一種處理垃圾滲濾液的新型組合工藝

宋應民，耿春茂

（中山市環保實業發展有限公司，廣東 中山528400）

1 垃圾滲濾液分類與特點

城市垃圾填埋場滲濾液是一種成分復雜的高濃度難降解有機廢水。由于其成分復雜，濃度變化范圍大，處理困難，傳統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烷烴、羧酸類、酯類以及苯酚類等有害污染物質［1］。

依據填埋時間將滲濾液分為早期和中晚期，填埋齡在3～5年以內的稱為早期滲濾液，其中易生物降解的揮發性脂肪酸含量較高，一般可占總有機碳的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5年后，滲濾液易生物降解的有機物比例會明顯下降，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。我國垃圾填埋場晚期滲濾液的水質數據見表1［2］。

表1 我國垃圾填埋場晚期滲濾液典型的水質指標

針對晚期滲濾液水質特點，中山市環保實業發展有限公司設計研發了一套中試處理系統，利用改良型的聚氨酯與生物酶作為生物膜法的填料，通過自主研發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。同時利用鐵碳－芬頓氧化技術降低COD及色度，通過活性污泥法去除COD，最終使各項出水指標達到規定標準。該項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－芬頓氧化工藝在國內外均有良好的研究基礎和應用效果［3～6］。通過羅定市垃圾填埋場晚期滲濾液的現場處理試驗，并對處理系統進行改良和工藝改進，垃圾滲濾液能夠得到很好的處理，在實際工程中發揮良好的作用。

2 材料和方法

2.1 試驗裝置及運行條件

試驗中所用裝置為本公司設計研發的一套新型組合工藝系統，包括自動加藥系統、生化反應部分（生物脫氮池、活性污泥反應器）、物化反應部分（鐵碳－芬頓反應池、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進行脫氮。活性污泥反應器為本公司研發的一體化生化反應器，集好氧沉淀于一體。

整套組合工藝系統均安置在羅定市垃圾填埋場滲濾液處理站內，室內運行環境溫度為（25±3）℃，嚴格控制生化反應部分的好氧厭氧環境及各反應器的試驗條件。

2.2 藥劑投加及試驗用污水

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

試驗污水取自羅定市垃圾填埋場晚期滲濾液，其水質情況為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。對于生物脫氮池，污泥預先通過培養和馴化，再投加到生物膜處理系統中進行掛膜，投加本公司自主研發的高效硝化菌和反硝化菌，并在廢水中馴化生長，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，直至污泥轉棕黃色時連續進污水（進水量逐步提高），培養過程中投加本公司研發的去COD及脫色度的菌種，觀察活性污泥生長情況，定期檢測水質及污泥鏡檢，直至污泥中微生物已能較好地適應污水水質。

2.4 水質分析方法

COD、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮、pH值的分析方法依據《水和廢水監測分析方法（第四版）》（中國環境科學出版社）［7］。

3 結果和討論

3.1 生物脫氮反應效果

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

圖1 流量對氨氮去除率的影響

圖2 流量對總氮去除率的影響

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

3.2 鐵碳－芬頓反應處理效果

將進水流量控制在1.0～1.2m3/h，反應時間60min，并向鐵碳－芬頓反應系統進行微曝氣，考察pH值及H2O2濃度的變化對鐵碳－芬頓反應效果的影響。

3.2.1 pH值對反應效果的影響

投加27.5%的雙氧水，投加量為2kg/m3，進一步研究pH值對鐵碳－芬頓反應效果的影響。如圖3，pH值為2～4時，COD去除率達到80%，大大提高滲濾液的可生物降解性能［8］，為后續活性污泥法處理滲濾液提供了良好的生化基礎。當pH值大于4時，COD去除率呈現明顯下降的趨勢。

3.2.2 H2O2濃度對反應效果的影響

將pH值控制在3～4，進一步研究H2O2投加量對鐵碳－芬頓反應效果的影響。如圖4，隨著H2O2投加量的加大，COD去除率也顯著提高，當H2O2投加量增加到2kg/m3時，COD去除率達到最大。繼續加大H2O2投加量，COD去除率變化不明顯，過量的H2O2還會殘留至后續活性污泥反應器，影響污泥活性。

圖3 pH值對COD去除率的影響

圖4 H2O2投加量對COD去除率的影響

3.3 后續生化處理效果

鐵碳－芬頓反應處理后的滲濾液經過混凝沉淀，進入活性污泥反應器，污泥濃度控制在4.5g/L左右，溶解氧為2～4mg/L。經過現場的中試試驗，進水流量控制在1.0～1.2m3/h，出水水質指標見表2。

表2 試驗水樣的出水水質指標

由表2可看出，經過本試驗的處理后出水水質基本達到《生活垃圾填埋場污染控制標準（GB16889－2008）》的排放標準。

4 結語

（1）通過中試處理實驗，生物膜脫氮反應器對滲濾液具有高效的硝化反硝化脫氮效果，進水量在1.0～1.2m3/h時，出水氨氮降至17mg/L 以下，總氮降至31mg/L以下。

（2）滲濾液進水流量控制在1.0～1.2m3/h，利用酸堿自動加藥系統，將pH值維持在3～4，投加H2O2的量為2kg/m3，反應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，為后續活性污泥法處理滲濾液提供了良好的生化基礎。

（3）后續利用活性污泥反應器處理，經過濾布濾池消毒后的出水水質達到《生活垃圾填埋場污染控制標準（GB16889－2008）》的排放標準。

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

［1］Visanathan C，Choudhary M K，Montalbo M T，et al.Landfill leachate treatment using thermophilic membrane bioreactor［J］.Desalination，2007，204（30）：8～16.

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