垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝技術研究

廖偉樂，張天芳，彭雅琴，謝巍龍，余柯易，易 敏，李杰乘，單小俊，苗子昂

（1.株洲市城市排水有限公司 霞灣污水處理廠，湖南 株洲 412000；2.株洲市水務投資集團有限公司 技術創新中心，湖南 株洲 412000）

隨著我國國民經濟的發展、城市規模的擴大和居民生活水平的提高，我國城市生活垃圾的產量和餐廚垃圾的產量在急劇增加。目前，我國生活垃圾和餐廚垃圾的收集、運輸和處理面臨一系列問題和考驗，如果處理不當將會嚴重影響市容市貌、居民身體健康及環境質量［1，2］。

垃圾滲濾液是一種含有多種有機物、多種重金屬及致癌物，且會產生沼氣的難降解有機廢水［3，4］。餐廚廢液體的特點主要是含水量高，有機物含量高，油脂高，鹽分含量高，易腐爛變質，易發酵，易發臭等。本文中包含兩種垃圾滲濾液，一種是已封場的生活垃圾填埋場滲濾液，屬于老齡垃圾滲濾液，COD含量較低，氨氮與總氮含量較高，可生化性極差；另一種是垃圾中轉站垃圾滲濾液，COD含量較高，可生化性較好。同為高濃度有機廢水，垃圾滲濾液、餐廚廢液的處理近幾年得到了廣大研究人員的關注，進行了大量的試驗研究，取得了不少成果。

目前我國垃圾滲濾液處理工藝有物化處理、微生物處理、膜處理技術；餐廚廢液的處理方法主要有厭氧消化、堆肥、填埋、焚燒等。傳統單一的處理方法無法實現垃圾滲濾液或餐廚廢液的達標排放，本項目將垃圾滲濾液與餐廚廢液協同處理，采用AOMBR工藝進行處理，通過控制溶解氧、污泥濃度、pH值考察對出水COD、氨氮，總磷，總氮等影響，得到最優工藝參數，為工程運營提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗廢水

試驗所用水樣主要由三部分組成：垃圾滲濾液取自湖南株洲某垃圾填埋場滲瀝液，生活垃圾中轉站滲瀝液取自湖南株洲某生活垃圾中轉站滲瀝液、餐廚廢液取自湖南株洲某餐廚及廚余垃圾處理廠出水。各原水水質見表1。為提高搭配后廢水的可生化性，參照B／C比為：0.5，對以上三種廢水進行了搭配，搭配比如下：

表1 廢水水質分析表 mg／L

生活垃圾填埋場滲瀝液∶餐廚及廚余垃圾處理廠污水∶生活垃圾中轉站滲瀝液＝15∶5∶3

試驗所用的活性污泥取自湖南株洲某垃圾焚燒廠的硝化池，污泥為黃褐色液體，沉降性良好。搭配后進水水質見表2。

表2 設計試驗進水水質分析表mg／L

1.2 試驗裝置

試驗裝置由反硝化池（A池）、硝化池（O池）、MBR池共3個反應器組成，反應器材質均為有機玻璃，有效容積分別為6 L、3 L、6 L；MBR膜為平板膜，材質為PVDF，有效膜面積200 mm×317 mm；A池中設有攪拌機，O池與MBR池中設有曝氣裝置，試驗工藝流程如圖1所示。

圖1 垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝流程圖

1.3 試驗過程

將活性污泥靜置沉淀3 h左右，去除上清液，分別向各反應器中加入60%有效容積的活性污泥，然后加入滲濾液至有效容積液面處，進行悶曝，悶曝3 d后，連續進水（滲濾液的稀釋液）培養至微生物完成馴化后，進水改為原滲濾液，在不同的試驗條件下連續運行，通過控制溶解氧、污泥濃度、pH值考察對出水氨氮，總磷，總氮等影響，得到最優工藝參數。O池到A池的硝化液回流比R＝15，MBR池到O池的污泥回流比R＝6，pH通過滴加稀硫酸和NaHCO3進行調控。

1.4 試驗分析方法

水質檢測指標及分析方法見表3。

表3 水質檢測指標及分析方法

2 試驗結果與討論

2.1 溶解氧對垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝中污染物去除率的影響

通過控制曝氣量分別控制O池溶解氧為1.0 mg／L、1.5 mg／L、2.0 mg／L、2.5 mg／L、3.0 mg／L，控制O池活性污泥濃度為8 000 mg／L，pH值為7.99（原水pH值），按不同溶氧梯度分別控制O池中曝氣量，得到出水，水樣檢測結果如圖2所示。

圖2 溶解氧對污染物脫除效果的影響

由圖2可見，各污染物指標的去除率都在80%以上，去除效果較好。一般情況下，垃圾滲透液處理在生化段去除率很難達以上效果，該試驗由于加入較多餐廚廢液，營養源豐富，微生物活性好，所以去除率較高。氨氮和總磷去除率比較穩定，基本維持在90%以上。COD去除率隨著溶解氧的上升在逐步下降，原因在于隨著溶氧的提高，曝氣量增大，部分污泥存在解體情況，上清液的渾濁度增加，導致上清液中COD上升。總氮去除率相對較低原因為悶曝過程中連續曝氣，未達到缺氧條件，反硝化反應受到了抑制，且溶解氧越高，反硝化效果越差。根據以上試驗結果對比，得出最佳溶解氧控制范圍是1 mg／L左右。

