滲濾液處理工藝調(diào)試運行出水水質(zhì)達標的研究
——工藝參數(shù)及活性污泥的馴化培養(yǎng)

胡坤 HU Kun

（北京市海淀區(qū)市政設(shè)施管理事務(wù)中心，北京 100080）

0 引言

我國城市生活垃圾的數(shù)量逐年增加，垃圾填埋是一種主要的垃圾處理處置方式，垃圾滲濾液成分復雜，含有多種污染物質(zhì)，是一種高濃度的有機廢水，在實際處理的過程中，由于滲濾液處理工藝存在很多問題，如處理工藝不全面、處理設(shè)備不完善、出水質(zhì)量達不到規(guī)范的要求等，因此必須對滲濾液處理工藝進行更新和改進[1，2]。

本文介紹的北京市海淀區(qū)六里屯垃圾填埋場滲濾液處理，其工藝設(shè)計規(guī)模為550m3/d，采用“UASB（升流式厭氧污泥床）+MBR（膜生物反應器）+DT-RO（碟管式反滲透）”工藝的處理設(shè)施，處理后出水排入場區(qū)清水池中，一部分用于場內(nèi)，其余部分排入已建的出水排放管網(wǎng)。在處理工藝正式運行前需對該工藝進行調(diào)試工作，調(diào)試工作主要對工藝運行、設(shè)備儀表、電子自控、數(shù)據(jù)記錄分析等研究。

1 背景

1.1 基本情況 北京市海淀區(qū)六里屯垃圾填埋場滲濾液處理工藝，占地面積8700m2，主要建、構(gòu)筑物有膜處理車間、滲濾液調(diào)節(jié)池、污泥濃縮池、集水井、濃縮液池和綜合機房、MBR 等設(shè)備基礎(chǔ)。550t/d 滲濾液處理工藝總體采用“生化+膜處理工藝”。設(shè)計產(chǎn)水率為80%（即清水產(chǎn)量為440t/d，濃水產(chǎn)量為110t/d）。該垃圾填埋場已于2014 年7 月完成調(diào)試進入試運行，處理后的出水水質(zhì)穩(wěn)定，且達到設(shè)計要求，并于2014 年10 月通過環(huán)?？⒐を炇?。

1.2 滲濾液來源及特點

1.2.1 垃圾滲濾液的來源 垃圾滲濾液，又稱滲瀝水或浸出液，是垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和雨水的淋浴、沖刷以及地表水、地下水的浸泡，通過萃取、水解及發(fā)酵而濾出來的污水。垃圾滲濾液的處理既有常規(guī)廢水處理技術(shù)的共性，又有其自身顯著的特點[3]。垃圾滲濾液主要有5 種來源：降水滲入、地下水反滲、外部地表水滲入、垃圾自身所含水分以及填埋后生化反應產(chǎn)生的水分[4]在滲濾液總量中占絕大部分，是目前工藝設(shè)計中的主要依據(jù)。

1.2.2 垃圾滲濾液的特點 垃圾滲濾液特殊的來源導致其水質(zhì)及水量隨著垃圾組成、填埋方式及季節(jié)氣候的變化而變化，且干旱明顯無周期性，一般含有高濃度有機物（COD）、重金屬鹽、SS 及氨氮等。目前，我國城市垃圾填埋場產(chǎn)生的垃圾滲濾液一般都具有以下特點[5，6]：①水質(zhì)成分復雜，危害性大；②CODcr 和BOD5 濃度很高，是生活污水值的幾十倍甚至是上百倍；③氨氮含量高，并且隨填埋時間的延長而升高；④金屬含量較高，垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子，濃度均大大超過了對微生物毒害作用的限值。

2 工藝參數(shù)

2.1 設(shè)計水質(zhì)要求 滲濾液處理的設(shè)計水質(zhì)要求如表1 所示。出水水質(zhì)指標按《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）及《北京市水污染物排放標準》（DB11/307-2005）二級限值中更嚴格的標準執(zhí)行。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)表（除pH 外，單位均為mg/L）

