垃圾滲濾液在活性污泥培養和馴化中的應用

羅細萍　周洵　吳義貴

摘要：活性污泥的培養和馴化是CAST工藝污水廠能否達標排放的關鍵。而在正常生產的同時進行活性污泥同步培養和馴化，縮短時間，減少人力和資金的投入，是污水處理廠在經常遇到和要克服的困難。以城市生活垃圾填埋場滲濾液作為營養液，應用于活性污泥的同步培養馴化，使污泥濃度及活性在短期內達到CAST工藝的要求，是大膽的探索和嘗試。

關鍵詞：CAST工藝；活性污泥；同步培養馴化；垃圾滲濾液；污水廠 文獻標識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2017）02-0077-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.037

1 概況

南方某污水處理廠負責處理工業園區內的生產廢水及生活污水。工業廢水比率達90%，生活污水為10%。日處理能力為2.3萬噸/天，采用CAST工藝，設計出水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準。而工業園區污水量僅達到設計能力40%～60%，進水濃度基本偏低，但偶爾突高，這就意味著實際運行中，既要能低負荷運行，又要能抗沖擊，才能應對這樣的水量和水質，這對工藝控制和調整的要求很高，對活性污泥的要求也就很高。

1.1 CAST工藝簡介

CAST工藝是在一個反應器中完成有機污染物的生物降解和泥水分離過程。反應器分為三個區，即生物選擇區、兼氧區和主反應區。生物選擇區在厭氧和兼氧條件下運行，是污水與回流污泥接觸區，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解的有機物起到酸化水解作用，同時可使污泥中過量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區主要是通過再生污泥的吸附作用去除有機物，同時促進磷的進一步釋放和強化氮的硝化/反硝化，并通過曝氣和閑置還可以恢復污泥活性。

CAST工藝具有技術先進可靠、占地面積小、投資較低、運行管理方便等優勢。

圖1 CAST工藝方案流程圖

CAST工藝運行周期一般包括進水階段、曝氣階段、沉淀階段、潷水階段、閑置階段。根據該廠4年的實際運行經驗，結合工業園區來水的情況，在同步培養和馴化時期內，該廠以一組CAST池（日處理能力5000噸）進行實驗，按照6小時/周期，每天4個周期來運行。

1.2 活性污泥對CAST工藝的意義

CAST工藝中起主要作用的是好氧活性污泥微生物。活性污泥中的細菌、真菌、原生動物、微型后生動物等多種微生物群體相結合組成一個小生態體系，只有在滿足微生物的營養要求和環境條件下，好氧活性污泥微生物才能得到生長繁殖，在到達一個穩定階段之后才能實現對污水的有效處理。

2 城市生活垃圾填埋場滲濾液來源及分析

2.1 城市生活垃圾填埋場滲濾液來源

城市生活垃圾填埋場滲濾液為城市生活垃圾在填埋和堆放過程中由于垃圾中有機物的分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水通過淋溶作用形成的污水，主要來源為：（1）降水的滲入，包括降雨和降雪；（2）外部地表水的流入；（3）地下水的滲入；（4）垃圾本身所含水分；（5）垃圾降解過程中產生的水分。

2.2 城市生活垃圾填埋場滲濾液組分、主要檢測數據分析

滲濾液含有大量的有機物、氨氮、磷等，一般城市生活垃圾填埋場滲濾液中重金屬離子的濃度通常比較低，BOD5值較高，具有較好的可生化性。滲濾液的pH值接近中性。滲濾液中含有大量微生物，填埋場的條件比較適合微生物的生長繁殖，所以滲濾液中含有大量的微生物，其中許多微生物對滲濾液的降解起著重要的作用，主要有亞硝化細菌、反硝化細菌、脫硫桿菌、脫氮硫桿菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌以及產甲烷菌7類細菌。但微生物由于氨氮等含量過高，使得微生物營養元素比例失調，在一定程度上抑制了微生物的生長繁殖。

3 CAST池活性污泥的同步培養馴化的實踐

3.1 城市生活垃圾填埋場滲濾液投加量的確定

污水廠選用該市生活垃圾填埋場的滲濾液作為污泥培養馴化的營養物質。在開始使用前，對滲濾液進行了長期大量的跟蹤檢測，發現該場滲濾液COD一般是2500～3100mg/L、總磷16～25mg/L、氨氮150～450mg/L、pH一般為6.5～8.5。使用期前幾天及使用期2016年4月的檢測結果見表1：

