活性污泥法處理垃圾滲濾液新型脫氮技術(shù)淺析

王凱 王偉寧 吳成志 張俸志

摘要：垃圾滲濾液是一種高氨氮高有機(jī)物廢水，一直是水處理行業(yè)難點(diǎn)。滲濾液處理技術(shù)的脫氮效果關(guān)系到其可行性和經(jīng)濟(jì)性。本文重點(diǎn)闡述了活性污泥法處理滲濾液脫氮的內(nèi)源反硝化和厭氧氨氧化等新方法。未來(lái)垃圾滲濾液處理技術(shù)的發(fā)展方向是挖掘活性污泥的脫氮潛力，降低滲濾液的處理成本。如何充分挖掘活性污泥法的脫氮潛力，在降低成本的同時(shí)提高滲濾液的總氮去除率是廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)和未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液;活性污泥法;生物脫氮;內(nèi)源反硝化;厭氧氨氧化

2014年，我國(guó)的生活垃圾總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了1.8億公斤以上，而80%以上的垃圾采用垃圾衛(wèi)生填埋進(jìn)行處理。由垃圾衛(wèi)生填埋產(chǎn)生的垃圾滲濾液產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了每年3500萬(wàn)噸以上。為了減少垃圾滲濾液對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害，我國(guó)在2008年頒布的新的滲濾液排放標(biāo)準(zhǔn)《GB16889-2008》中明確提出了總氮的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1垃圾滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)

垃圾滲濾液的顏色為黑色或黃褐色，帶有特殊的惡臭氣味。它含有大量的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，包括各種難降解有機(jī)物、氨氮和金屬離子。這種含有有毒有機(jī)物和高氨氮的廢水十分難處理，即使采用污水處理中的核心工藝活性污泥法，也很難保證出水能夠達(dá)標(biāo)。

2垃圾滲濾液的生物脫氮的難點(diǎn)

目前垃圾滲濾液生物脫氮的主要難點(diǎn)有：①水質(zhì)水量的不確定性增加了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的難度。②氨氮含量非常高，實(shí)現(xiàn)有效徹底的總氮去除十分困難。③單一的生化工藝難以實(shí)現(xiàn)滲濾液總氮的有效去除。

3活性污泥法處理垃圾滲濾液中總氮的新技術(shù)

傳統(tǒng)的活性污泥法對(duì)滲濾液的氨氮去除效果較好，正常情況下可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。但硝化的過(guò)程中滲濾液的有機(jī)物消耗巨大，給傳統(tǒng)的反硝化帶來(lái)極大的困難。為了降低滲濾液總氮達(dá)標(biāo)的處理成本，近幾年研究者對(duì)更先進(jìn)的處理工藝進(jìn)行了研究，例如內(nèi)源反硝化脫氮工藝和厭氧氨氧化脫氮工藝。

3.1內(nèi)源反硝化去除滲濾液中總氮的特性

反硝化菌具有貯存內(nèi)碳源的特性。在污水中沒(méi)有外碳源的條件下，反硝化菌會(huì)利用體內(nèi)貯存的碳源進(jìn)行內(nèi)源反硝化。如果通過(guò)人為的操作強(qiáng)化這種特性，就能夠在不添加碳源的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)滲濾液的深度脫氮。

朱如龍等人采用ASBR+脈沖SBR組合對(duì)早期垃圾滲濾液進(jìn)行處理。滲濾液COD和氨氮濃度分別為8528mgL±100mgL和1154mgL±50mgL。系統(tǒng)出水的COD和總氮去除率為89.61%-96.73%和97.03%-98.87%且無(wú)需添加碳源。王凱等人采用ASBR聯(lián)合SBR的組合工藝處理的滲濾液COD和氨氮分別為6000mgL±100mgL和1100mgL±50mgL。最終該系統(tǒng)COD和總氮的去除率分別達(dá)到90%和95%以上。由此可見(jiàn)，通過(guò)內(nèi)源反硝化的脫氮作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滲濾液的深度脫氮。

3.2厭氧氨氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液脫氮的特性

厭氧氨氧化脫氮技術(shù)是一種先進(jìn)的自養(yǎng)脫氮技術(shù)。它最大的優(yōu)點(diǎn)是脫氮過(guò)程無(wú)需碳源，而且脫氮效率很高。

Wen等人采用一段式SBBR工藝處理晚期垃圾滲濾液。研究結(jié)果表明，SBBR內(nèi)脫氮主要依靠厭氧氨氧化過(guò)程。當(dāng)SBBR硝化時(shí)的溶解氧控制在2.7mgL左右時(shí)，通過(guò)厭氧氨氧化去除的總氮去除率最高，可以穩(wěn)定在90%以上。溶解氧對(duì)厭氧氨氧化有抑制作用。為了解決此問(wèn)題，Xu等人采用一段式間歇曝氣SBR處理晚期垃圾滲濾液。曝氣過(guò)程發(fā)生短程硝化，缺氧攪拌的階段發(fā)生反硝化和厭氧氨氧化。最終系統(tǒng)總氮的去除率達(dá)到了90%以上。Zhang等人也通過(guò)一段式SBR處理晚期垃圾滲濾液，其COD和氨氮分別為1900±200mgL和1950±250mgL。最終系統(tǒng)對(duì)滲濾液的脫氮率大于92%，其中15.6%來(lái)自于反硝化作用，77.1%來(lái)自于厭氧氨氧化作用。通過(guò)以上研究可知，在一段式厭氧氨氧化工藝中進(jìn)行間歇曝氣，可以很好的控制溶解氧對(duì)厭氧氨氧化的不利作用，但缺點(diǎn)是操控比較復(fù)雜。

兩段式的厭氧氨氧化工藝比一段式更加復(fù)雜，但同時(shí)去除效率也更高。苗蕾等人采用三級(jí)SBR系統(tǒng)處理晚期垃圾滲濾液，其COD和氨氮分別為2200±200mgL和2000±200mgL的。三級(jí)SBR的作用分別為除碳SBR、短程硝化SBR和厭氧氨氧化SBR。最終該系統(tǒng)的總氮去除率穩(wěn)定在90%以上。2016年，苗蕾改用兩段式的SBR+SBBR處理進(jìn)水COD和氨氮均為3000±100mgL的晚期滲濾液。其中SBR的作用為短程硝化和去除有機(jī)物，SBBR的作用為實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化。通過(guò)創(chuàng)新的操作模式，該系統(tǒng)的總氮去除率可以穩(wěn)定在95%以上，出水總氮低于20mgL。研究結(jié)果表明，填料的加入可以提高系統(tǒng)的脫氮效率作用。Wang等人采用AO聯(lián)合UASB的方式處理COD濃度為2305mgL和氨氮濃度為1240mgL的晚期垃圾滲濾液。最終系統(tǒng)COD和總氮的去除率可以達(dá)到62%和94%以上。

4總結(jié)

滲濾液總氮的去除一直是滲濾液處理的難題。新型的處理工藝如內(nèi)源反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝優(yōu)點(diǎn)突出，是未來(lái)滲濾液處理的發(fā)展方向。就目前的情況看，這些工藝的設(shè)計(jì)和參數(shù)還需要進(jìn)行優(yōu)化和總結(jié)，因此需要更多的研究者和實(shí)踐者進(jìn)行努力和探索。

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