一种深度处理垃圾渗滤液的方法 【技术领域】
本发明属于污水处理领域，特别是一种深度处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾在堆放、填埋处理过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、雨水冲淋、地下水浸泡等原因产生的。在垃圾填埋场中，有许多物质会进入渗滤液。当水分渗入穿过填埋层时，其中的原有可溶物及生物降解反应产生的可溶物，以及由此引起的化学反应所产生的可溶物均会进入渗滤液中；某些亲水性的毒性有机物会从垃圾的空隙中进入渗滤液；某些重金属在酸化阶段pH下降时也会溶解进入渗滤液。因此，渗滤液的成分较复杂，且水质、水量波动较大，其处理也较困难。但是随着人们对渗滤液污染的日益重视，国内外相关的研究正逐渐增多，发明了很多种处理方法。目前，垃圾渗滤液的处理方法包括土地处理法、物理化学法和生物处理法。土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成分，通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化；物化法主要有活性炭吸附、化学混凝沉淀、离子交换、反渗透、电渗析等多种方法，在COD为2000～4000mg/L时，物理化学法的COD去除率可达50～87％。与生物处理相比，物理化学法不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD/COD比值较低、可生化性较差的垃圾渗滤液，有较好的处理效果。但是物理化学方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理。而生物法处理垃圾渗滤液由于其运行费用相对较低、处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染，因而被世界各国广泛采用。近年来，各种垃圾渗滤液生物处理技术不断涌现出来，如厌氧/好氧结合的工艺，对垃圾渗滤液处理取得了较好的效果。
但是随着垃圾填埋场年龄的增长，所产生的渗滤液浓度越来越高，且较难处理，即使采用厌氧/好氧生物处理工艺也难以达到排放标准。另外，由于垃圾渗滤液水质与一般污水相比有较大差异，且不稳定，所以常规的生物处理技术难以满足达标的要求。目前，最常用的深度处理方法是膜法处理，如超滤膜、反渗透膜等，但膜法处理工艺一次性投资大，膜运行费用高，需要定期清洗，而且膜的使用寿命较短。为了有效处理这种难降解、有毒性的污染物，同时解决了膜法处理的不足，应该研究新型生物处理技术，并与其他物化技术结合起来运用。例如将生物处理与化学氧化技术(臭氧氧化、Fenton氧化)结合，以提高污染物的去除效果，降低其对环境的危害。
公开日为2008年3月26日，专利申请号为200710120846.9，名称为城市生活垃圾渗滤液厌氧-好氧-膜处理工艺，所公开的方法是：第一步，两级UASB厌氧处理，可以使COD去除率达到80％～90％，氮氧化物浓度降到20mg/L；第二步，G-BAF好氧处理，去除氨氮，同时去除一部分总氮和余下的有机物；第三步，混凝沉淀处理，去除硫及50％～60％余下的有机物，保证纳滤膜的水质；第四步，纳滤膜处理，可去除余下的有机物、氨氮和各种盐类。这份文件所公开的实施例不够明确，没有具体的说明纳滤系统的控制条件。而且，膜过滤法一次性投资较大，所产生的浓液处理很困难。目前一般采用回灌的方式处理，但这会造成盐分的积累，从而导致垃圾渗滤液更难处理。
公开日为2008年7月9日，专利申请号为200810025840.8，名称为废纸造纸废水中持久性有机污染物的碳源协同代谢生物处理方法，所公开的方法是：
(1)在配水池内添加浓度为8～12g/L葡萄糖溶液，浓度为80～120mg/L苯酚溶液和浓度为99.5％的甲醇作为共代谢碳源，使废止造纸废水与碳源充分混合后，进入水解好氧共代谢反应池；
(2)在水解/好氧共代谢反应池进行水解/好氧共代谢反应，通过水解-好氧的手段，驯化的微生物在缺氧与好氧条件下依靠外界碳源利用难降解有机物，进入接触氧化共代谢反应池；
(3)在接触氧化共代谢反应池内添加浓度为8～12g/L葡萄糖溶液作为共代谢碳源进行接触氧化共代谢反应，微生物在葡萄糖共代谢条件下彻底降解剩余的难降解有机物或其转化产物；
(4)废水由接触氧化共代谢反应池出来后，进入二沉池或回用，混合液中比较大的悬浮物沉降到池底污泥斗中。
