專利名稱:組合物化+生物菌劑處理垃圾滲濾液技術(shù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及污水處理工藝,尤其是生活垃圾填埋場滲濾液處理工藝,屬污水治理科學技術(shù)領(lǐng)域。具體來講,本發(fā)明涉及這樣一種處理工藝和方法其采用組合物理化學處理與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合的工藝處理生活垃圾滲濾液。
背景技術(shù):
城市生活垃圾滲濾液成分復雜、污染物質(zhì)濃度高,是進行工藝設(shè)計和運行管理較為棘手的一類污染水體,是目前世界公認的主要水體污染源。
在我國滲濾液處理歷經(jīng)時間較晚,大至為三個階段。八十年代底至九十年代初,滲濾液的處理采用生化(缺氧十好氧)二段工藝,以去除大部份有機污染物質(zhì)及氮、磷富營養(yǎng)化物質(zhì)。由于垃圾齡的增長,填埋場“生化體系”的自然運行,滲濾液中碳、氮、磷比例的失調(diào),滲濾液中NH3-N含量過高,抑制微生物的生長。在第二階段大多采用“物化(石灰)+吹脫+生化”的組合工藝來處理滲濾液,以解決高濃度NH3-N對生化工序的影響,在最佳運行條件下可望達到二級排放標準,而實際在第一、二治理階段均難以達到二級排放標準。而大量的石灰提高了PH值,需酸反調(diào)PH值。且石灰操作勞動強度大,管道極易堵塞?,F(xiàn)在的滲濾液處理趨于采用“生化+反滲透(RO)”的處理工藝,以達到優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)標準。但高額的運行費用令人望而生畏。當然,許多的強氧化技術(shù)尚處于試驗研究階段,未進行工業(yè)化運行,國外的一些成熟技術(shù)暫不適合我國的國情。從滲濾液治理技術(shù)的三個階段來看,生化處理在各階段中占有十分重要的主導地位。因為只有生化處理才可去除滲濾液中可溶性有機污染物質(zhì),以及物化不可能去除的物質(zhì)。因此,采用新的處理工藝流程,先進行物化處理,而后采用高效生物菌劑,提取有效菌屬,強化生化效果,提高滲濾液處理總體出水水質(zhì)標準,降低污染物質(zhì)總量,是本技術(shù)發(fā)明與實施的關(guān)鍵所在。
垃圾滲濾液中碳、氮、磷比例嚴重失調(diào),因此治理垃圾滲濾液的重點是COD和氨氮,采用常規(guī)的處理方法難以實現(xiàn)滲濾液的達標排放,目前出現(xiàn)了多種用于對垃圾滲濾液進行處理的工藝和設(shè)備。例如在CN1485280A號專利文件中就公開了一種利用浸沒燃燒蒸發(fā)工藝來填埋場的垃圾滲濾液進行處理工藝,該工藝主要是通過將有機物氧化為CO2和水、并進行蒸發(fā)和濃縮的方式來處理滲濾液;在專利文件CN1440941中公開了利用厭氧分子分解方法來處理垃圾滲濾液的技術(shù),該方法包含預分解步驟、厭氧步驟、分解氧化步驟、吸附步驟、絮凝沉淀步驟及過濾步驟,該方法結(jié)合了物理化學處理和生物處理兩方面的手段;與此類似,專利文件CN1478737中所公開的垃圾滲濾液處理工藝也采用了物化處理與生物處理相結(jié)合的方案,在該工藝中,利用陶瓷膜對經(jīng)過電解氧化處理的滲濾液進行反滲透處理;在專利CN99124025公開的一種垃圾填埋場滲濾液處理工藝,是將滲濾液以內(nèi)層回灌方式到已經(jīng)進行覆土的垃圾填埋區(qū)內(nèi),利用垃圾層的生物厭氧降解,然后再由浸沒式膜生物設(shè)備進行好氧降解和膜過濾,然后進行反滲透處理;專利發(fā)明CN1544365A公開的是首先采用氨吹脫發(fā),然后進行UBF厭氧生物處理,再經(jīng)過A-SBR兩階段曝氣,處理后的排水水質(zhì)可達為三級排放限值。
