一种垃圾渗滤液、浓缩液高效生物分解及蒸腾生物床处理系统

2017-11-20孙国庆

西部论丛 2017年7期

关键词：环保

孙国庆

摘要：作者经过与日本、以色列等环保学、材料学、土壤学等相关专家交流，研究开发了有机类污水特别是高浓度有机污水的生态处理技术——高效生物分解及蒸腾生物床处理系统本处理系统。采用纳米量子材料、高效生物酶、制作多层次高效生物反应床，通过该高效生物床系统，快速分解垃圾渗滤液、浓缩液中的高浓度有机物、难以降解成分和氨氮等污染物质，同时垃圾渗滤液、浓缩液中的水分得到了蒸腾蒸发，实现了渗滤液、浓缩液污染物的“最低程度的减量排放”——“零排放”，是彻底解决垃圾渗滤液、浓缩液的处理系统，是垃圾渗滤液、浓缩液的生态环保型处理方式。

关键词：垃圾渗滤液；高效生物分解；蒸腾生物床；环保；处理系统

一、国内外垃圾渗滤液、浓缩液处理现状及技术背景

垃圾渗液是一种成分复杂的高浓度有机废水，一般来说，其pH值在4-9之间，COD在2000-62000mg/L范围内，BOD5从60-45000mg/L，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。其水质复杂，危害性大。垃圾渗滤液中主要有机污染物63种，可信度在60%以上的有34种。其中，烷烯烃6种，羧酸类19种，酯类5种，醇、酚类10种，醛、酮类10种，酰胺类7种，芳烃类1种，致癌物1种，促癌物、辅致癌物4种，致突变物1种，被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有6种。垃圾填埋场渗滤液对周围地下水和地表水均会造成严重的环境污染，成为环境的巨大威胁。经过近十几年的努力，我国已经建成了数百座垃圾渗滤液处理项目，但大多数仍存在许多问题。

1.传统渗滤液处理技术面临的主要问题

传统的渗滤液处理技术基本都是生化处理及膜过滤系统国内可被利用的、能稳定满足排放标准的深度处理技术目前也只有膜技术一种。膜技术产生大量难以处理的浓缩液，同时膜污染也是难题之一，这些问题一直困扰着固废行业从业者。渗滤液处理成为目前世界上较为棘手的科学难题之一。

当前技术存在主要问题是：脱氮难度大、能耗巨大（高的电耗带来的是高昂的运行成本，财政压力巨大，二次污染重）、膜经常堵塞、设备腐蚀严重。产生大量的浓缩液、污泥、臭气等。膜法处理实际是“污染物的转移”，产生大量浓缩液。不是生物分解净化处理。浓缩液处理难度大、成本极高。膜污染今后难以估量，使用过的污染过的膜（含有大量有机物、盐分和重金属）数量庞大，膜处置和二次污染问题需要解决，膜本身的高分子成分也是污染物，在过滤污水的过程中不可避免会大量溶于水中，污染周围土壤和水源，塑料分子大量进入人类食物链造成重大疾病。所谓“达标排放”。依照我们现行的排放标准，处理后的水中依然会有大量有机物、毒害物质和重金属等无法彻底去除，随着每日大量排放的处理水进入土壤、水环境等，会持续污染我们的生存环境。

2.传统浓缩液处理技术面临的主要问题

膜处理技术必然产生大量的浓缩液，同时膜污染也是难题之一，这些问题一直困扰着固废行业从业者。

膜浓缩液有机污染物、无机盐和金属离子浓度更高，且生化性较差，若处置不当会造成更严重的二次污染。国内外膜浓缩液典型处理工艺为回灌（会造成系统瘫痪）、蒸发（能耗巨大、腐蚀结垢严重无法运行）、“预处理+高级氧化+深度处理”、焚烧（变为气体污染危害更大）等，也都存在难以正常持续运行、二次污染等难题。实践证明浓缩液回灌填埋场、蒸发以及焚烧等处理方法都是污染物的转移，无法彻底治理。

二、无动力“零排放”生态降解蒸腾生物床技术是解决垃圾渗滤液、浓缩液处理的最佳生态途径

经过多年与日本、以色列等海内外专家交流，利用新材料、新工艺研发出无动力零排放量子生物分解---蒸腾生物床处理技术，无需能耗、无需化学制剂、无需膜过滤，无噪音、无污泥、无二次污染，是解决垃圾渗滤液、浓缩液的绿色生态环保型处理方式和最佳处理途径和手段。对高浓度有机类废水（含难以降解的有机类废水）的处理实现了革新性突破。改变了以往高能耗、高污染的“只是污染物的转移”的膜和设备蒸发、焚烧等技术，是彻底解决垃圾渗滤液、浓缩液的处理系统，是人类回归自然的生态处理系统。

（一）根据实际处理需要我们设置系统构造如下：

1.设置量子级高效纳米生物过滤反应装置

对渗滤液、浓缩液污水进行厌氧性处理和精密生物过滤，采用特制的高效纳米量子级生物过滤反应器（内含量子级生物促進材料、过滤材料、缓释型生物聚合体等），有效地促进颗粒物、油脂、重金属等的快速沉淀、吸附和分解，去除原液中的重金属等，激活原液中原有微生物、细菌活力，逐步培育和缓释添入新的微生物细菌群体，进入生物床系统。

