以A/O+MBR為核心的滲濾液處理廠工藝調試運行

黃永勝，司海瀛，張廣芳，趙旭紅，嵇 磊

(溧陽中材環保有限公司，江蘇 常州 213000)

1 工程概況

本項目為改造項目，原有設計處理水量為60 m3/d，出水水質執行《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)中的要求，設計工藝為“混凝反應沉淀+調節+厭氧+A/O+MBR+RO”，出水部分回用，部分排放，RO濃水回灌填埋場。

表1 工程進水水質及出水排放標準Table 1 Inlet water quality and effluent discharge standards of the project

項目改造后，其處理規模為：最小處理量62 m3/d，最大處理量125 m3/d。濃水產生量通過循環，可小于15%。出水水質為《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)中標準，設計工藝為“調節池(填埋場調節池)+一級A/O+二級A/O+MBR+RO”，出水部分回用，部分直接排放。

圖1 系統工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of the system

本項目的垃圾滲濾液的主要來源有三個部分，即垃圾本身含有的和填埋過程中發生厭氧生物反應生成的水分；填埋區內的雨水匯集和淺層地表滲流水。

影響垃圾滲濾液生產量和成份的因素很多，主要包括垃圾成份，溫度氣候條件，年平均降雨及垃圾填埋的地的地質條件。還有一個重要因素，即垃圾填埋齡的影響尤為明顯。垃圾滲濾液成份復雜，含有許多有害的有機物和重金屬。對垃圾滲濾液做過抽樣測定，有機物污染物達到100多種，其中含有近20種難以生物降解的雜環類化合物和長鏈有機化合物。垃圾滲濾液的有機物濃度和氨氮濃度都很高。屬于典型的難處理高濃度廢水[1]。而且隨著季度性降雨量和氣溫的變化，水質水量變化幅度很大，總體水質情況會隨垃圾填埋齡的延長發生質的變化。

垃圾填埋根據垃圾填埋年限分為：初期填埋場、成熟填埋場和老齡填埋場。3年以下的填埋場為初期填埋場，COD和BOD濃度都很高，但可生化性較好，氨氮濃度相對較低，相對來說要好處理。3至10年的為成熟填埋場，COD和BOD濃度有所下降，但B/C比下降更明顯，可生化性很差，而氨氮濃度則迅猛上升，這個時期的滲濾液極難處理。10年以上的為老齡填埋場，此時COD和BOD都下降到了一個比較低的濃度，污染程度有所減輕。但直接排放仍不能達標，而且廢水仍較難處理。溧陽垃圾填埋場是成熟期的垃圾填埋場，滲濾液COD偏低而氨氮很高，屬于難處理垃圾滲濾液[2-3]。

2 培養及調試過程

2.1 生化段原理

本項目采用反硝化+硝化(A/O)進行有機物、氨氮、總氮以及總磷的去除。反硝化作用也稱脫氮作用。反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態氮(N2)或一氧化二氮。另外廢水經過反硝化后可以提高其可生化性，降低污水的pH值，減少污泥產量，為后續好氧生物處理創造有利條件；可以提高整個系統對有機物和懸浮物的去除效果，減輕硝化系統的有機負荷，使整個系統的能耗相比于單獨使用硝化系統大為降低。硝化作用是利用硝化菌和異氧菌，在好氧的條件下，將廢水中的氨氮和有機物進行有效去除，其中硝化菌是完成硝化作用，即將氨氮轉化為硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮的主要微生物。硝化池中的混合液，即廢水和污泥(含硝化菌和反硝化菌)，通過回流反硝化池，使硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮還原為分子態氮(N2)或一氧化二氮，達到脫氮的目的[5]。

2.2 污泥的采集和處理

硝化和反硝化單元中所需要的微生物，均來自活性污泥。活性污泥的初次采集可采自滲濾液處理站剩余污泥(干污泥)或者其它生活污水處理廠曝氣池、氧化溝等產生的活性污泥(濕污泥)。本項目可采用溧陽市垃圾填埋場垃圾滲濾液處理站脫水污泥進行投加。

采用壓濾后的80%含水的泥餅時，應注意將污泥中的纖維物質或較大顆粒物質挑選清除(可用5 mm間隔的細格柵進行污泥清洗)，以免堵塞膜處理系統。按照10000 mg/L污泥濃度(絕干污泥量/池中污水體積)進行初次投加，投加量約為30 t(80%含水)。投加80%含水的泥餅時，也可以采用垃圾填埋場垃圾滲濾液處理站的硝化或反硝化稀污泥進行補充，更利于菌種的培養。