在上述的某些現(xiàn)有處理方法中,尤其是為對氨氮進行處理而采用的方法有加堿吹脫法、氯折點法、離子交換-沸點法和生物法。但是,就目前的技術(shù)水平而言,加堿吹脫法由于廢水中懸浮物高且處理成本高(20元/M3)而無法獲得推廣;氯折點法因氨氮含量高、且需大量的氯氣和NAOH而使處理成本很高(30元/M3),而且,所使用的氯氣在貯存、運輸?shù)确矫娲嬖谥话踩蛩?;離子交換-沸點法則僅適用于微量氨氮的深度處理;傳統(tǒng)的生物脫氮法利用的是微生物的硝化及反硝化原理,從理論和工程實踐上都無法解決諸如溶氧等很多的工藝問題;此外,如果氨氮濃度大于200MG/L,則硝化細菌的活性將受到抑制,從而降低了處理效率。因此,目前的垃圾滲濾液處理技術(shù)存在著很多難于逾越的困難。
現(xiàn)有技術(shù)中,通常采用活性污泥法和生物膜法來對垃圾滲濾液執(zhí)行生物處理?;钚晕勰喾?氧化溝、SBR及推流式曝氣池)工藝運行較為穩(wěn)定、成熟,但占地面積較大,動力消耗高,運行管理復雜,污泥培養(yǎng)時間較長,尤其是在工廠檢修期間污泥易失活,污水處理再次運行污泥須重新培養(yǎng)。生物膜法有生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化及曝氣生物濾池,生物轉(zhuǎn)盤和接觸氧化均須設(shè)置二沉池,增加土地占地面積和處理成本。曝氣生物濾池集吸附、氧化及過濾于一體,處理效果好,污泥量少、動力消耗低、出水水質(zhì)好,是目前水處理的先進工藝,普通曝氣生物濾池由于選用玻璃、陶瓷等材料作為濾料,比重大,故在運行中遇到的最大的難題是反沖洗較為困難。在傳統(tǒng)的生物處理中過高的氨氮將對微生物產(chǎn)生抑制,故目前很難將垃圾滲濾液處理到一排放標準。當然,RO技術(shù)的最后把關(guān),達到了渴望的出水水質(zhì),而處理成本令人生畏。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題,本發(fā)明提供了一種組合物理化學處理與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合的工藝處理生活垃圾滲濾液。其工藝簡單,處理效果好,運行費用低,可使生活垃圾滲濾液遠遠低于GB16889-1997中的二級排放限值標準。
根據(jù)本發(fā)明,本申請?zhí)岢隽艘环N組合物理化學處理與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合的工藝方法,該方法的步驟首先是在組合物化處理工序中按須投加MP(磷酸鎂)、PAFC(聚合氯化鋁鐵)、PAM(聚丙烯酰胺),以去除大部分的氨氮和有機污染物質(zhì),其特征在于為后續(xù)的兩段水解和塔式生物濾池創(chuàng)造微生物生長條件,利于高效生物菌劑中的有效菌屬繁殖生長,同時在ICAS工序、氧化塘中也投加生物菌劑,提高生化處理效果。
根據(jù)本發(fā)明,可在現(xiàn)場配置MP(磷酸鎂),用于生活垃圾滲濾液處理。在組合物化處理工序中首先投加MP(磷酸鎂),其特征在于向含NH4+的滲濾液污水中添加鎂鹽(氧化鎂)和PO43-(磷酸),生成MgNH4PO4·6H2O、俗稱鳥糞石這一穩(wěn)定的化合物,處氨氮效果高,不造成二次污染。
根據(jù)本發(fā)明,經(jīng)組合物化處理后的沉淀污泥回灌垃圾填埋場,無需進行污泥脫水。其特征在于沉淀的化學污泥中的剩余羥基絡(luò)合物吸附滲濾液中的有機污染物質(zhì),在填埋場起到初步的吸附降解作用,減少滲濾液水質(zhì)負荷。同時,回灌可顯著提高垃圾含水率,加快垃圾降解速率和填埋場穩(wěn)定化進程;縮短填埋場對周圍環(huán)境影響的時間;減少封場后填埋場的監(jiān)測、管理費用;增加填埋場土地重新利用的可能性。
