一種垃圾滲濾液的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理中垃圾滲濾液處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用生物膜海綿作 生物蒸發(fā)膨脹劑和生物載體聯(lián)合MVC處理垃圾滲濾液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾量日益增長，垃圾的處置 成為一項緊迫的任務(wù)。衛(wèi)生填埋作為我國城市垃圾處理的主要方式之一，存在著填埋場垃 圾滲濾液處理的問題。垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和處置過程中由于雨水的淋洗、沖刷，以 及地表水和地下水的浸泡，通過萃取、水解和發(fā)酵而產(chǎn)生的二次污染物，主要來自垃圾本身 的內(nèi)含水、垃圾生化反應(yīng)產(chǎn)生的水和大氣降水。具有污染物組分復(fù)雜、污染物濃度高、氨氮 和重金屬離子含量高等特點，如果垃圾滲濾液處理不當(dāng)，將會嚴(yán)重污染土壤、大氣、地表水 和地下水，造成二次污染，這些特點使得滲濾液的處理成為目前世界性難題。
[0003] 目前垃圾滲濾液處理工藝主要有：生物處理-混凝沉淀、生物物理處理-化 學(xué)氧化-后處理、生物處理-膜處理、蒸發(fā)處理等。申請?zhí)枮镃N201220641712. 8和 CN201320651165. 6的中國發(fā)明專利采用厭氧+好氧+反滲透膜（R0)處理系統(tǒng)處理垃圾 滲濾液，該工藝雖然工程投資較小，由于存在生物處理單元，對滲濾液原水水質(zhì)的可生化性 能（C0D/B0D)和碳氮比（C/N)要求較高，對原水水質(zhì)變化適應(yīng)能力較弱，且反滲透R0產(chǎn)生的 濃縮液為二次污染物，目前無較好的處理方法；申請?zhí)枮镃N201420442437. 6的中國實用型 新型專利采用MBR膜生物反應(yīng)器+砂濾+兩級DTR0 +脫氣工藝處理滲濾液，該工藝處理 效率高，水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，但兩級DTR0的濃縮液也無較好的處理方法；近年來興起的機(jī)械蒸 汽壓縮蒸發(fā)(MVC)是一種較為理想的新工藝，王彩虹等人研究了機(jī)械蒸發(fā)（MVC) +離子交 換銨回收工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用，以及申請?zhí)枮镃N201220475764. 2的中國實用 新型專利采用序列間歇式活性污泥法（SBR) + MVC工藝對滲濾液進(jìn)行處理，MVC蒸發(fā)技術(shù)具 有先進(jìn)、節(jié)能、高效、低成本的特點，在未來的垃圾滲濾液處理中有較大優(yōu)勢，但MVC產(chǎn)生的 高濃度的濃縮液目前的處理方法為回灌，而回灌對地下水污染的可能性增加，水流可形成 短路，使填埋層含水率增加，此外，濃縮液直接回灌也有可能導(dǎo)致污染物的重復(fù)分離，垃圾 場含鹽量增加，使MVC后續(xù)清水出率低等。從水處理角度看，MVC蒸發(fā)技術(shù)為純物理分離過 程，沒有對污染物質(zhì)進(jìn)行有效削減。因此，MVC技術(shù)急需結(jié)合一種有效的高濃度廢水處理技 術(shù)對有機(jī)污染物進(jìn)行降解處理。