投加前，硝化池(指好氧池)和反硝化池(指缺氧池)要做到水面沒有漂浮物，池底沒用金屬、砂石等，硝化池和反硝化池中之前投加的清水或污水中沒有大的懸浮物、漂浮物、纖維等雜質。干污泥投加時，可人工均勻投加到硝化池或反硝化池。濕污泥投加時，可用泵車直接打。

2.3 活性污泥的培養和馴化

無論是干污泥還是濕污泥投加，因為它們多數來源于滲濾液處理站，因此處理滲濾液要進行培養和馴化，以便逐步適合處理垃圾滲濾液。為了加快污泥培養馴化速度，一般會采用同類型污水處理產生的污泥，本工程即可采取附近填埋場垃圾滲濾液處理站的污泥。但即使用同類型污水處理產生的污泥，開始也需要進行培養和馴化。

培養和馴化的目標是：硝化池和反硝化池中的污泥濃度(MLSS)穩定在2500～4000 mg/L之間(與進水水質相關)，污泥顏色棕黃，呈絮狀，半小時沉降數20%～30%。同時，污水處理的指標對于COD可達到35%～60%的去除率(與進水水質相關)，對于氨氮可達到45%～75%(與進水水質相關)的去除率時，視為活性污泥培養成功[4]。

2.4 碳源和磷源的準備

生化調試過程中理想的碳源是葡萄糖、淀粉或糞便。鑒于滲濾液中氨氮含量較高，本項目主要考慮碳源和磷源的補充。

磷源、氮源的準備。調試中補充碳源采用葡萄糖，1 kg葡萄糖約折合COD為1.06 kg。初期進水COD濃度控制在1500～2000 mg/L左右。如果實際投放的滲濾液COD占1000 mg/L，則需要補500～1000 mg/L的碳源。隨著實際投放的滲濾液逐漸增加，補充碳源的量相應減少。(在運行中補充碳源要根據脫氮的情況而定，調試過程中碳源的投加只為了活性污泥增長到正常范圍)。補充磷源一般以Na(H2PO4)2為主，生化池BOD5和COD的質量濃度比一般按0.3～0.4計，補充量按 m(BOD5):m(N):m(P)=100:5:1折算。

2.5 培養和馴化階段

為配合生化調試，需對生化池中的COD(鉻法)、溶解氧、pH值、細菌等指標進行監測，一般生化處理調試需配備以下監測儀器：COD測定儀、溶解氧測定儀、pH值測定儀、顯微鏡。

2.5.1 初期(3 d)

(1)首先將生化池注入一定量的清水和部分待處理的污水(本項目加入1/3待處理的滲濾液，其它用自來水或雨水將生化池補充至設計液位)，然后將污泥倒入反硝化池和硝化池。一般第1次投加2/3污泥，同時投加葡萄糖或面粉等培養料，加水攪拌后按比例均勻 投加到各生化池內。投加培養料以生化池COD的質量濃度控制在設計COD值為準，然后按比例補加磷。

(2)悶曝：投料后進行悶曝。一、二級硝化池水氣體積控制在1:(20～30)。第1天曝氣采取6 h充氧，4 h停機的方式進行。

(3)再次投料：經過1 d悶曝后，第2天COD的質量濃度將會降低。需再次投料，第2次可投入剩下的1/3污泥至化料池，(留下部分作為備用)。同時投加以葡萄糖為主的培養料，投加培養料仍以控制生化池COD的質量濃度在設計COD值為為標準，根據 需要補磷后悶曝。

(4)悶曝：第二、三天的悶曝可減少停機時間，生化曝氣可控制為開6 h停2 h。

2.5.2 中期(4～7 d)

一般經過2～3 d的悶曝后，通過顯微鏡鏡檢，可能會看到少量的原生動物。原則上，此時每天定時補加碳源逐步以葡萄糖或面粉為主，同時補充磷源。補充碳源的標準仍以生化池COD的質量濃度在生化池設計進水濃度左右為準。

此階段為排除生化代謝物，生化池需適量換水，同時繼續進行悶曝。此階段為加速污泥菌膠團的形成，在生化池中可適量投加粉狀PAM。

2.5.3 后期(7～10 d)