根據(jù)本發(fā)明,將SBR處理工序改成ICAS處理工序。其特征在于該工藝是一種可連續(xù)進水的改良型SBR工藝,運用進水和周期性排水原理,生物氧化作用,硝化和反硝化作用,脫氮除磷,降解有機污染物質(zhì),固液分離等均在一個反應(yīng)區(qū)中進行。傳統(tǒng)的SBR工藝有進水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個階段組成,而ICAS工藝由反應(yīng)、沉淀和潷水三個階段組成,縮短了處理周期,提高了處理能力,特別是在雨季發(fā)揮其特有作用。以ICAS處理工序中的預反應(yīng)區(qū)使高效生物菌劑中的有效菌屬適宜生活垃圾滲濾液水質(zhì),從而提高處理效果。
根據(jù)本發(fā)明,在現(xiàn)場由牛奶(面粉)、磷肥、滲濾液、高效生物菌劑按1∶0.01∶5∶0.05的比例通過曝氣(發(fā)酵)提取有效菌屬,投加于二段水解、ICAS、生物氧化塘中。其特征在于高效生物菌種的定期、定量補充,一改生物處理的傳統(tǒng)觀念。傳統(tǒng)理念認為在活性污泥處理系統(tǒng)中,微生物的生長處于對數(shù)增長期。忽視了水質(zhì)、水量的沖擊負荷及生物相的優(yōu)化組合和微生物老化、或負增長的普遍現(xiàn)象。特別是在滲濾液處理生物系統(tǒng)中,這一現(xiàn)象尤其突出,造成不良出水水質(zhì)。高效生物菌種的定期、定量補充,增強了生物量、提高生物活性、替代衰老微生物、優(yōu)化組合生物相、穩(wěn)定出水水質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明,在生物氧化塘中增設(shè)組合填料,提高處理效果。其特征在于填料的均勻布置為微生物生長提供了良好的場所,微生物在氧化塘的均勻分布,提高了氧化塘生物氧化效果,從而確保穩(wěn)定的處理效果。
1、說明書附圖是根據(jù)本發(fā)明已實施的生活垃圾滲濾液處理系統(tǒng)的工藝流程圖;2、執(zhí)行(GB16889-1997生活垃圾填埋污染控制標準)中的二級排放限值;3、MP(自制磷酸鎂)、PAFC(聚合氯化鋁鐵)、PAM(聚丙烯酰胺);4、ICAS(斷續(xù)循環(huán)活性污泥法)。
具體實施例方式
首先對本發(fā)明的基本原理進行討論。說明書附圖可以看出本發(fā)明是組合物理化學處理與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合的工藝方法來處理生活垃圾滲濾液,本發(fā)明技術(shù)的工藝組合依次為調(diào)節(jié)池、組合物化處理、二段水解、塔式生物濾池、ICAS工序、生物氧化塘。在組合物化中按須投加MP(磷酸鎂)、PAFC(聚合氯化鋁鐵)、PAM(聚丙烯酰胺),在生化工序投加經(jīng)提取的高效菌劑。
調(diào)節(jié)池有效容積1.3萬立方,調(diào)節(jié)時間長,調(diào)節(jié)水質(zhì)充分,不定時投加萬分之一的高效菌劑,以去除一定的異味,減少人的不愉快感覺。
組合物化池4.0m×1.0m×1.2m、分四格、4臺攪拌機(加藥次序MP-PAC-PAM)、MP500-1000PPM(依據(jù)進水質(zhì)調(diào)整加藥量)PAC1100-1800PPM(依據(jù)進水質(zhì)調(diào)整加藥量)PAM3-16PPM(依據(jù)水質(zhì)采用陰離子及非離子)MP(磷酸鎂)是我公司自行開發(fā)的一種高效脫氨氮藥劑,以去除大部分NH3-N對后級生化處理中微生物的抑制作用,去除率可達70%以上。作用機理向含NH4+的滲濾液污水中添加鎂鹽(氧化鎂)和PO43-(磷酸),發(fā)生的主要化學反應(yīng)如下Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+(1)Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓(2)Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+(3)基于上述機理,將H3PO4加入到含有MgO的固體粉末中制成一種乳狀液,根據(jù)反應(yīng)條件定量投加到滲濾液中,經(jīng)攪拌,再經(jīng)重力沉淀或用PAM輔助絮凝,就得到MAP這一穩(wěn)定的化合物。