專利名稱：：一種處理中晚期垃圾滲濾液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及垃圾滲濾液處理領(lǐng)域，尤其涉及一種礦物法組合處理中晚期垃圾滲濾液的方法。
背景技術(shù)：
：作為一個(gè)現(xiàn)代化的衛(wèi)生填埋場(chǎng)，垃圾滲濾液處理是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。滲濾液作為一種特殊廢水，由于有機(jī)物濃度高、氨氮濃度高、水質(zhì)變化大、后期可生化性差，其處理作為一項(xiàng)技術(shù)難題在國(guó)內(nèi)外一直沒(méi)有得到很好的解決。我國(guó)城市生活垃圾以食品垃圾為主，大大高于發(fā)達(dá)國(guó)家城市生活垃圾中有機(jī)物含量，造成我國(guó)城市垃圾滲濾液CODcr和BOD5濃度高。滲濾液中CODcr和BOD5分別可高達(dá)卯000mg/L、38000mg/L甚至更高，水質(zhì)復(fù)雜，危害性大，如處理不當(dāng)會(huì)污染土壤、地表水或地下水。垃圾滲濾液一旦對(duì)地下水或地表水造成污染，其影響少則幾年、幾十年，多則上百年，人工修復(fù)凈化幾乎是不可能的。北京地區(qū)垃圾填埋場(chǎng)引起地下水的有機(jī)物污染狀況令人擔(dān)憂，如北天堂地區(qū)城市垃圾填埋場(chǎng)己經(jīng)造成對(duì)地下水的污染。北京市阿蘇衛(wèi)、北祌樹(shù)、安定和六里屯等規(guī)模較大的垃圾填埋場(chǎng)，都是場(chǎng)齡在10年左右的大齡垃圾填埋場(chǎng)，一直存在大量難以處理的中晚期垃圾滲濾液，正在成為北京市生活垃圾填埋場(chǎng)可持續(xù)安全使用，防治北京市地下水污染的瓶頸問(wèn)題，亟待開(kāi)發(fā)高效低廉的滲濾液處理新技術(shù)與新工藝。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的垃圾滲濾液處理方法主要有物理化學(xué)法、生物法和反滲透(RO)分離。物理化學(xué)法包括吸附法、化學(xué)氧化法、化學(xué)混凝、沉淀法、催化氧化法等。吸附法主要是利用多孔型固體物質(zhì)，使廢水中的一種或多種物質(zhì)同時(shí)吸附在固體表面而去除的方法。它包括物理吸附和化學(xué)吸附兩種。常用的吸附劑有活性炭、膨潤(rùn)土、沸石、焦炭、礬土、焚燒爐底灰等?；钚蕴坑捎诰哂?001700m々g的巨大比表面積及很強(qiáng)的吸附能力而被廣泛使用?；钚蕴课椒ㄌ幚沓潭雀?，吸附容量大，對(duì)水中大多數(shù)有機(jī)物都有較強(qiáng)的吸附能力。膨潤(rùn)土由于其具有很多特殊的性質(zhì)成為熱門的吸附材料。但是，天然膨潤(rùn)土的表面硅氧結(jié)構(gòu)極強(qiáng)的親水性及層間陽(yáng)離子的水解，使其無(wú)法有效地吸附有機(jī)分子。因此，近年來(lái)很多學(xué)者對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行有機(jī)化改性，增加其對(duì)有機(jī)物的吸附能力?；瘜W(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成小分子的碳?xì)浠衔锘蛲耆V化成C02和H20，H202和03是最常用的兩種氧化劑。化學(xué)混凝、沉淀法需要投加化學(xué)藥劑而產(chǎn)生絮凝作用，故此種沉淀屬于化學(xué)處理的范疇。常用的混凝劑有Al2(S04)3、FeS04、FeCl3、PAM等。為了更徹底地處理垃圾滲濾液，人們?cè)诖呋趸确矫孢M(jìn)行了大量的探索。目前，國(guó)內(nèi)外研究比較多的是紫外光氧化法、電催化氧化法等。紫外光氧化法是在紫外光照射的前提下，利用催化氧化或半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的羥基自由基來(lái)氧化滲濾液中物質(zhì)，從而降低其CODm和NH3-N的一種方法。