表1 某生活垃圾填埋場滲濾液主要指標檢測數據

時段 日期 COD BOD5 TP NH3-N PH

存貯備用期（使用前） 1月4日 2833.9 1356.0 23.2 192.1 7.91

1月7日 2898.6 1425.7 20.4 186.8 7.94

1月10日 2738.3 1321.4 20.7 189.3 7.93

開始使用 1月12日 2609.0 1287.9 19.8 184.5 7.98

補充及

使用期 1月17日 2636.5 1317.4 20.2 196.7 7.88

1月22日 2837.8 1410.1 18.7 201.6 7.94

1月27日 2765.5 1368.4 19.4 184.8 7.96

2月1日 2893.6 1452.5 19.8 179.9 8.02

2月6日 2588.4 1246.0 23.4 187.8 7.97

2月11日 2987.7 1497.3 19.8 194.3 7.98

2月16日 2846.1 1401.2 20.2 192.4 7.95

2016年4月12日檢測了滲濾液中重金屬含量，結果Cu為0.114mg/L、Ni為0.268mg/L、Cr為0.296mg/L、Zn為0.34mg/L。重金屬含量都沒有超過進水標準。

同時為較好地把握加入的量，污水廠對前半年的進水水質進行了統計分析，具體見表2：

表2 污水廠進水檢測數據前半年月度均值

日期 月均COD 月均BOD5 B/C比 月均總磷 月均總氮 月均氨氮

15年7月 138.4 20.8 0.15 1.13 9.0 4.5

15年8月 144.3 23.0 0.16 0.94 7.8 4.1

15年9月 127.7 21.8 0.17 1.13 7.9 3.9

15年10月 119.2 17.9 0.15 1.35 9.3 4.5

15年11月 130.0 20.8 0.16 1.45 8.5 4.4

15年12月 124.8 18.8 0.15 1.00 8.3 4.3

根據對城市生活垃圾填埋場滲濾液定期取樣檢測分析，可以看出數據是基本穩定的，波動范圍不大，C∶N∶P的比值基本在100∶7∶0.8左右。污水廠近期進水月度均值COD在130mg/L、BOD5在20mg/L左右、總磷月度均值在1.2mg/L左右、總氮月度均值在8.0mg/L左右、氨氮月度均值在4.3mg/L左右，B/C比在0.15左右。按照通常污泥培養營養液C∶N∶P的比例100∶5∶1計算，得出以進水總量的1/20的量投加滲濾液較為合適。

3.2 同步培養馴化法的工藝調整

同步培養馴化法就是在選用滲濾液作為營養液進行培泥的同時CAST池也正常進水，使得活性污泥在快速生長增殖的同時也得到了馴化，另外也適當提高和保證進水濃度，提高污泥的有機負荷和抗沖擊能力，從而保障了出水水質。冬季污泥的培養難、活性差，且CAST污泥濃度可以相對保持要高，因此該廠在2016年1月開始進行污泥的同步培養馴化，是實際運行的需要，但難度更大。實驗從2016年1月12日正式開始，具體安排如下：

第一，1月12日由4#CAST（MLSS為6436mg/L，液位為4.8m）池排泥至2#CAST池0.68m，然后水解調節池進水至4.8m，同時按照進水總量的1/20的量投加滲濾液共149.6m3。進水后2#CASTMLSS為900mg/L，悶曝48小時。

第二，1月14日周期改為12小時/周期，曝氣2小時/周期，潷水至最低液位3.48m，進水至最高液位4.8m，進水時按照進水總量的1/20的量投加滲濾液共41.1m3。按12小時/周期運行6天。

