申請日2015.09.14
公開(公告)日2015.12.09
IPC分類號C02F3/30
摘要
本發(fā)明涉及一種利用準好氧填埋結構體對城市垃圾滲濾液進行預處理的方法，所述預處理包括：構建城市生活垃圾準好氧填埋體;利用準好氧填埋體特有的好氧-兼性厭氧-厭氧環(huán)境，設計適當?shù)幕亓鞴に噷B濾液進行原位處理;其優(yōu)點在于能夠有效降低滲濾液BOD5、CODCr和NH4+-N濃度，加速垃圾堆體的穩(wěn)定化進程。具體包括：滲濾液由收集系統(tǒng)通過泵回流進入垃圾填埋體，在好氧區(qū)，氨在自養(yǎng)型硝化細菌的作用下將其氧化成NO3-，在缺氧區(qū)，由反硝化細菌以有機物作為電子供體，使NO3-還原為N2而從液相中釋放，實現(xiàn)NH4+-N的轉化和去除，在厭氧區(qū)，實現(xiàn)有機物的降解產(chǎn)甲烷。本發(fā)明可以解決垃圾滲濾液中氨氮濃度過高的突出問題，同時有效降低了滲濾液中的BOD5和CODCr濃度。
摘要附圖
權利要求書
1.一種利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，所述方法包括：
構建準好氧垃圾填埋結構體;
垃圾滲濾液經(jīng)調節(jié)池進行混合、調節(jié)、收集;
將高濃度的垃圾滲濾液提升至布水池系統(tǒng);
利用準好氧填埋結構體進行滲濾液回灌處理;
其中，通過滲濾液主導排管和垂直、水平導氣管相通，使外界自然風 進入堆體內(nèi)，在靠近垂直導氣管區(qū)域形成好氧區(qū)，遠離垂直導氣管的區(qū)域 形成厭氧區(qū)，中間過渡帶為缺氧區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中構建所述準好氧垃圾填埋結構體的步驟包括：
地基土上鋪設粘土襯墊;
粘土襯墊上鋪設HDPE膜，膜上鋪設土工布，土工布上鋪設滲濾液導 排層，在滲濾液導排層中埋設有滲濾液主穿孔導排管，并與外界環(huán)境連通; 使得垂直穿孔導氣管以及水平穿孔導氣管均與主導排管相聯(lián)通;
用碎石組成的石籠保護各導排管周圍，石籠直徑在80～150cm;
其中，填埋單元基底保持1%～3%的坡度，滲濾液導排管、水平導氣 管和石籠鋪設時均控制1%～3%的坡度。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中垃圾填埋結構體的導氣管是開孔的，并且所述開孔的水平、垂直 導氣管以及滲濾液導排管的直徑控制在10～30cm，所述開孔的孔徑為 12～16mm，開孔的間距為6～10cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，所述垃圾滲濾液經(jīng)調節(jié)池進行混合、調節(jié)、收集的步驟包括：通過動 力泵把滲濾液提升至布水池，然后通過布水管路，把滲濾液均勻回灌至準 好氧結構體。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中，所述回灌處理包括：垃圾滲濾液從導排口流入調節(jié)池，通過泵 將垃圾滲濾液回流至堆體內(nèi)，空氣從導排口自然流入到準好氧堆體內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中垂直導氣管和水平導氣管之間的管道間距分別為15～30m。
7.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中：在好氧區(qū)，氨在自養(yǎng)型硝化細菌的作用下將其氧化成NO3-; 在缺氧區(qū)，由反硝化細菌以有機物作為電子供體，使NO3-還原為N2而從 液相中釋放，實現(xiàn)NH4+-N的轉化和去除;在厭氧區(qū)，實現(xiàn)有機物的降解 產(chǎn)甲烷。
8.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中在填埋時填埋垃圾的壓實密度約為500～750kg/m3，孔隙率約為 25～40%。
9.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中回灌水力負荷和回灌頻率隨著填埋堆體穩(wěn)定化程度的增加而適當 增加，回灌負荷為15～30L/m3·周。
10.根據(jù)權利要求1所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方 法，其中所述垂直導氣管伸出垃圾填埋裝置，且垂直導氣管的頂部和底部 與外界空氣相通。
