申請日2015.07.14

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號C12P5/02; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法。本發(fā)明所述方法包括如下步驟：(1)將城市生活垃圾滲濾液進行稀釋和酸堿度調(diào)節(jié);(2)將滲濾液進行厭氧發(fā)酵并回收甲烷;(3)將發(fā)酵完畢的部分剩余液用于稀釋步驟(1)的初始滲濾液，余下剩余液用于稀釋木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料后，調(diào)節(jié)酸堿度;(4)將步驟(3)所述稀釋并調(diào)節(jié)酸堿度后的木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料進行厭氧發(fā)酵并回收甲烷。本發(fā)明上述方法可以提高厭氧發(fā)酵的性能和效率，有利于降低城市生活垃圾滲濾液的重金屬濃度，還具有節(jié)約水量、提高原料利用率和產(chǎn)沼氣率的優(yōu)點。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于所述方法包括如 下步驟：(1)將城市生活垃圾滲濾液進行稀釋和酸堿度調(diào)節(jié);(2)將步驟(1) 所得滲濾液進入搭載軟性纖維填料的升流管式厭氧反應(yīng)器進行厭氧發(fā)酵并回收 甲烷;(3)將發(fā)酵完畢的部分剩余液回流用于稀釋步驟(1)的初始城市生活垃 圾滲濾液，余下剩余液用于稀釋木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料后，調(diào)節(jié)酸堿度;(4)將 步驟(3)所述稀釋并調(diào)節(jié)酸堿度后的木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料進入全混式厭氧反 應(yīng)器進行厭氧發(fā)酵并回收甲烷。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(1)中，所述稀釋是指將城市生活垃圾滲濾液稀釋到濃度為4000～6000mg/L COD;所述酸堿度調(diào)節(jié)是將酸堿度調(diào)節(jié)至7.0～7.2。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(2)中，所述軟性纖維填料為醛化纖綸、維綸、尼綸、滌綸或腈綸，填料 束上下間距為60～80mm，填料束直徑為120～130mm。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(2)中，所述厭氧發(fā)酵的反應(yīng)條件為37℃中溫厭氧發(fā)酵。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(3)中，所述木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料為作物秸稈或能源植物。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(3)中，所述稀釋是使用剩余液將木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料稀釋到濃度為 6～8%TS;所述調(diào)節(jié)酸堿度是將酸堿度調(diào)節(jié)至7.0～7.2。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，其特征在于 步驟(4)中，所述厭氧發(fā)酵的反應(yīng)條件為37℃中溫發(fā)酵。

　　說明書

　　一種城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及城市生活垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市生活垃圾滲濾液 的綜合處理方法。

　　技術(shù)背景

　　隨著城市化進程的不斷加快以及國民生活水平的飛速提高，我國城市生活垃 圾總量也隨之增長，2014年發(fā)布的《關(guān)于促進生產(chǎn)過程協(xié)同資源化處理城市及 產(chǎn)業(yè)廢棄物工作的意見》指出，我國城市生活垃圾年清運量約為1.71億噸。生 活垃圾不僅產(chǎn)生惡臭，還會孽生蚊蠅和傳染疾病,如果不能進行妥善處理,就會對 周圍的土壤、大氣、水源等環(huán)境造成嚴重污染,因此生活垃圾的處理處置成為城 市建設(shè)中的重點問題。生活垃圾的處理方法主要有,有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒、 熱解等。我國城市垃圾中可燃物質(zhì)少,熱值低，而垃圾填埋技術(shù)成熟、對垃圾成 分要求低、費用低廉,因此成為了我國城市生活垃圾處理的主要方式。

　　生活垃圾在衛(wèi)生填埋處理過程中，由于壓實、發(fā)酵和降水滲流作用,會產(chǎn)生 大量的高濃度有機廢水——垃圾滲濾液。滲濾液中含有有機垃圾經(jīng)微生物分解產(chǎn) 生的大量可溶有機物，垃圾中存在的病原微生物，同時由于垃圾滲濾液呈酸性， 垃圾中的金屬及其金屬氧化物等會發(fā)生溶解,因此垃圾滲濾液中還含有種類繁多 且濃度較高的重金屬。典型的垃圾滲濾液呈黑褐色，色度高并伴有惡臭，其含有 高濃度有機物，氨氮和金屬無機鹽，水質(zhì)較為復(fù)雜。相比起物化處理，好氧處理 等方法，垃圾滲濾液的厭氧處理法具有負荷高，能耗少，營養(yǎng)要求不高，產(chǎn)生并 回收生物燃氣資源等顯著優(yōu)勢，但是厭氧處理后的滲濾液COD、BOD及氨氮濃 度并不能達標，大量的發(fā)酵剩余液可能形成二次污染。目前，針對該問題的主要 解決方法為將厭氧發(fā)酵與其他處理技術(shù)進行組合，如阮文權(quán)等人公開的 201210349021.5“一種處理垃圾滲濾液的方法”將厭氧反應(yīng)，好氧反應(yīng)以及厭氧 氨氧反應(yīng)等組合;盧國滿等人公開的201010512527.4“垃圾滲濾液處理方法”則 結(jié)合了兩相厭氧處理、好氧處理、膜超濾工藝以及反滲透工藝等多種方法;曾華 等人公開的200810171743.X“處理垃圾滲濾液的工藝”組合了兩相厭氧處理、 HABF好氧工藝和氧化絮凝等工藝;溫麗麗等公開的200710120846.9“城市生活 垃圾滲濾液厭氧-好氧-膜處理工藝”則是結(jié)合兩級厭氧處理、固定化微生物曝氣 好氧處理、混凝沉淀和納濾膜等四個工藝。這些組合工藝均以滲濾液的達標排放 為目的，厭氧處理則是作為深度處理的預(yù)處理工藝，大部分的COD在其他深度 處理中進行去除，并未充分回收滲濾液中的能量(沼氣)。此外，目前垃圾滲濾 液厭氧處理多采用升流式厭氧污泥床技術(shù)，該方法在運行過程中會產(chǎn)生大量的污 泥，從而又會增加新的處理需要，可能造成二次污染。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于解決目前城市生活垃圾滲濾液處理中存在的上述問題，提 供一種可以提高厭氧發(fā)酵的性能和效率，有利于降低城市生活垃圾滲濾液的重金 屬濃度，還具有節(jié)約水量、提高原料利用率和產(chǎn)沼氣率等優(yōu)點的城市生活垃圾滲 濾液的綜合處理方法。