第三，1月20日周期改為10小時/周期，曝氣時間為1.5小時/周期，潷水最低液位、進水最高液位不變，進水總量及投加的滲濾液量不變。按照此周期運行5天。

第四，2月1日周期改為8小時/周期，曝氣時間為1小時/周期，潷水最低液位、進水最高液位不變，進水總量及投加的滲濾液量不變。按照此周期運行4天。

第五，2月16日周期改為6小時/周期，曝氣時間為50分鐘/周期，潷水最低液位、進水最高液位不變，進水總量及投加的滲濾液量不變。具體見表3：

表3 污泥同步培養馴化具體操作

時間 運行時間 周期 曝氣時間 進水量 滲濾液投加量/總進水量

1月12日～1月13日 2天 48h/周期 悶曝48小時 822.8m? 1/20

1月14日～1月19日 6天 12h/周期 2小時/周期 822.8m? 1/20

1月20日～1月31日 12天 10h/周期 1.5小時/周期 822.8m? 1/20

2月1日～1月15日 15天 8h/周期 1小時/周期 822.8m? 1/20

2月16日開始 正常運行 6h/周期 50分鐘/周期 822.8m? 1/20

3.3 培泥過程中每日檢測數據記錄

表4 實驗過程中進出水指標檢測數據

日期 COD

進水 COD

出水 總氮

進水 總氮

出水 氨氮

進水 氨氮

出水 總P

進水 總P

出水 MLSS（mg/L）

1月12日 900

1月14日 252.3 57.1 21.2 12.8 12.6 7.4 2.1 0.8 989

1月17日 252.3 51.4 22.6 12.3 11.5 6.2 2.1 0.7 1126

1月20日 229.2 48.2 20.0 11.7 12.1 5.6 1.9 0.7 1292

1月23日 220.9 45.4 19.6 10.5 12.7 3.8 2.0 0.7 1458

1月26日 250.7 46.4 21.4 9.2 12.3 2.9 2.0 0.6 1731

1月29日 202.5 40.4 20.3 8.9 11.4 3.2 1.9 0.6 2013

2月1日 248.2 36.9 22.1 7.3 12.6 2.8 2.4 0.4 2436

2月4日 225.8 32.1 19.8 6.8 11.6 2.7 2.1 0.4 2804

2月7日 231.2 24.4 20.2 6.4 11.9 2.4 2.5 0.2 3257

2月10日 218.2 22.6 20.5 5.6 11.2 2.2 2.0 0.1 3734

2月13日 231.7 21.4 20.9 6.1 13.5 1.9 2.2 0.1 4121

2月16日 236.4 20.7 21.4 5.8 13.4 1.8 2.1 0.1 4543

另：BOD5進水基本在95mg/L左右，BOD5進水基本在10mg/L左右。

注：進水COD、氨氮、總P均為投加滲濾液之后混合液檢測數據。

圖2

隨著同步培養馴化天數的增加，活性污泥逐漸呈現褐色，具有土壤的氣味，池中污泥不斷成熟，絮體不斷清晰，混合上清液也逐漸清澈，污泥中的原生動物（如鐘蟲、累枝蟲、鞘居蟲、蓋纖蟲等）的數量漸多，出水各項指標逐漸降低。培泥的第35天（2月16日）后污泥濃度達到4500mg/L以上，2016年2月16日，COD等各項出水指標見表4，出水重金屬含量總Cu為0.014mg/L、總Ni為0.025mg/L、總Cr為0.012mg/L。總Zn為0.045mg/L。至此，出水水質各項數據達到理想的穩定狀態，可以斷定CAST池的活性污泥同步培養馴化取得成功。

4 城市生活垃圾填埋場滲濾液作為營養液的特點

第一，由于城市生活垃圾填埋場滲濾液中本身就含有大量微生物，包括亞硝化細菌、反硝化細菌、脫硫桿菌、脫氮硫桿菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌以及產甲烷菌等，即為污泥的培養提供了大量的活性菌種。

第二，常規培泥一般會投加面粉等作為營養劑，可能會發生溶解效果較差，在水體中出現渾濁難沉降的現象。此時靜置4個小時以上的上清液亦不清澈，對出水的COD、SS等指標影響很大。

第三，城市生活垃圾填埋場滲濾液中所含COD部分較難降解，在進水中長期投加一定濃度的滲濾液有助于提高CAST池中活性污泥的抗沖擊能力，降低進水水質波動時對出水的影響。

第四，城市生活垃圾填埋場滲濾液為不含固體和廢渣的液體，使用潛水泵或者離心泵即可投加，操作簡單便捷，同時滲濾液的來源廣泛、成本低廉。

第五，目前，我國垃圾分類處理執行得并不是很好，生活垃圾填埋場垃圾滲濾液的成分也可能復雜，因此在使用的過程中需嚴密關注COD、pH以及重金屬含量，控制好加入量，防止對設備造成腐蝕，對活性污泥造成傷害，關鍵是要保證出水的各項指標穩定、達標。

5 結語

城市生活垃圾填埋場滲濾液以合適的比例投加到CAST池進水中，優于常規營養劑。使用同步培養馴化法進行培泥的過程同時也是污水正常處理的過程，取得了較理想的出水效果。滲濾液的使用適當地提高了進水濃度，也進一步提高了活性污泥的抗沖擊能力。城市生活垃圾填埋場滲濾液作為營養液在CAST工藝活性污泥培養中的應用，所需費用較少，大大縮短了污泥馴化時間。與傳統方法相比，節省了開支，降低了成本，節約了時間。

參考文獻

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作者簡介：羅細萍，九江富和污水處理有限公司廠長，研究方向：化工環保。

（責任編輯：王 波）