一種處理垃圾滲濾液的新型組合工藝

宋應(yīng)民，耿春茂

（中山市環(huán)保實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，廣東 中山528400）

1 垃圾滲濾液分類與特點(diǎn)

城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度難降解有機(jī)廢水。由于其成分復(fù)雜，濃度變化范圍大，處理困難，傳統(tǒng)的生物處理方法雖能取得一定的處理效果，但廢水處理后依然含有大量環(huán)烷烴、羧酸類、酯類以及苯酚類等有害污染物質(zhì)［1］。

依據(jù)填埋時(shí)間將滲濾液分為早期和中晚期，填埋齡在3～5年以內(nèi)的稱為早期滲濾液，其中易生物降解的揮發(fā)性脂肪酸含量較高，一般可占總有機(jī)碳的60%～70%，BOD/COD比值一般在0.4～0.8，氨氮濃度為500～1000mg/L左右。填埋齡超過(guò)5年后，滲濾液易生物降解的有機(jī)物比例會(huì)明顯下降，稱為晚期滲濾液，其BOD/COD比值一般為0.1～0.2，氨氮濃度反而增高。我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)晚期滲濾液的水質(zhì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1［2］。

表1 我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)晚期滲濾液典型的水質(zhì)指標(biāo)

針對(duì)晚期滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)，中山市環(huán)保實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)了一套中試處理系統(tǒng)，利用改良型的聚氨酯與生物酶作為生物膜法的填料，通過(guò)自主研發(fā)的高效硝化菌和反硝化菌，形成含高活性硝化菌和反硝化菌的生物處理膜。同時(shí)利用鐵碳－芬頓氧化技術(shù)降低COD及色度，通過(guò)活性污泥法去除COD，最終使各項(xiàng)出水指標(biāo)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目涉及的生物膜法硝化/反硝化脫氮工藝、活性污泥法去除COD工藝、鐵碳－芬頓氧化工藝在國(guó)內(nèi)外均有良好的研究基礎(chǔ)和應(yīng)用效果［3～6］。通過(guò)羅定市垃圾填埋場(chǎng)晚期滲濾液的現(xiàn)場(chǎng)處理試驗(yàn)，并對(duì)處理系統(tǒng)進(jìn)行改良和工藝改進(jìn)，垃圾滲濾液能夠得到很好的處理，在實(shí)際工程中發(fā)揮良好的作用。

2 材料和方法

2.1 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行條件

試驗(yàn)中所用裝置為本公司設(shè)計(jì)研發(fā)的一套新型組合工藝系統(tǒng)，包括自動(dòng)加藥系統(tǒng)、生化反應(yīng)部分（生物脫氮池、活性污泥反應(yīng)器）、物化反應(yīng)部分（鐵碳－芬頓反應(yīng)池、混凝沉淀池、濾布濾池）等。其中，生物脫氮池采用生物膜法，以改良型的聚氨酯與生物酶作為填料，利用硝化反硝化反應(yīng)進(jìn)行脫氮。活性污泥反應(yīng)器為本公司研發(fā)的一體化生化反應(yīng)器，集好氧沉淀于一體。

整套組合工藝系統(tǒng)均安置在羅定市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站內(nèi)，室內(nèi)運(yùn)行環(huán)境溫度為（25±3）℃，嚴(yán)格控制生化反應(yīng)部分的好氧厭氧環(huán)境及各反應(yīng)器的試驗(yàn)條件。

2.2 藥劑投加及試驗(yàn)用污水

試驗(yàn)安裝了一套自動(dòng)加藥系統(tǒng)，包括酸堿、雙氧水及PAM等。通過(guò)控制酸堿及雙氧水的投加，使鐵碳－芬頓反應(yīng)在酸性條件下與廢水進(jìn)行充分反應(yīng)。通過(guò)控制酸堿及PAM的投加，使混凝沉淀池在中性或堿性條件下對(duì)廢水進(jìn)行固液分離。

試驗(yàn)污水取自羅定市垃圾填埋場(chǎng)晚期滲濾液，其水質(zhì)情況為COD：1590.9～1790.7mg/L，NH3－N：808.1～894.7mg/L，TN：895.9～944.4mg/L。

