耦合工藝在垃圾轉運站廢水處理中的應用研究

陳俊鴻

（深圳市潤源建筑工程有限公司，廣東 深圳 518104）

引言

垃圾轉運站廢水是生活垃圾在轉運站壓縮過程中產生的壓濾液、沖洗壓縮設備和地面產生的混合廢水等，屬于高濃度有機廢水。目前，國內垃圾轉運站廢水主流處理工藝為“生化法+膜過濾”，產生的膜濃水采取外運或蒸發的方式處理。此工藝易受水溫和進水濃度影響，出水不穩定，同時處理站占地面積大，投資和運營成本非常高。為了降低垃圾轉運站廢水處理的投資和運營成本，本團隊研發了一項“光催化+過濾+厭氧氨氧化”的耦合工藝，專門用于處理垃圾轉運站廢水等高濃度有機廢水。本文以深圳市某垃圾轉運站廢水處理實例進行論述。

1 項目綜述

1.1 項目概況

某街道目前一共有15個垃圾轉運站，承擔著該街道范圍內生活垃圾的壓縮轉運任務，在垃圾壓縮過程和沖洗設備及地面的過程中會產生高濃度有機廢水，如不進行處理將會對周圍環境造成污染，影響附近居民的生活質量。為此，該街道在六個垃圾轉運站內建設了廢水處理設備，在一定程度上改善了周圍環境，也得到了附近居民的好評。現在該街道希望在剩余的九個垃圾轉運站中挑選一個站點作為廢水處理一體化設備示范點，繼續提升垃圾轉運站周圍的環境質量。

1.2 廢水處理設計水量

該垃圾轉運站為兩廂式轉運站，根據業主提供的用水量參數和實測數據，該站點的設計處理水量按5 m3/d，每天處理24小時，則時流量為0.21 m3/h。

1.3 廢水進出水水質

垃圾轉運站廢水進出水水質如表1所示。

表1 垃圾轉運站廢水進出水水質單位：mg/L

2 廢水處理工藝及流程說明

2.1 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 工藝流程說明

垃圾轉運站廢水自流進調節池進水口，在調節池的進口處安裝人工掛籃，去除原水中的粗大懸浮物和漂浮物，之后流到調節池調節水質水量，然后通過潛水泵將廢水依次抽至預處理池、光催化反應器、沉淀過濾池和厭氧氨氧化池進行處理，處理達標后排放到市政管道中。厭氧氨氧化池產生的厭氧氨氧化細菌定期取出作為商品銷售；預處理池和深度處理池產生的污泥定期排到污泥池中暫存；上清液溢流到調節池重新處理；沉在池底的污泥定期通過吸糞車抽吸外運處理；一體化設備內的臭氣通過管道收集后集中抽到生物噴淋塔處理后排放[2]。

3 設備運行結果與分析

本項目對一體化設備進行連續三個月的調試運行，原水COD在10 000～12 000 mg/L時，對廢水各工藝段采用不同的藥劑投加量，同時檢測在該投加量下對應的進出水各項指標，發現隨著加藥量和加熱溫度的不同，設備出水的各項指標也有所變化，故認為設備的處理效率與加藥量和加熱溫度存在對應關系[3]。預處理池投加的藥劑為氧化劑1、催化劑1、絮凝劑，溶液的配制濃度分別為：10%、20%、3‰；深度處理池投加的藥劑為氧化劑2和催化劑2，溶液的配制濃度分別為：10%、25%。

3.1 預處理池各指標的去除效果分析

本項目的有機物主要是通過投加氧化劑氧化及通過光催化反應器去除。當預處理池中投加的催化劑和絮凝劑達到一定量，廢水中的pH值維持在8.0左右時，氧化劑加藥量和出水各指標的關系如表2所示。

表2 預處理池加藥情況單位：mg/L

由表2可以看出，隨著加藥量的增大，出水COD濃度在不斷降低，但當加藥量大于1.6 L/h時，COD濃度變化不大，且氨氮和總氮的去除率變化均不大，證明該氧化劑對氨氮和總氮的去除率很低；出水SS值也基本維持在165 mg/L左右，原因可能是絮凝劑投加量為一定值時，出水的SS也是一定值，與氧化劑投加量無關。

