一種垃圾滲濾液、濃縮液高效生物分解及蒸騰生物床處理系統(tǒng)

孫國慶

摘 要：作者經(jīng)過與日本、以色列等環(huán)保學(xué)、材料學(xué)、土壤學(xué)等相關(guān)專家交流，研究開發(fā)了有機類污水特別是高濃度有機污水的生態(tài)處理技術(shù)——高效生物分解及蒸騰生物床處理系統(tǒng)本處理系統(tǒng)。采用納米量子材料、高效生物酶、制作多層次高效生物反應(yīng)床，通過該高效生物床系統(tǒng)，快速分解垃圾滲濾液、濃縮液中的高濃度有機物、難以降解成分和氨氮等污染物質(zhì)，同時垃圾滲濾液、濃縮液中的水分得到了蒸騰蒸發(fā)，實現(xiàn)了滲濾液、濃縮液污染物的“最低程度的減量排放”——“零排放”，是徹底解決垃圾滲濾液、濃縮液的處理系統(tǒng)，是垃圾滲濾液、濃縮液的生態(tài)環(huán)保型處理方式。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；高效生物分解；蒸騰生物床；環(huán)保；處理系統(tǒng)

一、國內(nèi)外垃圾滲濾液、濃縮液處理現(xiàn)狀及技術(shù)背景

垃圾滲液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，一般來說，其pH值在4-9之間，COD在2000-62000mg/L范圍內(nèi)，BOD5從60-45000mg/L，重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。其水質(zhì)復(fù)雜，危害性大。垃圾滲濾液中主要有機污染物63種，可信度在60%以上的有34種。其中，烷烯烴6種，羧酸類19種，酯類5種，醇、酚類10種，醛、酮類10種，酰胺類7種，芳烴類1種，致癌物1種，促癌物、輔致癌物4種，致突變物1種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”的有6種。垃圾填埋場滲濾液對周圍地下水和地表水均會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，成為環(huán)境的巨大威脅。經(jīng)過近十幾年的努力，我國已經(jīng)建成了數(shù)百座垃圾滲濾液處理項目，但大多數(shù)仍存在許多問題。

1.傳統(tǒng)滲濾液處理技術(shù)面臨的主要問題

傳統(tǒng)的滲濾液處理技術(shù)基本都是生化處理及膜過濾系統(tǒng)國內(nèi)可被利用的、能穩(wěn)定滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的深度處理技術(shù)目前也只有膜技術(shù)一種。膜技術(shù)產(chǎn)生大量難以處理的濃縮液，同時膜污染也是難題之一，這些問題一直困擾著固廢行業(yè)從業(yè)者。滲濾液處理成為目前世界上較為棘手的科學(xué)難題之一。

當(dāng)前技術(shù)存在主要問題是：脫氮難度大、能耗巨大（高的電耗帶來的是高昂的運行成本，財政壓力巨大，二次污染重）、膜經(jīng)常堵塞、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。產(chǎn)生大量的濃縮液、污泥、臭氣等。膜法處理實際是“污染物的轉(zhuǎn)移”，產(chǎn)生大量濃縮液。不是生物分解凈化處理。濃縮液處理難度大、成本極高。膜污染今后難以估量，使用過的污染過的膜（含有大量有機物、鹽分和重金屬）數(shù)量龐大，膜處置和二次污染問題需要解決，膜本身的高分子成分也是污染物，在過濾污水的過程中不可避免會大量溶于水中，污染周圍土壤和水源，塑料分子大量進入人類食物鏈造成重大疾病。所謂“達標(biāo)排放”。依照我們現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的水中依然會有大量有機物、毒害物質(zhì)和重金屬等無法徹底去除，隨著每日大量排放的處理水進入土壤、水環(huán)境等，會持續(xù)污染我們的生存環(huán)境。

2.傳統(tǒng)濃縮液處理技術(shù)面臨的主要問題

膜處理技術(shù)必然產(chǎn)生大量的濃縮液，同時膜污染也是難題之一，這些問題一直困擾著固廢行業(yè)從業(yè)者。

膜濃縮液有機污染物、無機鹽和金屬離子濃度更高，且生化性較差，若處置不當(dāng)會造成更嚴(yán)重的二次污染。國內(nèi)外膜濃縮液典型處理工藝為回灌（會造成系統(tǒng)癱瘓）、蒸發(fā)（能耗巨大、腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重?zé)o法運行）、“預(yù)處理+高級氧化+深度處理”、焚燒（變?yōu)闅怏w污染危害更大）等，也都存在難以正常持續(xù)運行、二次污染等難題。實踐證明濃縮液回灌填埋場、蒸發(fā)以及焚燒等處理方法都是污染物的轉(zhuǎn)移，無法徹底治理。