[0004] 近來，一項被新提出的針對高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù)可以用來處理MVC工藝產(chǎn) 生的濃縮液，申請?zhí)枮镻CT /KR2014/003527的國際發(fā)明專利提出的針對高濃度有機(jī)廢水的 生物蒸發(fā)處理技術(shù)，其原理是利用微生物在好氧代謝中產(chǎn)生的代謝熱為熱源來蒸發(fā)高濃度 有機(jī)廢水里的水分，有機(jī)物作為微生物代謝的底物，隨著有機(jī)物濃度不斷增加，微生物的代 謝熱也增加，代謝熱不斷積累形成高溫并對廢水中的水分進(jìn)行汽化，汽化后的水蒸氣由通 風(fēng)氣流帶出反應(yīng)器以達(dá)到去除效果。垃圾滲濾液原液中有機(jī)質(zhì)含量較高，C0D -般高20000 mg/L，MVC系統(tǒng)的蒸發(fā)效率可以達(dá)到90%以上，因此濃縮液中C0D的含量高達(dá)200 g/L，滿 足生物蒸發(fā)處理技術(shù)對高濃度有機(jī)廢水COD含量最低為120 g/L的要求。此外，由于高濃 度廢水為粘稠狀，空隙度小，自身含有較少的用于生物蒸發(fā)的微生物，因此在生物蒸發(fā)過程 中需要向高濃度有機(jī)廢水中添加膨脹劑和微生物載體，其中膨脹劑要求具有空隙結(jié)構(gòu)、比 表面積大、吸水性好，這樣可以給堆體提供結(jié)構(gòu)支持和較高的自由空域，使氧氣傳質(zhì)更加容 易；生物載體為生物蒸發(fā)過程接種微生物，生物載體要求微生物為雜菌，含有適應(yīng)各種環(huán)境 的微生物。膨脹劑將廢水吸到表面形成一層薄薄的水膜，利于氧氣傳質(zhì)，因此，在膨脹劑的 表面為微生物提供了一個良好的生長環(huán)境進(jìn)行好氧代謝。目前，生物蒸發(fā)使用的膨脹劑和 生物載體為生物干化污泥，其由城市生活污水處理廠脫水污泥經(jīng)生物干化過程得到。生物 干化污泥含水率低，孔隙率高，比表面積大，微生物種類多且活性較高，此外，生物干化污泥 自身含有未被生物降解的有機(jī)質(zhì)，在生物蒸發(fā)過程中這部分有機(jī)質(zhì)被微生物降解產(chǎn)生的代 謝熱也對水分蒸發(fā)產(chǎn)生貢獻(xiàn)，所以可以降低生物蒸發(fā)對廢水有機(jī)質(zhì)含量的要求，因此，生物 干化污泥被用作生物蒸發(fā)的膨脹劑和生物載體。但是生物干化污泥的制備需經(jīng)脫水污泥的 生物干化過程，脫水污泥含水率達(dá)80%以上，需先調(diào)節(jié)初始含水率方可進(jìn)行生物干化，且生 物干化過程耗時較長，一般需2-3周；而且脫水污泥里含有在污水處理廠中沒有被硝化和 反硝化的氨氮，在生物干化過程中會產(chǎn)生氨氣形成二次污染物；脫水污泥有刺鼻性氣味，且 密度較大（530-560 g/L)，在搬運(yùn)和生物干化過程中勞動強(qiáng)度極大。
[0005] 此外，生物蒸發(fā)過程需要良好的保溫效果，目前的保溫策略為在生物蒸發(fā)反應(yīng)器 外加保溫材料，但是其保溫效果有限且無法和反應(yīng)器有效結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有的MVC工藝對滲濾液中的污染物質(zhì)沒有削減和產(chǎn)生的濃縮液無法處 理的不足以及生物蒸發(fā)技術(shù)中生物干化污泥作為膨脹劑和生物載體、反應(yīng)器保溫效果差等 存在的問題，本發(fā)明提供了一種用生物膜海綿作生物蒸發(fā)膨脹劑和生物載體聯(lián)合MVC處理 垃圾滲濾液的新工藝；本發(fā)明的目的是利用價廉、質(zhì)輕、多孔的聚氨酯海綿為介質(zhì)，將微生 物馴化培養(yǎng)到碎海綿表面，經(jīng)掛膜后的碎海綿用作生物蒸發(fā)的膨脹劑和生物載體，然后再 