生物法處理垃圾滲濾液是最常用的方法，國(guó)內(nèi)幾大主要垃圾填埋場(chǎng)污水處理技術(shù)多采用生物技術(shù)，包括好氧生物處理、厭氧生物處理和厭氧好氧相結(jié)合的處理方式。好氧生物處理包括活性污泥法、曝氣氧化塘、生物膜法、生物轉(zhuǎn)盤和生物滴濾池。其中活性污泥法是好氧生物處理最為常用的方法。國(guó)內(nèi)外使用厭氧生物處理最多的形式是上流式厭氧污泥床(UASB)。上流式厭氧過(guò)濾器具有啟動(dòng)期短，耐沖擊性好等特點(diǎn)。厭氧生物處理技術(shù)適于處理溶解性有機(jī)物，在處理高濃度(BODs22000mg/L)有機(jī)廢水方面取得了良好效果。國(guó)內(nèi)許多垃圾填埋場(chǎng)廢水處理采用厭氧-好氧相結(jié)合的生物氧化處理工藝。對(duì)高濃度的垃圾滲濾液采用該法經(jīng)濟(jì)合理，處理效率高。國(guó)外正逐漸釆用新型的膜分離技術(shù)處理和凈化垃圾滲濾液，其中反滲透(RO)分離技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，并取得了很好的效果。膜分離污染物的效果是顯而易見(jiàn)的，經(jīng)分離后的出水能夠達(dá)到國(guó)家相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。以上的處理方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，物理化學(xué)法不受進(jìn)水水質(zhì)水量的影響、出水水質(zhì)比較穩(wěn)定、對(duì)生化性比較差的污水有較好的處理效果，但COD去除率不夠理想，成本相對(duì)較高?；钚蕴?jī)r(jià)格偏高，吸附易受pH值，水溫及接觸時(shí)間等因素的影響，有時(shí)出現(xiàn)去除效率下降和活性炭被大量污染的現(xiàn)象，且再生較困難，易產(chǎn)生二次污染。生物法對(duì)早期垃圾滲濾液處理效果較好，但要求進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定、處理效果受到季節(jié)和溫度的影響而不穩(wěn)定、建設(shè)投資大、對(duì)生化性差的中晚期垃圾滲濾液處理效果差。反滲透法處理效果非常理想，但滲濾液中高濃度氮氮物質(zhì)、高濃度有機(jī)物以及無(wú)機(jī)沉降物易在膜表面形成結(jié)柜，常常導(dǎo)致膜分離作用失效；滲濾液高電導(dǎo)率使反滲透法處理負(fù)荷相當(dāng)大；反滲透膜分離后產(chǎn)生的濃縮液目前沒(méi)有辦法處理。對(duì)于早期垃圾滲濾液，因?yàn)樵缙诶鴿B濾液的BODs/CODerX).5,容易被生物降解，生物處理方法是最好的選擇。對(duì)于中期垃圾滲濾液來(lái)說(shuō)，目前只有反滲透方法效果較好，其他方法處理效果都一般。對(duì)于晚期垃圾滲濾液來(lái)說(shuō)，活性炭吸附和反滲透法效果都比較好。但由于活性炭吸附和反滲透法的缺點(diǎn)使其應(yīng)用受到了限制，因此，目前就垃圾滲濾液處理方法來(lái)說(shuō)，只有早期垃圾滲濾液應(yīng)用生物方法取得了令人滿意的效果。一般填埋場(chǎng)的使用年限要大于15年，對(duì)于一個(gè)填埋場(chǎng)來(lái)講，在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的滲濾液屬中晚期滲濾液，因此，中晚期垃圾滲濾液的處理是任何一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)必須面對(duì)的問(wèn)題，是現(xiàn)階段垃圾滲濾液處理的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種專門針對(duì)中晚期垃圾滲濾液處理而開(kāi)發(fā)的特效性治理新方法，主要利用天然膨潤(rùn)土和有機(jī)改性膨潤(rùn)土吸附垃圾滲濾液中有機(jī)物并且用鳥(niǎo)糞石沉淀法去除垃圾滲濾液中氨氮。