这份公开文件中的工艺对难降解废水采用共代谢方法处理。但是所用共代谢碳源种类较多，且用量较大。既增加了能耗，一定程度上又会对废水中有机物的降解过程产生竞争性抑制，经济上不合理。苯酚和甲醇均为有毒物质，且所用共代谢碳源种类较多，在使用过程中工艺控制操作困难，对加药系统要求很高，工程上实现困难。
公开日为2008年10月1日，专利申请号为200810045126.5，名称为一种循环式准好氧垃圾渗滤液处理方法，所公开的方法是：将Cl-含量较高的循环式准好氧垃圾渗滤液送入装有功能阳极的电解槽中进行电解，利用功能阳极上过渡金属对渗滤液中有机物分子的活化作用以及对渗滤液中Cl-氧化的催化作用，使渗滤液中有机物能在直接氧化和OH-、ClO-等氧化剂的降解氧化作用下迅速降解去除；重金属离子则在阴极上电沉积或形成氢氧化物沉淀被取出或被回收。垃圾渗滤液在电解槽内处理一定时间后，从出水口排除。该公开文件采用电解的方法处理垃圾渗滤液，首先是电耗较大，其次是电解槽造价较高，不宜处理水量较大的垃圾渗滤液，应用范围受到限制。
【发明内容】
本发明的目的是针对以上所述现有生活垃圾填埋场渗滤液处理技术存在不足，提供工艺构成简单，运行管理方便且投资较少地，在序批式生物膜反应器中采用共代谢的运行方式来处理高电导、难降解污水的一种深度处理垃圾渗滤液的方法。
本发明的技术方案是这样实现的，一种深度处理垃圾渗滤液的方法，其包括的步骤如下：
(1)先将垃圾渗滤液进行前期处理，可以采用常规生物与物化方法处理，使处理后的垃圾渗滤液中的氨氮、总氮等指标已经达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)排放标准，CODCr在150-250mg/L之间。
(2)在序批式生物膜反应器中投加种泥，驯化挂膜。种泥可以是污水厂的回流污泥。驯化挂膜的方法是：投加种泥于序批式生物膜反应器中，再加入生活污水，以20-50L/h的小气量闷曝16-24h，以恢复污泥活性；当检测到COD降低到100mg/L以下时，把水排空；开始第一个驯化周期，投加前期处理后的垃圾渗滤液与营养物质的混合液，维持总COD在250～350mg/l，为了满足微生物生长的需要，按前期处理后的垃圾渗滤液的BOD∶N∶P＝100∶5∶1的比例投加尿素和磷酸二氢钾；当出水COD达到100mg/L以下，并且比较稳定后，进入下一个驯化周期；下一个驯化周期步骤与前一个驯化周期步骤相同，仅是垃圾渗滤液COD的比例按20％、40％、60％递增，每个驯化周期的时间为一周左右，一个驯化过程需要经过三或四个驯化周期。
(3)往序批式生物膜反应器中引入营养物质作为共代谢基质，供给微生物进行营养代谢，以恢复生物膜的活性及维持一定的生物量，保障微生物在系统中的共代谢活性及处理效果。即把营养物质与前处理过的垃圾渗滤液混合，搅拌均匀后，加入到序批式生物膜反应器中，同时进行曝气。
(4)停止曝气后出水：由于填料及生物膜的截留、吸附作用，污泥很快沉降，出水COD保持在100mg/L以下，出水水质达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889-2008)一级排放标准。
所述的营养物质可以为葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液。餐厨垃圾研磨液含有以淀粉类、动物脂肪类等有机物质为主要成分，具有含水率高、油脂、易腐发酵发臭等特点。制备方法：取餐厨垃圾与研钵中，可以按照10-30g餐厨垃圾中加入50-150mL水的比例研磨后取上部浊液，即为餐厨垃圾研磨液。
所述的葡萄糖的添加量为：垃圾渗滤液∶葡萄糖＝1-3∶1的COD组成比例。
所述的餐厨垃圾研磨液的添加量为：垃圾渗滤液∶餐厨垃圾研磨液＝2-4∶1的的COD组成比例。
所述的步骤(3)中运行方法为：进水5-10min，曝气8-12h，静沉15-30min，排水5-10min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)本发明在SBR反应器中加装组合填料构成序批式生物膜反应器，活性污泥大部分以生物膜形式附着在载体表面，生物相复杂，生物链较长，形成的生态系统较为稳定，因此序批式生物膜反应器对进水COD负荷具有更强的抗冲击能力。运行时投加葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液作为共代谢碳源，来实现垃圾渗滤液中难降解有机物的高效共代谢降解，具有效率高，经济可行，便于工业化的特点。(2)发明作为常规生物+物化处理的后续处理工艺，能够稳定运行，并保持出水COD在100mg/L以下，出水水质达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)一级排放标准。这套工艺可以取代现行的生物+膜处理工艺，同时解决了膜过滤法处理工艺所带来的投资大、运行费用高、产生的浓缩液与药剂清洗废液难以处理，产生二次污染的问题。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明一种深度处理垃圾渗滤液的方法作进一步的详述：