3.2 光催化反應器各指標的去除效果分析

光催化反應器的主要功能是去除COD和氨氮。在反應器內壁涂刷生物模板的催化劑，同時安裝紫外線燈管，通過加熱器對反應器內的廢水進行加熱，頂部接真空泵將反應器內抽成真空狀態[4]。當反應器內真空度在一定值（-0.075 MPa）時，通過調節加熱溫度來測定反應器出水各指標值，以確定最佳加熱溫度，加熱溫度和出水各指標的關系如表3所示。

表3 光催化反應器加熱情況單位：mg/L

由表3可以看出，在一定的真空度時，加熱溫度越低，出水COD濃度越低，原因可能是低水溫無法達到大部分有機物的沸點，有機物無法隨水蒸氣揮發出來，故出水COD較低；氨氮和總氮隨著加熱溫度的升高而降低，原因可能是溫度高使得氨氮揮發得快；出水SS均小于15 mg/L，原因是原水中的大部分SS都留在反應器中，沒有被蒸發出來。綜上所述，加熱溫度維持在58～60 ℃時，各指標處理效果最好。

3.3 深度處理池各指標的去除效果分析

當光催化反應器的出水無法達到厭氧氨氧化工藝的進水要求時，需在深度處理池對有機物進行進一步處理，以滿足厭氧氨氧化細菌的進水要求。當催化劑投加量一定時，氧化劑加藥量和出水各指標的關系如表4所示。

表4 深度處理池加藥情況單位：mg/L

由表4可以看出，隨著加藥量的增加，出水COD濃度也隨之降低，當加藥量超過0.5 L/h時，COD濃度降低得不明顯；氨氮和總氮的去除率不高，證明該氧化劑對氨氮和總氮的去除率很低；出水SS比光催化反應器高，是因為在氧化過程中產生了新的沉淀物。

3.4 沉淀過濾池各指標的去除效果分析

深度處理池的出水經過沉淀過濾池進行固液分離，該過濾池采用了筆者的實用新型專利：一種污水過濾裝置，目的是將原水的懸浮物去除，結果顯示出水指標均在60 mg/L以下，完全滿足厭氧氨氧化工藝的進水要求[5]。

3.5 厭氧氨氧化池氨氮的去除效果分析

沉淀過濾池的出水流到厭氧氨氧化池進行細菌培養，該工藝采用了兩段式的短程硝化-厭氧氨氧化工藝，同時嚴格控制溶解氧的濃度和水的堿度。通過調節短程硝化池的溶解氧濃度來確定出水氨氮的濃度，以及厭氧氨氧化細菌的培養效果，短程硝化池溶解氧濃度和出水氨氮及總氮的關系如表5所示。

由表5可以看出，當短程硝化池內溶解氧濃度在0.4～0.6 mg/L時，出水氨氮濃度最低，原因可能是在這個溶解氧范圍內能產生較多的亞硝態氮，并和氨氮反應生成氮氣，從而達到氨氮去除效率最佳的效果。同時，培養出的厭氧氨氧化細菌顆粒飽滿，可以作為產品銷售給市政污水廠和工業廢水廠，產生一定的經濟效益[6]。

4 結論與建議

本文通過深圳市某垃圾轉運站廢水處理實例，證明一體化設備采用“光催化+過濾+厭氧氨氧化”工藝，預處理池和深度處理池氧化劑加藥量分別按1.6 L/h和0.5 L/h投加，光催化反應器的溫度控制在58～60 ℃時處理效果最好，各項指標完全可以達到排放標準。設備的總占地面積為14.4 m2，可以實現垃圾轉運站廢水處理投資和運行費用較低、占地面積較小的目的。根據該耦合工藝的實踐，其同樣適用于其它高濃度有機廢水的處理，如化工廢水、制藥廢水、食品廢水和餐廚垃圾滲濾液等。