速填埋垃圾自身的穩定化進程。本發明結合異位硝化與原位反硝化技術，實現滲濾液的高效脫氮、甲烷排放抑制，以及生活填埋垃圾的快速穩定化，具有低耗、高效的優點，適合垃圾填埋場及其滲濾液的一體化處理。
文檔編號C02F3/30GK102464435SQ20101055020
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者何曉紅, 李大平, 楊暖, 王曉梅, 陶勇 申請人:中國科學院成都生物研究所