其化學分子式是MgNH4PO4·6H2O,俗稱鳥糞石;它的溶度積為2.5×10-13,及易進行泥水分離,NH3-N處理效果好,工藝操作簡單。而后,在后序兩格中分別投加PAC和PAM,以去除不溶性有機污染物質(zhì)。
應(yīng)用MP、PAFC、PAM組合處理城市生活垃圾滲濾液還屬首例。通過組合物化處理,以去除大部分的氨氮和有機污染物質(zhì),為后續(xù)的兩段水解和塔式生物濾池創(chuàng)造微生物生長條件,利于高效生物菌劑中的有效菌屬繁殖生長。
豎流式沉淀池∮=4.0,H=5.31,V=16.67m3,T=1h填埋場回灌污泥泵100WL20-40-7.5。經(jīng)沉淀的化學污泥回灌填埋場,利用化學污泥中的乘余羥基絡(luò)合物吸附滲濾液中的有機污染物質(zhì),在填埋場起到初步的吸附降解作用,減少滲濾液水質(zhì)負荷。同時,回灌可顯著提高垃圾含水率,加快垃圾降解速率和填埋場穩(wěn)定化進程;縮短填埋場對周圍環(huán)境影響的時間;減少封場后填埋場的監(jiān)測、管理費用;增加填埋場土地重新利用的可能性。
二段水解池10.6m×12.9m×5.5m、2座、設(shè)組合填料、V=1500立方、T=11.5小時。在該工序中投加高效生物菌劑。高效生物菌劑在水解作用下將大分子的有機污染物質(zhì)分解成小分子有機物,同時經(jīng)培養(yǎng)的世代時間較長的反硝化菌的作用使?jié)B濾液中的NO2、NO3-轉(zhuǎn)化成CO2和N2。其化學反應(yīng)式為6NO3-+5CH3OH(有機物)→5CO2↑+7H2O+6OH-+3N2↑。
硝態(tài)氮被還原為N2,完成脫氮反應(yīng)。從而達到生物脫氮的要求。由于采用了前置反硝化脫氮工藝,利用進水中的不可被物化處理的可容性有機物作為碳源,所以水解池的碳源補充量較少,節(jié)約處理成本。
塔式生物濾池∮=3.5H=11.3、設(shè)蜂窩填料、T=8~16小時(一班時循環(huán)時間8小時),塔式生物濾池的循環(huán)水來源于水解池,利用塔式生物濾池的循環(huán)水在水解池產(chǎn)生喘流,促進填料的新陳代謝。
ICAS經(jīng)SBR改造后,尺寸為22.2m×16.9m×5m,分六格折流循環(huán),V=1875立方,T=14小時、SV%=15~20%,ICAS(斷續(xù)循環(huán)活性污泥法)是在原設(shè)計SBR上的改進。該工序生物選擇器定為前級的水解、塔式生物濾池和ICAS進水的前兩格,活性污泥用回流泵回流。工序操作一改傳統(tǒng)的方法流程上采用好氧—缺氧—好氧的斷續(xù)循環(huán)水流途經(jīng),增強抗沖擊負荷性;處理周期上采用連續(xù)(斷續(xù))進水—曝氣(攪拌)—攪拌(曝氣)—沉淀—排水的靈活變化周期,在雨季發(fā)揮其特有的連續(xù)處理作用,適宜工作安排;在處理機理上滿足了生物降解的同時硝化—反硝化脫氮除磷、有機物去除的要求。