本發(fā)明的處理方法包括以下步驟(1)將垃圾滲濾液倒入反應(yīng)器l中，根據(jù)其NH4-N濃度的不同，加入Mg^和PO,，使Mg^、NH4+和PO,按1:1:1摩爾比配比，攪拌反應(yīng)后沉淀，抽濾使固液分離，固相為鳥(niǎo)糞石晶體，可以回收利用，液相則進(jìn)入下一步處理；(2)液相輸入反應(yīng)器2，每100ml液體加入0.25-0.75g有機(jī)改性膨潤(rùn)土，攪拌反應(yīng)后利用自然沉降方法實(shí)現(xiàn)固液分離，下面含水沉淀物在垃圾填埋場(chǎng)就地填埋，上清液進(jìn)入下一步處理；(3)上清液輸入反應(yīng)器3,每100ml液體加入0.5g-1.5g明礬，攪拌反應(yīng)后利用自然沉降方法實(shí)現(xiàn)固液分離，下面含水沉淀物就地填埋，上清液進(jìn)入下一步處理；(4)重復(fù)步驟(2)和(3)—次以上；(5)上清液輸入反應(yīng)器4，每100ml液體加入l-1.5g天然膨潤(rùn)土，攪拌反應(yīng)后利用自然沉降方法實(shí)現(xiàn)固液分離，上清液達(dá)標(biāo)排放或回收利用，下面含水沉淀物就地填埋。上述方法適用于COD濃度為10010000mg/l、NH4-N濃度為1005000mg/1、pH為68.5、溫度4。C40。C的中晚期垃圾滲濾液。上述步驟(1)一般通過(guò)加入MgCl2'6H20和Na2HP04'12H20來(lái)提供Mg2+和P043-，攪拌5min以上(優(yōu)選30min)，然后沉淀10min以上(優(yōu)選30min)即可進(jìn)行抽濾。上述步驟(2)使用的有機(jī)改性膨潤(rùn)土可以通過(guò)下述的一次性改性工藝來(lái)制備在室溫(25'C)條件下，每5g天然膨潤(rùn)土放入250ml水中，加熱至6(TC，攪拌40分鐘后，加入1.5g雙十八烷基二甲基氯化銨，再攪拌30分鐘，抽濾，去氯離子，烘干，研磨備用。上述步驟(2)、(3)和(5)通常都是攪拌速度120r/m-140r/m，反應(yīng)時(shí)間2h-3h后自然沉降，下面含水沉淀物在垃圾填埋場(chǎng)就地填埋。通常步驟(2)和(3)循環(huán)處理三遍后進(jìn)行步驟(5)，天然膨潤(rùn)土處理后的上清液即可達(dá)標(biāo)排放或回收利用，比如用來(lái)種樹(shù)等。本發(fā)明的處理方法將中晚期垃圾滲濾液中可溶性有機(jī)物質(zhì)劃分為親水性有機(jī)物和疏水性有機(jī)物兩大類型，有針對(duì)性地利用天然膨潤(rùn)土吸附親水性物質(zhì)，利用有機(jī)化改性膨潤(rùn)土吸附疏水性物質(zhì)。而在吸附法處理之前，通過(guò)向垃圾滲濾液中添加Mg2lBPO,,使Mg2+、NH4+和PO^按1:1:1摩爾比配比，可以有效去除垃圾滲濾液中的氨氮。鳥(niǎo)糞石結(jié)晶沉淀法除氨氮后，天然膨潤(rùn)土對(duì)親水性有機(jī)物吸附能力增強(qiáng)。本發(fā)明方法應(yīng)用我國(guó)儲(chǔ)量巨大的天然膨潤(rùn)土和有機(jī)改性膨潤(rùn)土吸附垃圾滲濾液中有機(jī)物，適用于垃圾填埋場(chǎng)中垃圾滲濾液的處理，特別適用于難生物降解的中晚期垃圾滲濾液的治理工程。與同類方法比較，最大優(yōu)勢(shì)在于工藝簡(jiǎn)單，操作方便，處理效果好，處理后可以達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，而且效果穩(wěn)定，鳥(niǎo)糞石可回收作為優(yōu)質(zhì)肥料，吸附飽和后的固體廢物可就地填埋，被吸附有機(jī)物與天然和改性膨潤(rùn)土之間結(jié)合力較強(qiáng)而發(fā)生固定化作用，不易重新進(jìn)入溶液相而避免二次污染問(wèn)題，綜合效益明顯優(yōu)于現(xiàn)行的垃圾滲濾液處理技術(shù)，有很好的應(yīng)用前景。