2.2 工藝流程 垃圾滲濾液通過提升泵提升至調(diào)節(jié)池，均衡水量及水質(zhì)，出水經(jīng)提升通過自清洗過濾器后進入UASB 池中，去除大部分有機物。UASB 池出水自流進入MBR 系統(tǒng)，MBR 系統(tǒng)包括兩級硝化反硝化單元和內(nèi)置式微濾單元，通過好氧微生物的作用去除水中的有機物，并通過硝化和反硝化作用去除滲濾液中的氨氮。UASB 池及MBR 系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)污泥脫水系統(tǒng)脫水后運至填埋場填埋，濾液回流至調(diào)節(jié)池。MBR 出水進入高壓反滲透系統(tǒng)進行深度處理，進一步去除不可生化物質(zhì)及色度等。反滲透系統(tǒng)出水基本全部回用，濃水回流至前端調(diào)節(jié)池（圖1）。

圖1 工藝流程圖

3 處理工藝

3.1 調(diào)節(jié)池預處理 調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)進、出水流量，對污水的pH 值和水溫有預曝氣的調(diào)節(jié)作用，還可用作事故排水?？紤]到厭氧反應對水質(zhì)、水量和沖擊負荷較為敏感等原因，適當尺寸的調(diào)節(jié)池對于工業(yè)廢水的處理，對水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應穩(wěn)定運行的保證。調(diào)節(jié)池的作用是均質(zhì)和均量?？紤]到填埋場滲濾液濃度變化的不確定性，因此在設(shè)計滲濾液調(diào)節(jié)池時就考慮了兼作為預處理的設(shè)施之一：調(diào)節(jié)池有效池容積為10009m3，滲濾液在此可以停留18d，在此經(jīng)過水解酸化對污染物有一定的生化處理作用。

3.2 UASB 反應器預處理 工藝中的UASB 反應器作為調(diào)節(jié)設(shè)施可以根據(jù)滲濾液的具體情況而靈活運用：若滲濾液中COD 較高，滲濾液則進行厭氧預處理，降解一定的污染物再進入后續(xù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)預處理功能；若COD 較低，則滲濾液超越UASB 反應器，直接進行后續(xù)處理達標?；诠?jié)能減排原則，擬將UASB 運行過程中產(chǎn)生沼氣通過收集管道分別送至分別連接新建鍋爐和新建火炬。

3.3 膜（MBR）—兩級A/O 生化反應器

3.3.1 膜（MBR）—兩級A/O 生化反應器原理 生化脫氮工藝上針對經(jīng)硝化處理后的滲濾液進行多次、大量回流的方式以保障生化脫氮的完全性和穩(wěn)定性。工藝上采用帶有生物脫氮功能的膜生化反應器，主要由好氧池1#、缺氧池1#、好氧池2#、缺氧池2#和內(nèi)置式中空纖維微濾膜單元組成。膜生化反應器的好氧池內(nèi)配置微孔曝氣專用設(shè)備，可以培養(yǎng)出高活性的好氧微生物，使污水中的可生化降解的有機污染物在好氧池內(nèi)進行降解，同時把氨氮和有機氮氧化為硝酸鹽，由于MBR 微濾膜把菌體（活性污泥）和凈化水完全分離，使得在生化系統(tǒng)中經(jīng)過不斷馴化產(chǎn)生的微生物菌群得以繁殖，對滲濾液中相對普通污水處理工藝而言，難降解的有機物也能逐步降解，改善出水水質(zhì)。

3.3.2 膜（MBR）—兩級A/O 生化反應器設(shè)計參數(shù) 膜（MBR）—兩級A/O 生化反應器由好氧池1#、缺氧池1#、好氧池2#、缺氧池2#和內(nèi)置式中空纖維微濾膜單元組成。設(shè)計有兩座有效容積為2670m3的缺氧池和兩座有效容積為2700m3的好氧池，好氧池內(nèi)曝氣采用專用設(shè)備鼓風曝氣，通過高活性的好氧微生物作用，污水中的大部分有機物污染物在好氧池內(nèi)得到降解，同時氨氮在硝化微生物作用下氧化為硝酸鹽。好氧池至前置缺氧池設(shè)有混合液回流泵（硝氮回流），硝氮回流至缺氧池內(nèi)在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出，達到生物脫氮目的。