2.生物床内部精密过滤装置

污水经前期量子纳米生物过滤反应装置进入生物床内部精密滤水布水装置，由特制滤水管道和特制黑色量子纤维膜进一步精密过滤，均匀渗透浸润到生物床系统内部。同时该特制的装置中的量子纤维起到生物活化、水分通道、过滤分解等作用。

3.高效生物分解和蒸腾蒸发床体装置

该生物床主要采用透气透水率良好的数种复合材料作为载体，按照一定比例均匀加入纳米生物促进材料和高效生物酶、生物菌等。渗滤液、浓缩液中的有机污染物、难以降解成分等在生物床系统纳米量子技术和高效生物酶、高效生物菌群生态链等复合技术的作用下，得到快速的生物分解。

生物床体厚度、面积、体积根据水量、浓度、地区气候条件等进行设计。将普通土壤去除，底部做防渗处理后，填充载体，或者在平地上进行铺设施工。

（二）技术原理

1.设置高效量子级生物反应过滤装置。有效添加高效生物缓释载体和过滤材料，一定程度去除有害物质和杂质等，必要时采用高效絮凝剂等进行前期处理。

2.在生物床载体内载入特制的量子级生物活性材料、生物酶等，迅速提高微生物、细菌等活性3-5倍，如材料中发出的400-450微米光波可以促进和迅速增强光合细菌以及原生各类菌体的能量，光合细菌等加强了对臭味物质、有机物质的快速分解作用。添加特制的高效混合生物酶制剂RCT-100（内含200余种高效生物酶）、高效HE-9微生物细菌制剂（内含300余种细菌微生物）。特别加入了特别培养的分解型红细菌和绿细菌等特效菌体，使得微生物在死亡后也能得到有效分解，实现生物床内部生物生态链的搭桥，使得生物床体永远不会堵塞。根据研究记载，生物酶可以激活催化生物反应最大达十的十七次方。在酶制剂、菌体制剂中载入纳米技术，可以加速有机物等污染物质的彻底分解。由此才能保证该生物床能够彻底分解污染物质，不堵塞、不板结，可以持续使用数十年。

3.该生物床体中，下半部分是厌氧分解，大部分有机物被

有效地氨化成氨氮，完全溶解在水中，在上半部分为好氧反应，水分子携带氨氮分子在生物床体中沿着黑色量子纤维膜向上毛细浸润和蒸发，与生物床材料缝隙中的空气接触，发生氧化作用，在脱氮菌的作用下氨氮分解成氮气、二氧化碳和水排放。该系统是高效生物厌氧、好氧分解装置，也是水分的高效生态负压蒸腾蒸发装置。

4.上部部种植各类花草及各类作物，植物会吸收利用部分

水分和有机物氨氮等，污水变为植物的营养液得到再次利用，同时上部种植的植物的叶面也会大量传递蒸发水分，增加发和蒸腾，会起到调节气候、美化和净化空气的作用。在上部没有植被的情况下，一样可以长期发挥有效的分解和蒸腾蒸发。

5.重金属等有害物质在生物床系统中被吸附、吸收和生物消化、被生物床上部的植物吸收等，不会向环境排放，生物床数十年后与垃圾山一同处置即可。

6.在系统中，自然界本有的微生物细菌以及后续添加的生物菌、好氧菌、厌氧菌等都得到充分的激活和充能，使得有机物能被彻底分解，高效分解型细菌与酶的载入使得生物床的生物链得到完整和强化，实现了微生物-细菌-微生物-细菌的闭路循环，即便是死亡的微生物也能够被细菌彻底分解，细菌又可以作为微生物的食物。使得生物链得到搭建和强化。有机污染物、氨氮等被强化了的微生物、细菌彻底分解和植物吸收，不对外排放，水分在特殊负压工艺作用下蒸腾蒸发和被植物吸收利用。整个系统是无任何二次污染、完全无需担心污染环境的生态型的“零排放”系统。

（三）该生物床系统的维护和运行（见图1）

1.根据污水浓度和处理情况，后期定期添加高效分解纳米材料和高效生物酶制剂等，定期更新前端納米反应材料和过滤材料等。

2.由于垃圾渗滤液、浓缩液是高盐类废水，在生物床预留

设置洗盐装置，定期淡水洗刷出盐分，使得床体内盐分保持在一定水平，生物床体不板结。

3.应对阴雨天气，系统前端或者后端可以设置储水调节池（大部分垃圾处置中心都已经有大的储存调节池），阴雨天蒸腾蒸发不了的污水暂时储存停放，可以在天晴时，继续进入生物床分解、加大和加快蒸腾蒸发。

图1 生物床系统

（四）系统的优势

1.无需电力能耗、无需机械设备、无需化学制剂。

2.可永久使用。部分耗材、菌剂定时更新、添加。

3.水分完全空气蒸腾蒸发和植物吸收。无处理后的水放流排放、不堵塞、无外溢。无需进行排水检测和监控。

4.污染物会被微生物菌彻底分解，一部分可被植物吸收利用。（特殊的工艺构造、纳米制剂及高效酶等作用）

5.无噪音、臭味、蚊蝇、污泥等产生。