該方法可以改善當(dāng)前城市生活垃圾填埋處理工程中不斷產(chǎn)生的大量垃圾滲濾液不能及時(shí)有效地進(jìn)行無(wú)害化處理的現(xiàn)狀，為確保城市生活垃圾填埋場(chǎng)40一70年安全運(yùn)行、無(wú)污染物泄漏與擴(kuò)散提供技術(shù)保障，使城市飲用地下水免遭垃圾滲濾液中氨氮和有機(jī)物的污染。具體實(shí)施方式下面參照具體的參數(shù)，更詳細(xì)的描述出本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。一、實(shí)驗(yàn)材料北京市阿蘇衛(wèi)垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液，pH=7.8，CODcr=5066mg/L，BOD5=1930mg/L，BOD5/CODcr=0.38，屬中晚期垃圾滲濾液。MgCl2'6H20、Na2HP04'12H20、NaOH、明磯為分析純。遼寧建平天然膨潤(rùn)土及有機(jī)改性膨潤(rùn)土。其中，有機(jī)改性膨潤(rùn)土通過(guò)一次性改性工藝制備室溫(25"C)條件下，稱取5g遼寧建平天然膨潤(rùn)土，倒入裝有250ml水的燒杯中。加熱至60'C，攪拌40分鐘后，加入1.5g雙十八垸基二甲基氯化銨，攪拌30分鐘，抽濾，用去離子水洗滌去氯離子，烘干，研磨備用。二、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果1.鳥(niǎo)糞石沉淀法用NaOH調(diào)垃圾滲濾液pH值為8.7。在垃圾滲濾液中加入一定量的MgCl2.6H20和Na2HP04'12H20，Mg2+、P043，NH/按1:1:1摩爾比配比，攪拌30分鐘，沉淀30分鐘。抽濾使固液分離，固相為鳥(niǎo)糞石晶體，可以回收。2.有機(jī)改性膨潤(rùn)土吸附法將除NH4-N后的滲濾液在攪拌下與一定量的有機(jī)膨潤(rùn)土攪拌反應(yīng)2小時(shí)，自然沉降3小時(shí)，下面含水沉淀物在垃圾填埋場(chǎng)就地填埋，上清液則進(jìn)入下一步處理。3.絮凝法有機(jī)膨潤(rùn)土吸附處理后的上清液與明礬攪拌反應(yīng)2小時(shí)，然后自然沉降3小時(shí)，下面含水沉淀物在垃圾填埋場(chǎng)就地填埋，上清液則用有機(jī)改性膨潤(rùn)土重復(fù)處理。重復(fù)步驟2和3，有機(jī)膨潤(rùn)土和明礬分別與垃圾滲濾液循環(huán)處理三遍后，CODc產(chǎn)1295mg/L，CODcr去除率=74.44%。4.天然膨潤(rùn)土吸附法有機(jī)膨潤(rùn)土和明礬循環(huán)處理后的上清液中加入天然膨潤(rùn)土進(jìn)行處理，攪拌反應(yīng)3小時(shí)后同樣利用自然沉降方法實(shí)現(xiàn)固液分離。上清液CODcr下降明顯，CODer降為300mg/L，總CODer去除率為94.08%，達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，下面含水沉淀物就地填埋。下面表1列出了上述實(shí)施過(guò)程的各種參數(shù)及處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本發(fā)明的最佳實(shí)施例和具體參數(shù)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于最佳實(shí)施例和具體參數(shù)所公開(kāi)的內(nèi)容。權(quán)利要求1.