技术原理说明
共代谢是关键酶非特异性降解生长基质和污染物的过程，一般认为关键酶是在生长基质的诱导下产生并保持一定活性的，并通过生长基质的代谢获得共代谢所需要的能量。在序批式生物膜反应器内加入生长基质进行共代谢，目的是恢复生物膜的活性及维持一定的生物量，因为污染物或其中间代谢产物可能会引起微生物的毒性反应，同时使关键酶失去活性。但是在生长基质存在的条件下，微生物具有自我修复的能力，关键酶活性也会很快恢复，所以这样可保障在序批式生物膜反应器中微生物共代谢活性。研究表明：当生物膜达到一定的厚度，生长基质的利用速率将明显降低，这样有利于延长生长基质对关键酶活性维持作用，同时还可以降低生长基质与目标污染物之间的竞争作用，提高膜反应器内关键酶降解目标污染物的效率。
序批式生物膜反应器(Sequencing Batch Biofilm Reactor，SBBR)是一种复合式生物膜反应器，它是在序批式活性污泥反应器内装填不同的填料，如投加活性炭使污泥颗粒化或安装填料使活性污泥在填料上形成生物膜，从而将生物膜法与活性污泥法有机结合的一种新型水处理工艺。
一种深度处理垃圾渗滤液的方法，其包括的步骤如下：
(1)先将垃圾渗滤液进行前期处理，可以采用常规生物与物化方法处理，使处理后的垃圾渗滤液中的氨氮、总氮等指标已经达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)一级排放标准，CODCr在150-250mg/L之间。
(2)在序批式生物膜反应器中投加种泥，种泥来源于污水厂回流污泥，驯化挂膜。驯化挂膜的方法是：投加种泥于序批式生物膜反应器中，再加入生活污水，以20-50L/h的小气量闷曝16-24h，以恢复污泥活性；当检测到COD降低到100mg/L以下时，把水排空；开始第一个驯化周期，投加垃圾渗滤液与营养物质(葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液)混合液，维持总COD在250～350mg/l，为了满足微生物生长的需要，按(BOD∶N∶P＝100∶5∶1)的比例投加尿素和磷酸二氢钾；当出水COD达到100mg/L以下，并且比较稳定后，进入下一个驯化周期；下一个驯化周期步骤与前一个驯化周期步骤相同，仅是垃圾渗滤液COD的比例按20％、40％、60％递增，每个驯化周期的时间为一周左右，一个驯化过程需要经过三或四个驯化周期。
(3)往序批式生物膜反应器中引入营养物质作为共代谢基质，供给微生物进行营养代谢，以恢复生物膜的活性及维持一定的生物量，保障微生物在系统中的共代谢活性及处理效果。即把营养物质与前处理过的垃圾渗滤液混合，搅拌均匀后，加入到序批式生物膜反应器中，同时进行曝气。所述的营养物质可以为葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液。其中葡萄糖的添加量为：垃圾渗滤液∶葡萄糖＝1-3∶1的COD组成比例；餐厨垃圾研磨液的添加量为：垃圾渗滤液∶餐厨垃圾研磨液＝2-4∶1的COD组成比例。所述的营养物质可以为葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液。餐厨垃圾研磨液含有以淀粉类、动物脂肪类等有机物质为主要成分，具有含水率高、油脂、易腐发酵发臭等特点。制备方法：取餐厨垃圾与研钵中，可以按照10-30g餐厨垃圾中加入50-150mL水的比例研磨后取上部浊液，即为餐厨垃圾研磨液。餐厨垃圾研磨液可以按照20g餐厨垃圾中加入100mL水的比例研磨后取上部浊液。运行方法为：进水5-10min，曝气8-12h，静沉15-30min，排水5-10min。
(4)停止曝气后出水：由于填料及生物膜的截留、吸附作用，污泥很快沉降，出水COD保持在100mg/L以下，出水水质达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)一级排放标准。
实施例1：葡萄糖作为共代谢基质
(1)先将垃圾渗滤液进行前期处理.