二、無動力“零排放”生態(tài)降解蒸騰生物床技術(shù)是解決垃圾滲濾液、濃縮液處理的最佳生態(tài)途徑

經(jīng)過多年與日本、以色列等海內(nèi)外專家交流，利用新材料、新工藝研發(fā)出無動力零排放量子生物分解---蒸騰生物床處理技術(shù)，無需能耗、無需化學(xué)制劑、無需膜過濾，無噪音、無污泥、無二次污染，是解決垃圾滲濾液、濃縮液的綠色生態(tài)環(huán)保型處理方式和最佳處理途徑和手段。對高濃度有機類廢水（含難以降解的有機類廢水）的處理實現(xiàn)了革新性突破。改變了以往高能耗、高污染的“只是污染物的轉(zhuǎn)移”的膜和設(shè)備蒸發(fā)、焚燒等技術(shù)，是徹底解決垃圾滲濾液、濃縮液的處理系統(tǒng)，是人類回歸自然的生態(tài)處理系統(tǒng)。

（一）根據(jù)實際處理需要我們設(shè)置系統(tǒng)構(gòu)造如下：

1.設(shè)置量子級高效納米生物過濾反應(yīng)裝置

對滲濾液、濃縮液污水進行厭氧性處理和精密生物過濾，采用特制的高效納米量子級生物過濾反應(yīng)器（內(nèi)含量子級生物促進材料、過濾材料、緩釋型生物聚合體等），有效地促進顆粒物、油脂、重金屬等的快速沉淀、吸附和分解，去除原液中的重金屬等，激活原液中原有微生物、細(xì)菌活力，逐步培育和緩釋添入新的微生物細(xì)菌群體，進入生物床系統(tǒng)。

2.生物床內(nèi)部精密過濾裝置

污水經(jīng)前期量子納米生物過濾反應(yīng)裝置進入生物床內(nèi)部精密濾水布水裝置，由特制濾水管道和特制黑色量子纖維膜進一步精密過濾，均勻滲透浸潤到生物床系統(tǒng)內(nèi)部。同時該特制的裝置中的量子纖維起到生物活化、水分通道、過濾分解等作用。

3.高效生物分解和蒸騰蒸發(fā)床體裝置

該生物床主要采用透氣透水率良好的數(shù)種復(fù)合材料作為載體，按照一定比例均勻加入納米生物促進材料和高效生物酶、生物菌等。滲濾液、濃縮液中的有機污染物、難以降解成分等在生物床系統(tǒng)納米量子技術(shù)和高效生物酶、高效生物菌群生態(tài)鏈等復(fù)合技術(shù)的作用下，得到快速的生物分解。

生物床體厚度、面積、體積根據(jù)水量、濃度、地區(qū)氣候條件等進行設(shè)計。將普通土壤去除，底部做防滲處理后，填充載體，或者在平地上進行鋪設(shè)施工。

（二）技術(shù)原理

1.設(shè)置高效量子級生物反應(yīng)過濾裝置。有效添加高效生物緩釋載體和過濾材料，一定程度去除有害物質(zhì)和雜質(zhì)等，必要時采用高效絮凝劑等進行前期處理。

2.在生物床載體內(nèi)載入特制的量子級生物活性材料、生物酶等，迅速提高微生物、細(xì)菌等活性3-5倍，如材料中發(fā)出的400-450微米光波可以促進和迅速增強光合細(xì)菌以及原生各類菌體的能量，光合細(xì)菌等加強了對臭味物質(zhì)、有機物質(zhì)的快速分解作用。添加特制的高效混合生物酶制劑RCT-100（內(nèi)含200余種高效生物酶）、高效HE-9微生物細(xì)菌制劑（內(nèi)含300余種細(xì)菌微生物）。特別加入了特別培養(yǎng)的分解型紅細(xì)菌和綠細(xì)菌等特效菌體，使得微生物在死亡后也能得到有效分解，實現(xiàn)生物床內(nèi)部生物生態(tài)鏈的搭橋，使得生物床體永遠不會堵塞。根據(jù)研究記載，生物酶可以激活催化生物反應(yīng)最大達十的十七次方。在酶制劑、菌體制劑中載入納米技術(shù)，可以加速有機物等污染物質(zhì)的徹底分解。由此才能保證該生物床能夠徹底分解污染物質(zhì)，不堵塞、不板結(jié)，可以持續(xù)使用數(shù)十年。