用MVC技術(shù)和生物蒸發(fā)技術(shù)聯(lián)合處理垃圾滲濾液；在MVC蒸發(fā)系統(tǒng)中，經(jīng)預(yù)處理的滲濾液被 高溫高壓的蒸汽換熱蒸發(fā)，蒸汽冷凝為冷凝水，被蒸發(fā)的滲濾液經(jīng)壓縮成為二次高溫蒸汽， 這樣連續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)，該過程同時把滲濾液中難生物降解的大分子物質(zhì)經(jīng)過高溫高壓裂解為 易生物降解的小分子物質(zhì)，這樣為后續(xù)生物蒸發(fā)提高了廢水的可生化性。MVC系統(tǒng)產(chǎn)生帶有 顯熱的濃縮液進(jìn)入生物蒸發(fā)系統(tǒng)，濃縮液與生物膜海綿充分混合并曝氣，微生物利用可降 解有機(jī)物進(jìn)行好氧代謝，代謝熱在反應(yīng)器內(nèi)積累使堆體溫度升高并蒸發(fā)水分，帶有顯熱的 濃縮液可以提高物料的溫度，從而縮短生物蒸發(fā)的啟動時間，同時MVC系統(tǒng)產(chǎn)生的帶有顯 熱的冷凝水對生物蒸發(fā)過程進(jìn)行保溫，生物蒸發(fā)系統(tǒng)由生物蒸發(fā)產(chǎn)生的代謝熱+濃縮液自 身顯熱+冷凝水保溫三者組成的高溫對濃縮液里的水分進(jìn)行蒸發(fā)，濃縮液里的污染物質(zhì)被 膨脹劑和生物載體中的微生物所降解消耗。
[0007] 本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的： 本發(fā)明是用生物膜海綿作生物蒸發(fā)膨脹劑和生物載體聯(lián)合MVC處理垃圾滲濾液的方 法，該方法包括MVC處理系統(tǒng)、生物膜海綿培養(yǎng)系統(tǒng)以及生物蒸發(fā)系統(tǒng)，該方法包括如下步 驟： (1) 用作生物蒸發(fā)膨脹劑和生物載體的生物膜海綿的制備 ① 將聚氨酯海綿攪碎至直徑為1-15 _ ; ② 制備COD多500 mg/L的合成廢水，其配制方法以COD為1000 mg/L為母液，所需 具體合成廢水COD按比例由母液稀釋得出或按比例由母液組成配制；其中母液含有葡萄糖 0? 85-0. 90 g/L、酵母膏 0? 11-0. 12 g/L、NH4C1 0? 17-0. 18 g/L、KH2P04 0? 020-0. 025 g/L、 K2HP04 0? 020-0. 025 g/L、NaH2P04 0? 13-0. 15 g/L、Na2HP04 0? 64-0. 78 g/L、CaCl2 ? 2H20 13. 5-13. 6 y g/L)、MgCl2 ? 6H20 23. 9-24. 5 y g/L、FeCl3 ? 6H20 1. 1-1. 2 y g/L、MnCl2 ? 4H20 0? 44-0. 48 y g/L、ZnS04 ? 7H20 0? 14-0. 15 y g/L、CuC12 ? 2H20 0? 19-0. 20 y g/L、CoC12 ? 6H20 0? 27-0. 28 y g/L、Na2Mo04 ? 2H20 0? 041-0. 045 y g/L ; ③ 將攪碎后的聚氨酯海綿放到反應(yīng)器里，合成廢水由反應(yīng)器底部栗入，保證水力停留 時間為8-12 h，再將MLSS為2800-3200 mg/L的活性污泥接種到反應(yīng)器中，使混合后的活性 污泥MLSS濃度為100-1000 mg/L，其中MLSS是活性污泥的混合液懸浮物固體濃度； ④ 在反應(yīng)器底部進(jìn)行曝氣，曝氣量為反應(yīng)器內(nèi)每升混合物通入[U-0,6L5n/mm， 連續(xù)培養(yǎng)一個周，通過蛋白質(zhì)的測定判斷生物膜在聚氨酯海綿上的生長情況，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì) 