一般經過7～10 d悶曝，生化污泥表現顯淡黃色，污泥30 min 沉降比達到10%左右。通過鏡檢可發現有較多活躍的原生動物鐘蟲、纖毛蟲，以及后生動物輪蟲、線蟲等，此時生化污水處理即可進入馴化及增負荷調試階段。 增負荷調試一般以每2 d增加五分之一的污水負荷進行。1周后基本可以全負荷運行。為平穩過度，增負荷全幾天視具體情況可適量補充碳源。 生化調試期間，曝氣強度原則上應結合水中溶解氧類控制氣水比，一般好氧區溶解氧的質量濃度控制在1～3 mg/L，兼氧區控制在0～0.5 mg/L。 其它監控指標主要有COD，生物相、pH值、污泥沉降比。取樣分析頻率為調試初期一般4 h取1次樣，中期6 h取1次，后期8 h取1次樣。

2.6 調試注意事項

生化設施的調試，有以下幾點須特別注意。

(1)設置化料池及配備物料輸送系統對于規模較大的污水處理設施是必要的。

(2)投加的污泥需盡可能化開，避免垃圾進入生化池，降低污泥使用效率。

(3)若投加糞便，則在投加時需做好垃圾的清理工作，避免垃圾進入輸送泵，否則極易引起輸送泵的堵塞。

(4)需隨時掌握生化池內的COD及溶解氧變化情況，及時補充碳源和調整供氣量。

(5)調試期間生化池pH值最好控制在7～8.5之間，發生異常及時尋找原因采取補救措施。

根據化驗室檢測的數據，每天往生化池投加225 kg的葡萄糖，用以滿足微生物繁殖所需的碳源。經過幾天碳源的投加和對化實驗數據的分析，生化池已經具備了碳氧化和硝化的作用，連續幾天的O2出水，COD在800～1000 mg/L之間、氨氮在30 mg/L左右。根據滲濾液的B/C比分析，生化的出水應該在800～1000 mg/L的范圍。17日上午MBR開始產水，同時開始往系統進滲濾液，當天進滲濾液26.2 t。第二天化驗室檢測兩個好氧池的COD和氨氮仍處于較低值，指標并沒有上升趨勢。18日RO膜系統運行出水。

表2 現場MBR、RO膜出水檢測數據和每天進水量表Table 2 Field MBR and RO film effluent test data and daily influent meter

進水滲濾液中的COD極其不穩定，最低只有1500 mg/L左右，最高超過2800 mg/L，但全部符合我司處理廠滲濾液處理范圍之內；進水氨氮較高，全部超過1000 mg/L，最低1085 mg/L，最高1562 mg/L，基本都在1000～1600 mg/L范圍，進水碳氮比嚴重失調；連續九天的出水指標全部達標，COD出水最高只有58 mg/L，平均46 mg/L，出水氨氮最高10.6 mg/L，最低只有0.1 mg/L，平均數據不到5 mg/L，遠低于標準氨氮出水標準。

從COD和氨氮總去除情況上超過95%的去除率對于整個系統工藝的能力是肯定的，兼氧環境的均質調節池+一級反硝化池+一級硝化池+二級反硝化池+二級硝化池+MBR膜組件+RO反滲透的整個工藝組合對于出水水質的達標起到明顯效果，同時每一個單獨工藝都有著不可替代的作用，都發揮自身獨有的特點，組合到一起更是對于COD、氨氮的去除效率大大加強。同時系統對于磷的處理也同樣出色，進水磷含量在20～30 mg/L之間，出水磷含量都在0.2～0.8 mg/L之間，遠低于出水標準；pH出水檢測控制在7.1～7.4之間，出水總氮、色度、堿度等也同樣全部達標。

3 結 論

(1)以A/O、MBR為核心的活性污泥法處理滲濾液工藝中，生化污泥培養的情況是關鍵，缺氧池中的反硝化作用和好氧池中的硝化作用都依賴于活性污泥的情況，為了保證生產節約時間可以選擇其他處理廠中合適的生化污泥進行培養；

(2)缺氧池起到缺氧反硝化除氮作用，好氧池起到硝化氧化氨氮和吸磷作用，此工藝對于高氨氮、低COD的滲濾液有著出色的去除效果，最后經過RO膜的物理反滲透過濾出水COD、氨氮分別平均僅有46和5左右；

(3)通過系統加入新的生化污泥后我司滲濾液處理站已穩定達標運營超過3個月，每天的出水數據證明接種污泥和活性污泥法處理此滲濾液是可行的。