說明書
利用準好氧填埋體處理垃圾滲濾液的方法
技術領域
本發(fā)明涉及填埋場內(nèi)對城市垃圾填埋場滲濾液進行預處理的方法，具 體地涉及一種利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法。
技術背景
城市生活垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液，其所含有機污染物種類繁多，且 CODCr(化學需氧量)、BOD5(生化需氧量)和NH4+-N濃度較高，C/N比例失 調，嚴重影響其后續(xù)生物處理過程，所以垃圾滲濾液的處理一直是全世界 面臨的難題(曹京哲，2003，城市垃圾滲濾液特性及處理對策[J].市政技術， 2003，03：183-185)。
垃圾滲濾液進行現(xiàn)場獨立處理的方法可以分為：物理化學處理法、土 地處理法和生物處理法。其中，物理化學處理法不受水質和水量的影響， 出水水質穩(wěn)定。但是，其操作復雜，運行費用高，能耗大，不適宜大量滲 濾液的處理。土地處理法具有投資少，操作簡單，運行費用低等優(yōu)點，但 是其處理負荷較低，易受土地和氣候條件限制，且存在土壤和地下水污染 風險。目前，多采用“厭氧-好氧”聯(lián)合工藝分別進行高濃度CODCr、BOD5和NH4+-N滲濾液的處理。但是，大多數(shù)滲濾液處理設施都是城市污水處 理工藝的改進，不適合復雜多變的滲濾液水質。此外，滲濾液的 BOD5/CODCr比較低，可生化性較差，且NH4+-N濃度較高，對活性污泥具 有毒害作用。以上因素導致國內(nèi)已建成的滲濾液處理設施的運行效果較 差，且出水很難達標排放。
填埋場滲濾液回流處理就是將未經(jīng)預處理的滲濾液直接回流或噴灑 進入填埋場，利用垃圾層和覆蓋土層的凈化作用來處理滲濾液的一種場內(nèi) 處理技術。將滲濾液回流到垃圾填埋層內(nèi)，使微生物能夠充分利用滲濾液 中的有機污染物，在微生物生長繁殖的同時，使?jié)B濾液得到處理(徐迪民， 垃圾填埋場滲濾水回灌技術的研究——I.垃圾滲濾水填埋場回灌的影響 因素[J].同濟大學學報(自然科學版)，1995，04：371-375)。此方法的設施 投資明顯低于上述獨立處理方法，且填埋體具有緩沖作用可以減小水質波 動對處理效果的影響。此外，滲濾液回流處理法具有節(jié)省投資、操作簡單、 運行費用低，可以有效降低污染物濃度，減少滲濾液產(chǎn)生量，加快填埋垃 圾的穩(wěn)定化進程和填埋場沉降速率，提高填埋場的使用效率等方面的優(yōu) 點。但是，傳統(tǒng)厭氧填埋場中的滲濾液回流處理易引起NH3-N積累。
過高濃度的NH3-N將導致滲濾液中C/N比偏低，營養(yǎng)比例失調，嚴 重影響滲濾液的后續(xù)處理，并對垃圾填埋場周邊環(huán)境造成污染(生活垃圾生 物反應器填埋場的試驗研究——土地填埋技術的發(fā)展與改良[J].浙江林業(yè) 科技，2003，02：13-16.張陸良，]張陸良.準好氧填埋場垃圾滲濾液中氨氮變 化規(guī)律的室內(nèi)模擬研究[D].西南交通大學，2004)。目前，用于滲濾液中高 濃度NH3-N處理的方法主要包括傳統(tǒng)生物脫氮技術、物理化學法和新型脫 氮技術等等。
傳統(tǒng)的生物脫氮一般包括硝化和反硝化兩個階段。好氧條件下，NH3-N 發(fā)生硝化反應轉化為NO2-N和NO3-N;缺氧條件下，NO3-N和NO2-N被 反硝化還原成N2或N2O。目前，滲濾液生物處理較多的采用厭氧-好氧聯(lián) 合工藝，其中厭氧工藝一般采用UASB工藝，好氧工藝一般采用活性污泥 法(如氧化塘和SBR等)。但是，傳統(tǒng)的生物脫氮技術存在以下問題：1)在 活性污泥系統(tǒng)中自養(yǎng)硝化細菌很難與異養(yǎng)菌競爭并成為優(yōu)勢菌;2)硝化細 菌易受環(huán)境的影響;3)硝化-反硝化過程在時空上難以統(tǒng)一，脫氮效果差異 較大。
物理化學處理方法包括吹脫法、電化學氧化法、化學沉淀法、離子交 換法、折點氯化法、吸附法、等離子體法和超聲法等(Jokelaetal.，2002;Li andZhao，2003)。物理化學處理法的NH3-N去除速率快，處理效率高，對 COD和難降解污染物也有良好的去除作用。但是，該法需要消耗大量的 電能或藥劑，處理費用較高，存在二次污染問題，其推廣和應用受到限制。