我們認為在ICAS工序中同時硝化—反硝化的機理占主導地位。同時硝化—反硝化的活性污泥系統(tǒng)為今后簡化生物脫氮技術(shù)并降低投資提供了可能性。一般認為同時硝化—反硝化有三個主要機理是①混合形態(tài)由于充氧裝置的充氧不均和反應(yīng)器的構(gòu)造原因,造成生物反應(yīng)器形態(tài)不均,在反應(yīng)器內(nèi)形成缺氧—好氧段,此種情況稱為生物反應(yīng)的大環(huán)境,即宏觀環(huán)境。②菌膠團或生物活性污泥缺氧—好氧段可在活性污泥菌膠團內(nèi)部形成,即微觀環(huán)境。③生物化學作用在過去幾年中,許多新的氮生物化學菌族被鑒定出來,其中包括部分菌種以組團形式對同時硝化—反硝化起作用,包括起反硝化作用的自養(yǎng)硝化菌及起硝化作用的異養(yǎng)菌。由于流程上采用好氧—缺氧—好氧的延時循環(huán)水流途經(jīng),完全均勻的混合狀態(tài)并不存在。菌膠團或生物活性污泥內(nèi)部的溶解氧梯度與生物膜一樣,目前也已被廣泛認同,使實現(xiàn)同時硝化—反硝化的缺氧—好氧環(huán)境可在菌膠團或生物活性污泥內(nèi)部形成。由于生物化學作用而產(chǎn)生的同時硝化—反硝化更具實質(zhì)意義,它能使異養(yǎng)硝化和好氧反硝化同時進行,從而實現(xiàn)低碳源條件下的高效脫氮及有機物的高效去除。投加高效生物菌劑、將SBR改造成ICAS提高處理效果,在工程應(yīng)用尚屬首例。
生物氧化塘1.5萬立方、T≥10天,為自然水體改造而成。生物氧化塘中增設(shè)組合填料,提高處理效果。其特征在于填料的均勻布置為微生物生長提供了良好的場所,微生物在氧化塘的均勻分布,提高了氧化塘生物氧化效果,從而確保穩(wěn)定的處理效果。
高效生物菌種的定期、定量補充,一改生物處理的傳統(tǒng)觀念。傳統(tǒng)理念認為在活性污泥處理系統(tǒng)中,微生物的生長處于對數(shù)增長期。忽視了水質(zhì)、水量的沖擊負荷及生物相的優(yōu)化組合和微生物老化、或負增長的普遍現(xiàn)象。特別是在滲濾液處理生物系統(tǒng)中,這一現(xiàn)象尤其突出,造成不良出水水質(zhì)。高效生物菌種的定期、定量補充,增強了生物量、提高生物活性、替代衰老微生物、優(yōu)化組合生物相、穩(wěn)定出水水質(zhì)。在火燒崗滲濾液處理廠生化系統(tǒng)中,生物相分布均勻,組合優(yōu)化,生物指示明顯。
本發(fā)明技術(shù)應(yīng)用于廣州市番禺區(qū)火燒崗城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理廠。該廠環(huán)保投資1200萬元。設(shè)計處理排放標準僅為三級排放標準,不能為當?shù)氐乇硭w接納。政府巨資的投入、資金的短缺及施工環(huán)境的影響,不可能增設(shè)新的滲濾液處理設(shè)施。因此利用現(xiàn)有設(shè)施,強化處理效果,運用發(fā)明技術(shù)、改造傳統(tǒng)工藝、實施技術(shù)改造、使出水指標遠遠低于二級排放標準是研究發(fā)明的實施內(nèi)容。下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明一種示例工藝流程進行討論,進一步說明本發(fā)明工藝。該廠處理滲濾液量250噸/日。
廣州市番禺區(qū)火燒崗城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理廠老填埋場已封場復綠,新填埋場也運行五年,滲濾液由新老填埋場滲濾液混合組成,原水CODcr、BOD5、NH3-N、色度分別為8000-13000mg/L、200-300mg/L、1500-2000mg/L、2000——3000倍。采用本發(fā)明工藝技術(shù),上述出水指標分別為50-150mg/L、15-30mg/L、3.0——7.0mg/L、40-80倍。滲濾液處理廠,經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門及廣州市環(huán)境衛(wèi)生檢測中心驗收檢測,滲濾液處理出水各項指標從原來的三級排放標準提高到《生活垃圾填埋污染控制標準》(GB16889-1997)中的生活垃圾滲濾液排放限值的二級標準。其有機污染物和無機污染物質(zhì)的去除率>99%,主要重金屬的去除率>99.4%,大腸桿菌去除率>99.9%,各項指標遠遠低于二級排放標準的限值。
