一種微生物絮凝劑、復(fù)配絮凝體系及其制備和應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垃圾滲濾液的處理方法，具體涉及一種微生物絮凝劑、復(fù)配絮凝體系及其制備和在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)城市固體廢棄物年產(chǎn)生量達(dá)到1.4億噸以上，其中90%以上的城市固體廢棄物采用衛(wèi)生填埋的方式進(jìn)行處理處置。衛(wèi)生填埋過(guò)程中，由于發(fā)酵和降水的淋濾、地表水和地下水浸泡而濾出的污水，稱之為垃圾滲濾液。通常來(lái)說(shuō)，垃圾滲濾液中含有高濃度的C0D、氨氮、腐植酸(HA)、濁度，可生化性能差、成分較為復(fù)雜，易造成嚴(yán)重的土壤污染、地表水和地下水污染。由此可見(jiàn)，垃圾滲濾液的有效處理己成為城市環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問(wèn)題之一。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外垃圾滲濾液處理工藝大都是基于其它廢水處理原理和工藝轉(zhuǎn)化而來(lái)的，主要有生物處理技術(shù)、物化處理技術(shù)和人工濕地系統(tǒng)。生物處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，但是對(duì)于使用年限較長(zhǎng)的填埋場(chǎng)垃圾滲濾液(晚期垃圾滲濾液，C0D含量高達(dá)5000mg/L以上)，高濃度的污染物質(zhì)會(huì)增加生化處理系統(tǒng)的負(fù)荷，使得微生物營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，游離氨也會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，從而影響生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定有效的運(yùn)行。物化處理技術(shù)受垃圾滲濾液水質(zhì)影響較小，適用于可生化性較差的晚期垃圾滲濾液，例如反滲透技術(shù)，但是反滲透膜容易堵塞，膜通量降低很快，需要即時(shí)更換，投資運(yùn)行成本較高，因此，物化處理技術(shù)通常作為深度處理，與生物處理技術(shù)相結(jié)合。人工濕地系統(tǒng)主要是利用土壤的截留、吸附和過(guò)濾作用對(duì)滲濾液中較大的顆粒物質(zhì)進(jìn)行去除，并利用特征植物和土壤中的各種微生物吸收和降解滲濾液中有機(jī)物，只適合于土地廣闊的地區(qū)。隨著國(guó)家對(duì)垃圾污染控制標(biāo)準(zhǔn)的提高，單一采用某種方法處理垃圾滲濾液越來(lái)越難以達(dá)到排放要求，組合工藝的選擇已經(jīng)成為垃圾滲濾液處理的必然趨勢(shì)。然而，現(xiàn)有垃圾滲濾液處理組合工藝仍存在處理成本高、處理效率低、穩(wěn)定性差等劣勢(shì)，阻礙著垃圾滲濾液處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種垃圾滲濾液的處理方法，具體而言，構(gòu)建以微生物絮凝劑與聚合硫酸鐵為主體的復(fù)配絮凝體系，預(yù)處理垃圾滲濾液，并構(gòu)建一種復(fù)配處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最后采用生物脫氮系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。
[0005]本發(fā)明的垃圾滲濾液的處理方法，包括以下步驟:
[0006]1.制備微生物絮凝劑:
[0007](1)制備微生物絮凝劑的菌株選定為多粘芽孢桿菌和紅球菌中的至少一種；
[0008](2)發(fā)酵培養(yǎng)基的制備:選用農(nóng)作物秸桿的酸解產(chǎn)物作為發(fā)酵培養(yǎng)基；具體而言，將農(nóng)作物秸桿與重量百分比濃度1.3?1.5%的稀硫酸以固液比1:5?1:10混合，在100?120°C條件下反應(yīng)60?120min后，通過(guò)離心手段收集上清液，上清液與堿性物質(zhì)混合以調(diào)節(jié)pH值為6.5?8.5，再次通過(guò)離心手段收集上清液，即為發(fā)酵培養(yǎng)基；
[0009](3)發(fā)酵液的制備:將菌株接種于種子培養(yǎng)基，于120?150rpm、25?35°C條件下培養(yǎng)12?24h，得到種子液；將種子液按體積百分比0.5?1%比例接種于上述發(fā)酵培養(yǎng)基，按照如下分段補(bǔ)充物料的發(fā)酵培養(yǎng)方式發(fā)酵，得到發(fā)酵液:于120?150rpm、25?35°C條件下，發(fā)酵培養(yǎng)基中添加0.1?0.2g/L MgS04iP 0.1?0.2g/L NaCl，發(fā)酵培養(yǎng)6?12h，之后補(bǔ)充1.0?2.0g/L K2HP0jP 0.5?1.0g/L ΚΗ2Ρ04，繼續(xù)發(fā)酵6?12h，之后補(bǔ)充0.2?0.5g/L酵母粉和0.2?0.5g/L牛肉膏繼續(xù)發(fā)酵12?18h，得到發(fā)酵液；