3.4 DT-RO 反滲透工藝

3.4.1 DT-RO 反滲透工藝原理 采用的反滲透最大優(yōu)點是過濾級別高，出水水質(zhì)好。反滲透分離粒子級別可達到離子級別。由于膜表面的親水性，優(yōu)先吸附水分子而排斥鹽分子，在膜表皮層形成兩個水分子的純水層，施加壓力，純水層的分子不斷通過毛細管流過反滲透膜。控制表皮層的孔徑會影響到脫鹽效果和透水性，一般為純水層厚度的一倍時，稱為膜的臨界孔徑，可達到理想的脫鹽和透水效果。因此，反滲透膜對有機污染物、一價和二價的鹽類等截留率可達到99%以上。

3.4.2 反滲透工藝設(shè)計參數(shù) 反滲透系統(tǒng)作為總氮（TN）達標的保障措施，確保出水總氮達到20mg/L 以下。反滲透采用碟管式反滲透膜，碟管式反滲透為目前國際通用的標準反滲透膜元件，其產(chǎn)品替代性強，平均工作壓力為50-65bar。

3.5 剩余污泥脫水系統(tǒng) 生化處理產(chǎn)生的剩余污泥通過污泥脫水進料泵提升入污泥脫水機，進料過程中投加適量的絮凝劑以提高固液分離效果。絮凝脫水產(chǎn)生的清液回入脫水上清液池，通過上清液回流泵回入膜生化反應器，污泥脫水產(chǎn)生的干泥回填埋場填埋處理。

4 工藝調(diào)試

4.1 工藝調(diào)試的目標

①各處理單元能夠?qū)崿F(xiàn)正常的工藝功能，包括預處理段（調(diào)節(jié)池）、生化處理段（缺氧1#、好氧1#、缺氧2#、好氧2#、膜池）、膜分離系統(tǒng)、DTRO 反滲透系統(tǒng)等；②系統(tǒng)處理水量、出水水質(zhì)可以達到設(shè)計要求；③活性污泥的馴化，選擇適應實際水質(zhì)情況的微生物，淘汰無用的微生物；④系統(tǒng)各類設(shè)備、儀表運行平穩(wěn)，可靠；電氣自控系統(tǒng)實現(xiàn)全部自控功能要求，并能夠自動記錄、監(jiān)視、報警。

4.2 污泥馴化培養(yǎng)

4.2.1 馴化條件 馴化過程應當與原生長條件盡量一致，當條件不具備時，一般用常規(guī)生活污水作為培養(yǎng)水源，馴化時溫度不低于20℃，馴化采取連續(xù)悶曝3-7d，并在顯微鏡下檢查微生物生長狀況，或者依據(jù)長期實踐經(jīng)驗，按照不同的工藝方法（活性污泥、生物膜等），觀察微生物生長狀況，也可以用檢查進出水COD 大小來判斷生化作用的效果。

4.2.2 馴化方式 采用遞增污水進水量的方式，使微生物逐步適應新的生活條件，遞增幅度的大小按厭氧、好氧工藝及現(xiàn)場條件有所不同。活性污泥的馴化培養(yǎng)的好壞對污水處理效果有一定作用，在馴化培養(yǎng)時要注意投加營養(yǎng)源，以保證微生物有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，當開始馴化時，營養(yǎng)源投加量要大，然后逐步加大污水量，直到全部用污水作營養(yǎng)源。

4.3 UASB 啟動運行及污泥培養(yǎng)

由于使用原場“350t/d 滲濾液處理工藝”中生化池的污泥，所以用泵抽入到UASB 池中，污泥接種量以30g/L為宜，根據(jù)UASB 池容計算，共計需要厭氧干污泥45t。配水的營養(yǎng)比可按照碳∶氮∶磷=200∶5∶1，初始COD 濃度值以1000-2000mg/L 為宜。浸泡1-2d 后，就可以少量進水了。初始啟動，負荷控制在1.0kgCOD/（m3·d），少量多次進水，以換水方式補充營養(yǎng)。要盡量控制進料流速，避免產(chǎn)生大的水力沖擊負荷而造成的污泥流失。