近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝：短程硝化-反硝化、同步硝化 -反硝化和厭氧氨氧化等。但是，這些脫氮工藝的控制條件嚴格，系統(tǒng)受到 外界沖擊的影響較大，實際操作性不強。另外，上述方法都需要獨立的處 理設施，投資成本較高，導致其實際應用相對較少。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用準好氧填埋結構體處理垃圾滲濾液 的工藝。在本發(fā)明中，利用準好氧填埋工藝特有的垃圾滲濾液導排系統(tǒng)， 將垃圾滲濾液收集進入調節(jié)池，在調節(jié)池內(nèi)對滲濾液的水質和水量進行調 節(jié)。從而對垃圾滲濾液所含有機污染物進行最大限度的生物降解，平衡 C/N比，對NH4+-N的去除起到很好的作用。
為達到上述目的，本發(fā)明的具體技術解決方案是：
<1>.一種利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，所述方法包 括：
構建準好氧垃圾填埋結構體;
垃圾滲濾液經(jīng)調節(jié)池進行混合、調節(jié)、收集;
將高濃度的垃圾滲濾液提升至布水池系統(tǒng);
利用準好氧填埋結構體進行滲濾液回灌處理;
其中，通過滲濾液主導排管和垂直導氣管相通，使外界自然風進入堆 體內(nèi)，在靠近垂直導氣管區(qū)域形成好氧區(qū)，遠離垂直導氣管的區(qū)域形成厭 氧區(qū)，中間過渡帶為缺氧區(qū)。
<2>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中構建所述準好氧垃圾填埋結構體的步驟包括：
地基土上鋪設粘土襯墊;
粘土襯墊上鋪設HDPE膜，膜上鋪設土工布，土工布上鋪設滲濾液導 排層，在滲濾液導排層中埋設有滲濾液主穿孔導排管，并與外界環(huán)境連通; 使得垂直穿孔導氣管以及水平穿孔導氣管均與主導排管相聯(lián)通;
用碎石組成的石籠保護各導排管周圍，石籠直徑在80～150cm;
其中，填埋單元基底保持1%～3%的坡度，滲濾液導排管、水平導氣 管和石籠鋪設時均控制1%～3%的坡度。
<3>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中垃圾填埋結構體的導氣管是開孔的，并且所述開孔的水平、垂直導氣管 以及滲濾液導排管的直徑控制在10～30cm，所述開孔的孔徑為12～ 16mm，開孔的間距為6～10cm。
<4>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，所 述垃圾滲濾液經(jīng)調節(jié)池進行混合、調節(jié)、收集的步驟包括：通過動力泵把 滲濾液提升至布水池，然后通過布水管路，把滲濾液均勻回灌至準好氧結 構體，回灌采用垂直滲水管網(wǎng)式回灌法。
<5>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中，所述回灌處理包括：垃圾滲濾液從導排口流入調節(jié)池，通過泵將垃圾 滲濾液回流至堆體內(nèi)，空氣從導排口自然流入到準好氧堆體內(nèi)。
<6>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，垂 直導氣管和水平導氣管之間的管道間距分別為15～30m。
<7>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中：在好氧區(qū)，氨在自養(yǎng)型硝化細菌的作用下將其氧化成NO3-;在缺氧 區(qū)，由反硝化細菌以有機物作為電子供體，使NO3-還原為N2而從液相中 釋放，實現(xiàn)NH4+-N的轉化和去除;在厭氧區(qū)，實現(xiàn)有機物的降解產(chǎn)甲烷。
<8>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中在填埋時填埋垃圾的壓實密度約為500～750kg/m3，孔隙率約為25～ 40%。
<9>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法，其 中回灌水力負荷和回灌頻率隨著填埋堆體穩(wěn)定化程度的增加而適當增加。
<10>.根據(jù)<1>所述的利用準好氧結構體預處理垃圾滲濾液的方法， 其中所述垂直導氣管伸出垃圾填埋裝置，且垂直導氣管的頂部和底部與外 界空氣相通。
本發(fā)明通過包括構建城市生活垃圾準好氧填埋體，利用準好氧填埋體 特有的好氧-兼性厭氧-厭氧環(huán)境，設計適當?shù)幕亓鞴に噷B濾液進行原位 處理，達到有效降低滲濾液BOD5、CODCr和NH3-N濃度目的。