3.該生物床體中，下半部分是厭氧分解，大部分有機物被

有效地氨化成氨氮，完全溶解在水中，在上半部分為好氧反應(yīng)，水分子攜帶氨氮分子在生物床體中沿著黑色量子纖維膜向上毛細(xì)浸潤和蒸發(fā)，與生物床材料縫隙中的空氣接觸，發(fā)生氧化作用，在脫氮菌的作用下氨氮分解成氮氣、二氧化碳和水排放。該系統(tǒng)是高效生物厭氧、好氧分解裝置，也是水分的高效生態(tài)負(fù)壓蒸騰蒸發(fā)裝置。

4.上部部種植各類花草及各類作物，植物會吸收利用部分

水分和有機物氨氮等，污水變?yōu)橹参锏臓I養(yǎng)液得到再次利用，同時上部種植的植物的葉面也會大量傳遞蒸發(fā)水分，增加發(fā)和蒸騰，會起到調(diào)節(jié)氣候、美化和凈化空氣的作用。在上部沒有植被的情況下，一樣可以長期發(fā)揮有效的分解和蒸騰蒸發(fā)。

5.重金屬等有害物質(zhì)在生物床系統(tǒng)中被吸附、吸收和生物消化、被生物床上部的植物吸收等，不會向環(huán)境排放，生物床數(shù)十年后與垃圾山一同處置即可。

6.在系統(tǒng)中，自然界本有的微生物細(xì)菌以及后續(xù)添加的生物菌、好氧菌、厭氧菌等都得到充分的激活和充能，使得有機物能被徹底分解，高效分解型細(xì)菌與酶的載入使得生物床的生物鏈得到完整和強化，實現(xiàn)了微生物-細(xì)菌-微生物-細(xì)菌的閉路循環(huán)，即便是死亡的微生物也能夠被細(xì)菌徹底分解，細(xì)菌又可以作為微生物的食物。使得生物鏈得到搭建和強化。有機污染物、氨氮等被強化了的微生物、細(xì)菌徹底分解和植物吸收，不對外排放，水分在特殊負(fù)壓工藝作用下蒸騰蒸發(fā)和被植物吸收利用。整個系統(tǒng)是無任何二次污染、完全無需擔(dān)心污染環(huán)境的生態(tài)型的“零排放”系統(tǒng)。

（三）該生物床系統(tǒng)的維護和運行（見圖1）

1.根據(jù)污水濃度和處理情況，后期定期添加高效分解納米材料和高效生物酶制劑等，定期更新前端納米反應(yīng)材料和過濾材料等。

2.由于垃圾滲濾液、濃縮液是高鹽類廢水，在生物床預(yù)留

設(shè)置洗鹽裝置，定期淡水洗刷出鹽分，使得床體內(nèi)鹽分保持在一定水平，生物床體不板結(jié)。

3.應(yīng)對陰雨天氣，系統(tǒng)前端或者后端可以設(shè)置儲水調(diào)節(jié)池（大部分垃圾處置中心都已經(jīng)有大的儲存調(diào)節(jié)池），陰雨天蒸騰蒸發(fā)不了的污水暫時儲存停放，可以在天晴時，繼續(xù)進入生物床分解、加大和加快蒸騰蒸發(fā)。

圖1 生物床系統(tǒng)

（四）系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.無需電力能耗、無需機械設(shè)備、無需化學(xué)制劑。

2.可永久使用。部分耗材、菌劑定時更新、添加。

3.水分完全空氣蒸騰蒸發(fā)和植物吸收。無處理后的水放流排放、不堵塞、無外溢。無需進行排水檢測和監(jiān)控。

4.污染物會被微生物菌徹底分解，一部分可被植物吸收利用。（特殊的工藝構(gòu)造、納米制劑及高效酶等作用）

5.無噪音、臭味、蚊蠅、污泥等產(chǎn)生。

6.病原菌和大腸菌等有害菌殺滅效果好。

7.結(jié)合綠化不占地（零占地項目），綠化美化環(huán)境。

8.根據(jù)需要進行種植，可以種植為耐鹽、喜肥等作物。污水變?yōu)榫G色植物營養(yǎng)液，產(chǎn)生氧氣負(fù)離子，變廢為寶。

目前濟南市生活廢棄物處理中心已經(jīng)很好的應(yīng)用實施了相關(guān)垃圾濃縮液處理系統(tǒng)，圖2為日處理200噸納米生物床施工現(xiàn)場。

圖2 濟南市生活廢棄物處理中心日處理200噸納米

生物床施工現(xiàn)場圖

參考文獻：

[1].張珺蓉，應(yīng)潤兵.垃圾滲濾液濃縮液資源化技術(shù)研究[J].廣東化工，2016，43（14）：177-178