一種處理中晚期垃圾滲濾液的方法，包括以下步驟1)將垃圾滲濾液倒入反應(yīng)器1中，根據(jù)其NH4-N濃度的不同，加入Mg2+和PO43-，使Mg2+、NH4+和PO43-按1∶1∶1摩爾比配比，攪拌反應(yīng)后沉淀，抽濾使固液分離，固相為鳥(niǎo)糞石晶體，液相則進(jìn)入下一步處理；2)液相輸入反應(yīng)器2，每100ml液體加入0.25-0.75g有機(jī)改性膨潤(rùn)土，攪拌反應(yīng)后自然沉降，下面含水沉淀物在垃圾填埋場(chǎng)就地填埋，上清液進(jìn)入下一步處理；3)上清液輸入反應(yīng)器3，每100ml液體加入0.5g-1.5g明礬，攪拌反應(yīng)后自然沉降，下面含水沉淀物就地填埋，上清液進(jìn)入下一步處理；4)重復(fù)步驟2)和3)一次以上；5)上清液輸入反應(yīng)器4，每100ml液體加入1-1.5g天然膨潤(rùn)土，攪拌反應(yīng)后自然沉降，上清液達(dá)標(biāo)排放或回收利用，下面含水沉淀物就地填埋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于所述垃圾滲濾液COD濃度為10010000mg/l，NH4-N濃度為1005000mg/1，pH為68.5，溫度4。C40°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于所述步驟1)通過(guò)加入MgClr6H20和Na2HP04'12H20來(lái)提供Mg2+和PO,。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于所述步驟1)中攪拌反應(yīng)時(shí)間為5min以上，沉淀時(shí)間為10min以上，然后進(jìn)行抽濾。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于所述步驟2)使用的有機(jī)改性膨潤(rùn)土是通過(guò)下述方法制備的每5g天然膨潤(rùn)土放入250ml水中，加熱至60'C，攪拌40分鐘后，加入1.5g雙十八烷基二甲基氯化銨，再攪拌30分鐘，抽濾，去氯離子，烘干，研磨備用。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于所述步驟2)、3)和5)的攪拌速度為120r/m-140r/m，反應(yīng)時(shí)間2h-3h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理中晚期垃圾滲濾液的方法，其特征在于在所述步驟2)和3)循環(huán)處理三遍后進(jìn)行所述步驟5)。全文摘要本發(fā)明提供了一種專門針對(duì)中晚期垃圾滲濾液的處理方法將中晚期垃圾滲濾液中可溶性有機(jī)物質(zhì)劃分為親水性有機(jī)物和疏水性有機(jī)物兩大類型，利用鳥(niǎo)糞石結(jié)晶沉淀法除氨氮后，首先利用有機(jī)化改性膨潤(rùn)土吸附疏水性物質(zhì)，并結(jié)合絮凝法進(jìn)行循環(huán)處理，然后利用天然膨潤(rùn)土吸附親水性物質(zhì)。該方法應(yīng)用我國(guó)儲(chǔ)量巨大的天然膨潤(rùn)土，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，處理效果好且穩(wěn)定，特別適用于難生物降解的中晚期垃圾滲濾液，處理后可以達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，鳥(niǎo)糞石可回收作為優(yōu)質(zhì)肥料，吸附飽和后的固體廢物可就地填埋，被吸附有機(jī)物與天然和改性膨潤(rùn)土之間結(jié)合力較強(qiáng)而發(fā)生固定化作用，不易重新進(jìn)入溶液相而避免二次污染問(wèn)題，綜合效益明顯優(yōu)于現(xiàn)行技術(shù)。文檔編號(hào)C02F1/28GK101125718SQ20071011877公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2007年7月13日優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日發(fā)明者周建工,王長(zhǎng)秋,魯安懷申請(qǐng)人:北京大學(xué)