2.3 污泥接種培菌

接種污泥來(lái)自羅定市第二生活污水處理有限公司的一體化氧化溝工藝剩余污泥。對(duì)于生物脫氮池，污泥預(yù)先通過(guò)培養(yǎng)和馴化，再投加到生物膜處理系統(tǒng)中進(jìn)行掛膜，投加本公司自主研發(fā)的高效硝化菌和反硝化菌，并在廢水中馴化生長(zhǎng)，形成含高活性硝化菌和反硝化菌的生物處理膜；活性污泥反應(yīng)器接種污泥至污泥濃度（MLSS濃度）3.5g/L，并馴化活性污泥，直至污泥轉(zhuǎn)棕黃色時(shí)連續(xù)進(jìn)污水（進(jìn)水量逐步提高），培養(yǎng)過(guò)程中投加本公司研發(fā)的去COD及脫色度的菌種，觀察活性污泥生長(zhǎng)情況，定期檢測(cè)水質(zhì)及污泥鏡檢，直至污泥中微生物已能較好地適應(yīng)污水水質(zhì)。

2.4 水質(zhì)分析方法

COD、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮、pH值的分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》（中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社）［7］。

3 結(jié)果和討論

3.1 生物脫氮反應(yīng)效果

當(dāng)進(jìn)水量為0.5m3/h時(shí)，氨氮和總氮的去除率均超過(guò)98%，隨著水量增大，去除效率也相應(yīng)降低，當(dāng)水量增加到1.2m3/h時(shí)，氨氮和總氮的去除率仍可達(dá)96%以上，出水氨氮降至17mg/L以下，總氮降至31mg/L以下。水量繼續(xù)加大，去除率下降明顯（圖1、2）。

圖1 流量對(duì)氨氮去除率的影響

圖2 流量對(duì)總氮去除率的影響

研究表明，生物膜的硝化速率受COD負(fù)荷變化的影響小，使得生物脫氮池對(duì)COD負(fù)荷的變化具有較強(qiáng)的緩沖能力［3］。

3.2 鐵碳－芬頓反應(yīng)處理效果

將進(jìn)水流量控制在1.0～1.2m3/h，反應(yīng)時(shí)間60min，并向鐵碳－芬頓反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行微曝氣，考察pH值及H2O2濃度的變化對(duì)鐵碳－芬頓反應(yīng)效果的影響。

3.2.1 pH值對(duì)反應(yīng)效果的影響

投加27.5%的雙氧水，投加量為2kg/m3，進(jìn)一步研究pH值對(duì)鐵碳－芬頓反應(yīng)效果的影響。如圖3，pH值為2～4時(shí)，COD去除率達(dá)到80%，大大提高滲濾液的可生物降解性能［8］，為后續(xù)活性污泥法處理滲濾液提供了良好的生化基礎(chǔ)。當(dāng)pH值大于4時(shí)，COD去除率呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。

3.2.2 H2O2濃度對(duì)反應(yīng)效果的影響

將pH值控制在3～4，進(jìn)一步研究H2O2投加量對(duì)鐵碳－芬頓反應(yīng)效果的影響。如圖4，隨著H2O2投加量的加大，COD去除率也顯著提高，當(dāng)H2O2投加量增加到2kg/m3時(shí)，COD去除率達(dá)到最大。繼續(xù)加大H2O2投加量，COD去除率變化不明顯，過(guò)量的H2O2還會(huì)殘留至后續(xù)活性污泥反應(yīng)器，影響污泥活性。

圖3 pH值對(duì)COD去除率的影響

圖4 H2O2投加量對(duì)COD去除率的影響

3.3 后續(xù)生化處理效果

鐵碳－芬頓反應(yīng)處理后的滲濾液經(jīng)過(guò)混凝沉淀，進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器，污泥濃度控制在4.5g/L左右，溶解氧為2～4mg/L。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的中試試驗(yàn)，進(jìn)水流量控制在1.0～1.2m3/h，出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)水樣的出水水質(zhì)指標(biāo)

由表2可看出，經(jīng)過(guò)本試驗(yàn)的處理后出水水質(zhì)基本達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889－2008）》的排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)中試處理實(shí)驗(yàn)，生物膜脫氮反應(yīng)器對(duì)滲濾液具有高效的硝化反硝化脫氮效果，進(jìn)水量在1.0～1.2m3/h時(shí)，出水氨氮降至17mg/L 以下，總氮降至31mg/L以下。

（2）滲濾液進(jìn)水流量控制在1.0～1.2m3/h，利用酸堿自動(dòng)加藥系統(tǒng)，將pH值維持在3～4，投加H2O2的量為2kg/m3，反應(yīng)60min，滲濾液 COD 降至320～350mg/L，大大提高了滲濾液的可生物降解性能，為后續(xù)活性污泥法處理滲濾液提供了良好的生化基礎(chǔ)。

（3）后續(xù)利用活性污泥反應(yīng)器處理，經(jīng)過(guò)濾布濾池消毒后的出水水質(zhì)達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB16889－2008）》的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）利用本公司研發(fā)的新型組合工藝，垃圾滲濾液能夠得到高效處理，并在實(shí)際工程中發(fā)揮良好的作用，具有廣闊應(yīng)用前景。

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