權(quán)利要求
1.一種生活垃圾滲濾液的處理方法,該方法包括步驟組合物化+高效生物菌劑處理垃圾滲濾液工藝技術(shù);對滲濾液進行組合物化處理后執(zhí)行二段水解、ICAS、生物氧化塘處理工藝,在整個生化系統(tǒng)中投加高效生物菌劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,在組合物化處理工序中按須投加MP(磷酸鎂)、PAFC(聚合氯化鋁鐵)、PAM(聚丙烯酰胺)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,MP(磷酸鎂)用于生活垃圾滲濾液處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,在整個生化系統(tǒng)中投加高效生物菌劑,其特征在于高效生物菌劑是由光合細菌、放線菌、乳酸菌、酵母菌、醋酸桿菌等10個屬,80多種微生物復合培養(yǎng)而成的多功能有效微生物群。在滲濾液處理中的作用機理是以光合菌群和酵母菌群為主導。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,將SBR處理工序改成ICAS處理工序,以ICAS處理工序中的預反應(yīng)區(qū)使高效生物菌劑中的有效菌屬適宜生活垃圾滲濾液水質(zhì),從而提高處理效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,在現(xiàn)場由牛奶(面粉)、磷肥、滲濾液、高效生物菌劑按1∶0.01∶5∶0.05的比例通過曝氣(發(fā)酵)提取有效菌屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,二段水解、ICAS、生物氧化塘投加高效生物菌劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,經(jīng)組合物化處理后的沉淀污泥灌垃圾填埋場。沉淀污泥中的乘余羥基絡(luò)合吸附滲濾液中的有機污染物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,在生物氧化塘中增設(shè)組合填料,提高處理效果。
10.一種用于生活垃圾滲濾液的處理工藝,該工藝包括滲濾液→調(diào)節(jié)池→組合物化→豎流式沉淀→二段水解→塔式生物濾池→ICAS→生物氧化塘→達標排放。其特征在于物化采用有序的組合物化、在整個生化系統(tǒng)中投加高效生物菌劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及污水處理工藝技術(shù)領(lǐng)域,尤其是生活垃圾滲濾液處理工藝技術(shù)。其特征為首先在反應(yīng)池進行組合物化處理,再經(jīng)添加了生物菌劑的二段水解池和塔式生物濾池循環(huán)處理,并將SBR改造成ICAS工序,同時投加生物菌劑提高處理效果,出水前在生物氧化塘中再次投加生物菌劑,在生物氧化塘中設(shè)有組合填料,大大提高生物處理效果。沉淀污泥采取回灌填埋,無二次污染(見附圖)。本發(fā)明工藝克服了已有技術(shù)的局限性,確保各段工藝處理效果,而且各工藝段相互配合協(xié)同發(fā)揮作用,提高了處理效率和穩(wěn)定性。本工藝流程實施簡單,操作管理方便,投資成本少,運營費用低,適宜工程應(yīng)用,處理后出水各項指標遠遠低于(GB16889-1997生活垃圾填埋污染控制標準)中的二級排放限值。
文檔編號C02F3/30GK101054250SQ200610034960
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者唐建華, 苗柯 申請人:廣州吉源生物環(huán)??萍加邢薰?br>