[0010](4)微生物絮凝劑的提取:發(fā)酵液中加入2?4倍體積蒸餾水稀釋，2000?3000rpm離心10?20min收集上清液，將上清液采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在40?50°C條件下濃縮至0.3?0.5倍體積，濃縮液中加入1?2倍體積的冰浴丙酮，靜置6?12h，4000?5000rpm離心10?20min收集沉淀物，懸于含0.1?0.2% DTT的4°C預(yù)冷丙酮中，-15?-20°C條件下靜置30?50min后，4000?5000rpm離心10?20min收集沉淀物，40?60°C真空干燥得到微生物絮凝劑；所述冰浴丙酮是丙酮中添加重量百分比0.02?0.07%的β -巰基乙醇后，-20°C過(guò)夜制成；所述DTT即二硫蘇糖醇，預(yù)冷丙酮為三氯醋酸與丙酮體積比1:7?1: 9配制。
[0011]2.復(fù)配絮凝體系和復(fù)配技術(shù)的構(gòu)建:
[0012](1)復(fù)配絮凝體系:
[0013]選用上述微生物絮凝劑和聚合硫酸鐵作為復(fù)配絮凝體系，在垃圾滲濾液的預(yù)處理過(guò)程中，聚合硫酸鐵和微生物絮凝劑采用階段性投加的形式，即:在快速攪拌(130?180rpm)階段投加10?20g/L聚合硫酸鐵，快速攪拌2?5min后，進(jìn)行慢速攪拌(60?80rpm)，在慢速攪拌開(kāi)始、開(kāi)始后1?2min、3?4min、5?7min、8?lOmin分別均投加4?6mg/L微生物絮凝劑，慢速攪拌共計(jì)20?30min，靜沉30?60min。
[0014](2)復(fù)配技術(shù):
[0015]以垃圾滲濾液中的C0D、氨氮、HA、濁度的去除為目標(biāo)值，以上述微生物絮凝劑(20?30mg/L)、聚合硫酸鐵(10?20g/L)、垃圾滲濾液pH值(5?9)為變量，將上述復(fù)配絮凝體系應(yīng)用于垃圾滲濾液的預(yù)處理，采用響應(yīng)面分析法，對(duì)預(yù)處理過(guò)程進(jìn)行建模、數(shù)據(jù)分析和最優(yōu)化，在最優(yōu)化條件下，垃圾滲濾液中的C0D、氨氮、HA、濁度的去除率分別可達(dá)到63.8 ?75.7%,55.9 ?73.4%、72.5 ?82.8%、78.3 ?87.9% ；
[0016]3.生物脫氮深度處理
[0017]采用折流溢流式填料生物脫氮反應(yīng)器進(jìn)行深度處理，反應(yīng)器缺氧槽中D0控制在0.1?0.3mg/L左右，好氧槽中D0維持在1?3mg/L，溫度25?30°C，HRT為7?10d，回流比為1:1?1:2，在此條件下，垃圾滲濾液中的C0D、氨氮、HA、濁度的去除率分別可達(dá)到82.4 ?92.5%,79.6 ?90.5%、83.5 ?92.1%、86.7 ?96.2%。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.本發(fā)明以微生物絮凝劑與聚合硫酸鐵構(gòu)建的復(fù)合絮凝體系預(yù)處理垃圾滲濾液，并通過(guò)復(fù)配技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，回避了因垃圾滲濾液可生化性能差、污染物濃度高的水質(zhì)特點(diǎn)，所造成的微生物毒害作用和物化處理技術(shù)成本高昂的技術(shù)缺陷；復(fù)配絮凝技術(shù)大幅度地降低了后續(xù)生物脫氮系統(tǒng)的負(fù)荷，并改善了垃圾滲濾液的可生化性能；
[0020]2.復(fù)配絮凝與生物脫氮系統(tǒng)的組合工藝，大幅度地提高了垃圾滲濾液中的難降解物質(zhì)(以HA為代表)的去除，填補(bǔ)了混凝一絮凝處理垃圾滲濾液的報(bào)道中鮮有難降解有機(jī)物去除研究的空缺；
[0021 ] 3.本發(fā)明以農(nóng)作物秸桿制備微生物絮凝劑，農(nóng)作物秸桿來(lái)源廣泛，價(jià)廉易得，大幅度降低了微生物絮凝劑的制備成本，實(shí)現(xiàn)廢物的綜合利用；
[0022]4.針對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中的菌體特征，采用分段補(bǔ)充物料的發(fā)酵培養(yǎng)方式發(fā)酵，可以減少物料利用量，大幅度縮短發(fā)酵時(shí)間，并提高微生物絮凝劑合成效率；
[0023]5.上述制備得到的微生物絮凝劑對(duì)高嶺土懸浮液有高效的絮凝效果，當(dāng)1.0L高嶺土懸液(4g/L)中投加10mg微生物絮凝劑時(shí)，絮凝率高達(dá)97.8%以上，由此可見(jiàn)，上述微生物絮凝劑的使用可以大幅度降低無(wú)機(jī)和有機(jī)合成高分子絮凝劑使用過(guò)程中易造成的二次環(huán)境污染；
[0024]6.本發(fā)明解決了 COD含量高于5000mg/L的垃圾滲濾液難處理的問(wèn)題，投資及占地面積小，處理周期短。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是一種垃圾滲濾液的復(fù)配絮凝預(yù)處理一生物脫氮處理方法工藝簡(jiǎn)圖。
[0026]圖中，1是垃圾滲濾液池，2是復(fù)配絮凝池，3是沉淀池，31是沉淀污泥，4是生物脫氮系統(tǒng)，41是出氣口，42是出水口，43是曝氣口，44是填料，A表示微生物絮凝劑加入，B表示聚合硫酸鐵加入，C表示廢氣排出，D表示處理水排出，圖中其他各箭頭表示水處理流動(dòng)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]結(jié)合圖1。
[0029]1.制備微生物絮凝劑:
[0030](1)制