2.2 污泥濃度對垃圾滲透液處理的影響

分別控制O池污泥濃度為10 000 mg／L、8 000 mg／L、6 000 mg／L、4 000 mg／L、2 000 mg／L，控制溶解氧1 mg／L左右，控制，pH值為7.99（原水pH值），通過排泥分別控制O池中污泥濃度，得到出水，水樣檢測結果如圖3所示。

圖3 污泥濃度對污染物脫除效果的影響

由圖3可見，污泥濃度的高低可以表征反應容器中微生物的多少，一般情況下，污泥濃度越高，微生物數量越多，污染物去除效果最好，但過量的微生物可能導致進水營養源不夠，微生物之間競爭過于激烈，部分微生物將會自我解體形成細碎的懸浮顆粒，影響出水水質，同時對氧氣等資源進行爭奪，會導致曝氣困難，增加運行成本，也會影響硝化反應的正常進行。同樣，污泥濃度過低，微生物數量不夠會導致污染物去除效果差，滿足不了正常工藝需求。根據圖3中數據可知，各污染物指標的去除率差異較大，總氮去除率相對其它污染物指標較差，根據圖中試驗結果對比，污泥濃度控制范圍在8 000 mg／L左右，各污染物去除效果最好。

2.3 pH值對垃圾滲透液處理的影響

分別控制O池pH值5、6、7、8、9，控制溶解氧1 mg／L左右，控制O池活性污泥濃度為8 000 mg／L，通過滴加稀硫酸和NaHCO3進行調控O池中pH值，得到出水，水樣檢測結果如圖4所示。

由圖4可見，不同pH值條件下的污染物去除率差異較大，pH值過低或者過高都會影響微生物的正常代謝活動，導致污染物去除效果大幅度下降。pH值為7時污染物總體去除率最好，但考慮現實條件，在滲濾液中投加藥劑調節pH值會增加運行成本，并增加運行人員的操作難度，投加酸堿藥劑存在一定的安全隱患。與此同時，pH值為8時（與原水pH值基本一致）各項污染物指標的去除率也相對較高，能滿足深度凈化進水水質要求，因此，在該工藝中反應pH值不需調節，按原水pH值范圍運行即可。

圖4 pH值對污染物脫除效果的影響

3 穩定性試驗

為了驗證試驗結果的穩定性，項目進行了連續試驗45 d，進水流量為1 L／d，廢液在模型中的停留時間為9 d，共處理混合廢液45 L，試驗過程中每隔1 d取出水檢測COD、氨氮、總氮、總磷等指標，試驗結果如圖5所示。

圖5 不同試驗時間下出水的污染物含量

由圖5可知，出水COD含量 為223～380.8 mg／L，氨氮含量15.17～37.89 mg／L，總磷含量1.74～3.54 mg／L，總氮24.68～57.28 mg／L。COD脫除率為95%左右，氨氮的脫除率在97%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在95%左右與小試結果基本一致。連續試驗45 d期間試驗數據較穩定，污染物脫除率較高，證明了垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝可有效提高陳化垃圾滲濾液的可生化性，大大降低運營成本，并有效減少后期深度凈化處理的運行負荷。

4 小 結

小試試驗結果表明，垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝適宜條件為：溶解氧控制范圍是1 mg／L左右，污泥濃度控制范圍在8 000 mg／L左右，無需調節原水pH值，此時對COD脫除率為90%左右，氨氮的脫除率在95%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在92%左右。

連續性試驗結果表明，進水流量為1 L／d，廢液在模型中的停留時間為9 d，連續運行45 d，COD脫除率為95%左右，氨氮的脫除率在97%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在95%左右，與小試結果基本一致。連續試驗期間試驗數據較穩定，污染物脫除率較高，證明了垃圾滲濾液協同餐廚廢液處理工藝可有效提高陳化垃圾滲濾液的可生化性，大大降低運營成本，并有效減少后期深度處理的運行負荷。

該試驗的研究背景是株洲市某垃圾填埋場滲濾液處理站擴容改造項目。其中垃圾填埋場、餐廚廢液處理廠位置相鄰不遠，適合協同處置；而中轉站垃圾滲濾液和餐廚廢液可生化性較好，可以調配垃圾填埋場生化性較差的滲濾液，搭配處理后提高污水的可生化性，減少運行過程中碳源的投加，降低運營成本，保證出水水質穩定達標，相對三種污水單獨處理，其污水體量較小，分散式處理規模效益較差。因此，從區域位置、水質及水量等方面考慮，這三種污水協同處理，可以減少占地面積和工程投資，降低運營管理難度，提高污水的可生化性，降低運營成本，確保出水穩定達標。