含量麵時，判定該聚氨酯海綿為生物膜海綿，取出海綿并控制含水量在 70-80% ； (2) 滲濾液預(yù)處理：按常規(guī)方法對垃圾滲濾液依次進(jìn)行緩垢預(yù)處理和過濾預(yù)處理； 緩垢預(yù)處理采用常規(guī)微電解填料，主要作用為利用過濾機(jī)理去除部分SS (懸浮固體） 和有機(jī)物，使得后續(xù)機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)裝置的結(jié)垢情況得到有效緩解；過濾預(yù)處理采用全 自動在線清洗快速精密過濾器，過濾精度為100 ym，經(jīng)過濾去除滲濾液中的SS，防止其在 后段的蒸發(fā)過程中包裹換熱管，為蒸發(fā)處理系統(tǒng)有效運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件，保證蒸發(fā)效率。
[0008] (3)預(yù)處理后的滲濾液預(yù)熱至沸點，通入MVC裝置中在100_105°C下進(jìn)行低能耗 機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)處理，使?jié)B濾液中大多數(shù)的C0D、B0D、氨氮和金屬離子等污染物質(zhì)與水分 離，處理后的濃縮液體積約為滲濾液體積的5-10%，產(chǎn)生的氨氣由吸氨裝置吸收，不凝氣體 由排空冷凝器吸收，處理后濃縮液先預(yù)熱垃圾滲濾液原液，濃縮液溫度降至40-45°C再通入 步驟（1)的生物膜海綿中； MVC產(chǎn)生的冷凝水也先通入滲濾液預(yù)熱裝置對原液進(jìn)行預(yù)熱，冷卻后的冷凝水再流入 生物蒸發(fā)過程中用于保溫，帶有顯熱的冷凝水在反應(yīng)器保溫層循環(huán)流動，熱量經(jīng)換熱面?zhèn)?熱到反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行保溫和增溫，再次冷凝后的冷凝水達(dá)標(biāo)排放； (4)濃縮液與步驟（1)的生物膜海綿混合后，調(diào)節(jié)含水量為75-90%，在曝氣量為 ||_議:__:|_纏#::_、生物膜海綿有機(jī)負(fù)荷為:蒙麵_:鮮獨^ 下曝氣進(jìn)行生物蒸發(fā)，同時蒸發(fā)過程中進(jìn)行40-45°C的保溫，蒸發(fā)的蒸餾水即為處理后廢 水；其中生物膜海綿有機(jī)負(fù)荷是指每公斤生物膜海綿的總固體對濃縮液揮發(fā)性固體的生 物降解量，其中VS為濃縮液中的揮發(fā)性固體，揮發(fā)性固體含量是濃縮液的總固體經(jīng)馬弗爐 550-555°C處理2-5小時后質(zhì)量的差；TS為生物膜海綿的總固體，其含量為生物膜海綿經(jīng)恒 溫烘箱在103_107°C下處理20-24小時后固體質(zhì)量。
[0009] 在生物蒸發(fā)過程中采用底部均勻曝氣，可實時在線監(jiān)測氧氣濃度來決定曝氣量或 恒定曝氣；氧氣濃度反映微生物的活性以及通風(fēng)策略，根據(jù)氧氣濃度可以控制曝氣裝置的 曝氣量； 生物蒸發(fā)過程中實時監(jiān)控反應(yīng)器內(nèi)的溫度，反應(yīng)器內(nèi)的溫度反映堆體微生 物的活性以及生物蒸發(fā)進(jìn)程，實時添加新的濃縮液，控制生物膜海綿有機(jī)負(fù)荷為
。當(dāng)堆體溫度達(dá)到45°C時高溫微生物開始大量繁 殖，所以將預(yù)熱滲濾液原液后的冷凝水在保溫層內(nèi)流動溫度控制在40-45°C ; 生物蒸發(fā)會產(chǎn)生一定量的氨氣、硫化氫、甲烷等有害氣體，所以在氣體外排前需