(2)在序批式生物膜反应器中投加种泥驯化挂膜。种泥来源于污水厂回流污泥。驯化挂膜的方法是，按照下列比例：投加1.5L的种泥于容积为3L序批式生物膜反应器中，再加入1L生活污水，以30L/h的小气量闷曝24h，以恢复污泥活性；当检测到COD降低到100mg/L以下时，把水排空；开始第一个驯化周期：投加垃圾渗滤液与营养物质(葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液)混合液，维持总COD在250～350mg/l，为了满足微生物生长的需要，按BOD∶N∶P＝100∶5∶1的比例投加尿素和磷酸二氢钾；检测出水COD达到100mg/L以下，并且稳定后，进入下一个驯化周期；下一个驯化周期步骤与前一个驯化周期步骤相同，垃圾渗滤液的比例按COD20％、40％、60％递增，每个驯化周期的时间为一周，整个驯化过程共进行三个驯化周期。
(3)挂膜驯化试验完成后，采用共代谢方式运行，首先按照垃圾渗滤液∶葡萄糖＝2∶1的COD组成比例，向经过前处理的垃圾渗滤液中加入共代谢基质，搅拌均匀后，加入到序批式生物膜反应器中(容积为3L)，同时进行曝气。工艺条件和工艺参数：采用间歇运行方式，进水5min，曝气8h，静沉20min，排水5min。
(4)停止曝气后出水。
本实施例试验数据如下：
实施例2：餐厨垃圾作为共代谢基质
(1)先将垃圾渗滤液进行前期处理.
(2)在序批式生物膜反应器中投加种泥驯化挂膜，种泥来源于污水厂回流污泥。驯化挂膜的方法是，按照下列比例，投加1.5L的种泥于容积为3L序批式生物膜反应器中，再加入1L生活污水，小气量(30L/h)闷曝24h，以恢复污泥活性。检测到COD降低到100mg/L以下，把水排空。开始投加垃圾渗滤液与营养物质(葡萄糖或者餐厨垃圾研磨液)的混合液，维持总COD在250～350mg/l，为了满足微生物生长的需要，按(BOD∶N∶P＝100∶5∶1)的比例投加尿素和磷酸二氢钾。当出水COD达到100mg/L以下，并且稳定后，进入下一个驯化周期；下一个驯化周期步骤与前一个驯化周期步骤相同，仅是垃圾渗滤液的比例按COD20％、40％、60％递增，每个驯化周期的时间为一周，一个驯化过程通过三个驯化周期实现。
(3)挂膜驯化完成后，采用共代谢方式运行，首先按照垃圾渗滤液∶餐厨垃圾研磨液＝2∶1的COD组成比例向经过前处理的垃圾渗滤液中加入共代谢基质，搅拌均匀后，加入到序批式生物膜反应器中(容积为3L)，同时进行曝气。工艺条件和工艺参数：采用间歇运行方式，进水5min，曝气8h，静沉20min，排水5min。
(4)停止曝气后出水.
本实施例试验数据如下：