　　本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

　　一種城市生活垃圾滲濾液的綜合處理方法，包括如下步驟：(1)將城市生活 垃圾滲濾液進行稀釋和酸堿度調(diào)節(jié);(2)將步驟(1)所得滲濾液進入搭載軟性 纖維填料的升流管式厭氧反應(yīng)器進行厭氧發(fā)酵并回收甲烷;(3)將發(fā)酵完畢的部 分剩余液回流用于稀釋步驟(1)的初始城市生活垃圾滲濾液，余下剩余液用于 稀釋木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料后，調(diào)節(jié)酸堿度;(4)將步驟(3)所述稀釋并調(diào)節(jié) 酸堿度后的木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料進入全混式厭氧反應(yīng)器進行厭氧發(fā)酵并回收 甲烷。

　　作為一種較優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中，所述稀釋是指將城市生活垃圾 滲濾液稀釋到濃度為4000～6000mg/LCOD;所述酸堿度調(diào)節(jié)是將酸堿度調(diào)節(jié)至 7.0～7.2。

　　作為一種較優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)中，所述軟性纖維填料為醛化纖綸， 填料束上下間距為60-80mm，其直徑為120～130mm;所述厭氧發(fā)酵的反應(yīng)條件為 37℃中溫發(fā)酵。

　　作為一種較優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)中，所述木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料為 作物秸稈或能源植物;所述稀釋是使用剩余液將木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原料稀釋到濃 度為6～8%;所述調(diào)節(jié)酸堿度是將酸堿度調(diào)節(jié)至7.0～7.2。

　　作為一種較優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(4)中，所述厭氧發(fā)酵的反應(yīng)條件為37 ℃中溫發(fā)酵。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　　(1)首先，本發(fā)明利用搭載有軟性纖維填料的升流管式厭氧反應(yīng)器對垃圾 滲濾液進行發(fā)酵處理具有顯著的優(yōu)勢。該種厭氧反應(yīng)器由于搭載了比表面積極大 的軟性纖維填料，其上附著有大量的生物膜，因此反應(yīng)器中微生物濃度極高，具 有很強的消化能力。填料上附著生物膜中，除菌體之外最主要的組成部分是由其 分泌的胞外聚合物(EPS)，這種高分子聚合物的主要成分是多聚糖、蛋白質(zhì)、 核酸和脂類等，其表面的大量陰離子基團對不同類型金屬離子表現(xiàn)出強烈的親和 性。由于胞外聚合物含有帶負電荷的官能團，如多聚糖、蛋白質(zhì)等的梭基官能團， 因此生物膜可以通過帶負電荷的配合基與重金屬相互作用，從而能夠逐漸吸附重 金屬離子。因此，利用搭載有軟性纖維填料的升流管式厭氧反應(yīng)器處理垃圾滲濾 液除了提高的厭氧發(fā)酵性能，還有利于降低滲濾液的重金屬濃度，避免滲濾液進 一步利用過程中的出現(xiàn)高濃度重金屬的抑制。

　　(2)目前國內(nèi)外的厭氧發(fā)酵技術(shù)多采用濕法發(fā)酵，即發(fā)酵濃度在10%以下， 干法發(fā)酵雖然能夠提高發(fā)酵濃度，但是由于其物料流動性差，底物、中間產(chǎn)物和 微生物不能均勻混合，導(dǎo)致傳質(zhì)效率較差，發(fā)酵過程不穩(wěn)定，產(chǎn)氣速率波動劇烈。 雖然濕法發(fā)酵產(chǎn)氣率較高且穩(wěn)定，但是對于固體含量較高的木質(zhì)纖維素類發(fā)酵原 料如秸稈(風(fēng)干情況下TS在90%左右)，能源草(鮮料TS為20%～30%)等，將其 稀釋至8%左右的濃度，需要消耗大量的水，大大提高了運行成本。本方法利用 滲濾液厭氧處理后的剩余液替代水對含固率較高的木質(zhì)纖維素類原料進行稀釋， 除了節(jié)約用水量外，由于滲濾液的氨氮含量較高(最高可達7400mg/L)，而木質(zhì) 纖維素原料常常存在碳氮比過高(如稻草可達47)的問題，加入滲濾液進行發(fā)酵 可平衡物料的碳氮比，提高發(fā)酵效率。

　　(3)本發(fā)明對滲濾液進行了二次發(fā)酵，其中的高濃度COD更加充分地轉(zhuǎn)化 為甲烷，提高了其能源回收率。在產(chǎn)甲烷菌的化學(xué)組成中，金屬元素如Fe、Co、 Ni的含量較高，需求量大，但一些木質(zhì)纖維素原料如秸稈，其營養(yǎng)成分較為單一， 微生物代謝必需的金屬元素含量較低，厭氧發(fā)酵過程中很難維持所需濃度，而滲 濾液中濃度較高的金屬元素能夠作為補充，促進厭氧微生物新陳代謝，提高原料 利用率和產(chǎn)沼氣率。