4.4 兩級A/O 生化系統(tǒng)啟動運行及污泥培養(yǎng)

4.4.1 污泥接種 為了能快速啟動和運行，首先向系統(tǒng)內(nèi)注入約占總池容2/3 的清水，約2800m3，然后直接接種“350 噸滲濾液處理工藝”好氧生化池池的污泥，接種量控制在10g/L，合計需要干污泥約50t。然后配水的營養(yǎng)比可按照碳∶氮∶磷=100∶5∶1。如果碳源不滿足，可投加甲醇或葡萄糖補充，系統(tǒng)內(nèi)初始氨氮值不宜高于100mg/L。然后開啟回流和曝氣，連續(xù)曝氣1-2d，然后取水樣測定系統(tǒng)內(nèi)的COD 及氨氮變化情況，同時應觀察污泥的顏色及性狀。

4.4.2 缺氧池工藝控制 溫度：控制在15～35℃之間，主要控制的是高溫，通過控制冷卻單元的運行達到控制溫度的目的。pH 值：控制在6.5～7.5 之間，反硝化反應產(chǎn)生堿度，主要正常運行，pH 值基本穩(wěn)定。

4.4.3 好氧池工藝控制 溫度：溫度不宜高過35℃，同樣依據(jù)系統(tǒng)的冷卻單元進行調(diào)控。pH 值：控制在6.5～8.5之間，硝化反應要消耗大量的堿度，若系統(tǒng)的堿度不夠，則需要外加補充，通常用NaCO3、NaHCO3、NaOH 進行補充。DO（溶解氧）：要控制在2mg/L 以上，因此要保證風機的正常運行。污泥齡：污泥齡一般控制在15d 左右，因此要合理控制剩余污泥排放量。有毒物質(zhì)：有毒物質(zhì)主要是重金屬離子及有毒的化學物質(zhì)，它對系統(tǒng)任何一個單元都會造成嚴重的影響，并且是不可恢復的，所以要確保污水中無有毒有害的物質(zhì)。

4.5 DTRO 反滲透出水檢測

4.5.1 滲濾液檢測 ①采樣點的布設(shè)：采樣點應設(shè)在進入滲瀝液處理設(shè)施入口和滲瀝液處理設(shè)施的排放口。②采樣頻次：根據(jù)滲瀝液處理工藝設(shè)計的要求，每月應監(jiān)測1 次。③采樣方法：用采樣器提取滲瀝液，棄去前3 次滲瀝液樣品，用第4 次樣品作為分析樣品。采樣量和樣品保存（固定方法）按HJ/T91-2002 執(zhí)行。

4.5.2 檢測結(jié)果 DTRO 反滲透正常開啟后，在調(diào)節(jié)池和DTRO 反滲透出水口分別取水樣進行檢測，如表2 至表4 所示。根據(jù)檢測結(jié)果可看出該工藝調(diào)試是否到達設(shè)計標準的要求。

表2 調(diào)節(jié)池和DTRO 反滲透出水檢測報告

表3 2021 年2 月3 日DTRO 反滲透出水其他項目檢測報告 單位：mg/L

5 結(jié)論

實驗分析結(jié)果顯示，經(jīng)“UASB+內(nèi)置式膜生化反應器MBR+碟管式反滲透（DT-RO）”處理后的出水水質(zhì)可以達到《生活垃圾填埋污染控制標準》（GBl6889-2008）表2-1中的污染物特別排放限值及《北京市水污染物排放標準》（DB11/307-2005）二級限值中更嚴格標準的要求。在調(diào)試過程中污泥的馴化培養(yǎng)是重點之一，應注意：①加接種污泥時應注意在反應池中先充入一定量的污水，其體積要保證剩余空間可以容納接種污泥。②污泥馴化時負荷應由小到大，待穩(wěn)定后逐步增大污水的水量，提高污泥有機負荷直至滿負荷運轉(zhuǎn)。本項目所采用的處理工藝設(shè)計參數(shù)及調(diào)試過程中積累的經(jīng)驗，對其他相關(guān)行業(yè)的廢水處理工藝設(shè)計、工藝運行組合與調(diào)試具有一定的參考價值或借鑒意義。