鐵碳還原與活性炭吸附法進行垃圾滲濾液的處理

吳羽桐，李 碩，韓晶樂

山東農業大學，山東 泰安 271008

1 垃圾滲濾液的性質

垃圾滲濾液是由受有機廢棄物污染且負荷系數較高、水質變化極為頻繁復雜的生態廢水組成的，其性質與氣候交替、水體活動、季節變遷、填埋廢物的種類、垃圾填埋的時間、填埋方式及其本身的含水量等因素有關[1]。

水溶性有機物一般濃度很高，CODCr和總BOD5等濃度的最高測定值也可達到每天數千至幾萬mg/L，是正常城市污水含量的10～100 倍[2]；金屬離子含量較高，有毒或重金屬含量相對較高時，填埋垃圾滲濾液成分隨貯存時間、水質、水量等變化較大，滲濾液污泥的微生物成分數量和污泥性質等會隨地下填埋場的使用時間長短而產生變化，可消生化性偏差性也會越來越大[3]。氨氮含量偏高，對后續生物發酵處理技術的使用具有較大的微生物抑制作用，并且長時間需要用氨氮濃度來維持水質穩定；有機污染物種類繁多，成分復雜，色度高，有難聞臭味，一般為黃褐色或黑色。

2 試驗

本課題旨在對泰安市垃圾場滲濾液處理工藝改造進行前期試驗。泰安市垃圾場設計的日處理量最高可達200 m3，其中包含50 m3／d 的再生水。為了確保垃圾滲濾液可以得到妥善處理，并能夠獲得有效的試驗數據，我們進行了如下試驗。設計水量為0.08～0.10 m3/h。進水水質通過水質分析獲取，出水水質需符合《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB 16889-2008，即：COD≤100 mg/L、SS≤30 mg/L、BOD≤30 mg/L、色度≤40 倍。

試驗設備：調節池、加酸桶、鐵碳反應塔、加堿桶、AO 池、二沉池、過濾器、吸附塔等設備。

水樣：泰安市垃圾廠滲濾液，由水質化驗分析，得出垃圾滲濾液進水的水質數據見圖1。

圖1 垃圾滲濾液進水水質圖

試劑：硫酸、氫氧化鈉、雙氧水、二氧化氯。

2.2 試驗方法

根據之前的計算結果和要求，我們現場制作了試驗設備，主要包括調節池、加酸桶、鐵碳反應塔、加堿桶、AO 池、二沉池、過濾器、吸附塔等設備。在設計流量下進行了小規模試驗，待試驗狀態穩定后，采集各處理單元的水樣，進行水質分析，以核實試驗效果。通過對試驗數據的分析，加以適度調整，以取得最佳效果。

2.3 處理方法的工藝流程

2.3.1 工藝流程簡述

垃圾露天填埋貯存區內產生的垃圾滲濾液，將經填埋場中的專用設備即地下收集污水管道系統匯入城市污水調節池，滲濾液則在該調節池體系中均質均量。在該調節池系統中加入一定量H2SO4等物質，調整溶液的pH，則濾液在鐵碳氧化還原反應塔中也會去除其中的一部分雜質，如CODcr、BOD5和NH4+-N。從還原反應塔內流出的大量滲濾液又會降解部分CODcr、BOD5物質。污水經UASB 厭氧反應器厭氧處理后，進入A/O 反應器，A/O 池可以充分實現去除有機物和脫氮的功能[4]，接著進入后續的處理構筑物進行活性炭吸附、沸石處理，達標排放。使UASB 厭氧反應器、A/O 池產生的剩余污泥進入污泥濃縮池，經濃縮處理后的污泥由螺桿泵統一送到填埋區填埋。濃縮池的上清液回流至調節池[5]。

本工藝流程的特點是只采用成熟的污水處理工藝來實現達標排放的目的，而未采用膜法處理，避免了膜反沖洗及濃水處理等較難解決的問題，能夠穩定可靠地運行。

2.3.2 處理效果

各單元按設計處理率運行，表1 展示了垃圾滲濾液處理工藝流程中各工段的處理效果。

表1 處理效果一覽表

3 試驗過程與數據分析

3.1 試驗步驟

試驗過程主要由以下步驟完成：

試驗主要包括鐵碳還原、UASB、生物處理單元和活性炭等四部分內容，主要目的是降解垃圾滲濾液中的COD、BOD5、色度、氮、磷等污染物質。我們要重點關注各單元的處理效果，主要是查看各單元主要去除的物質。按照設計要求，將原水按照工藝流程引入水處理試驗設施，并進行正常的工藝運行調試。在調試運行過程中，密切觀察各個環節的情況，一旦發現異常，立即進行處理使之恢復正常。當工藝運行穩定后，以每個處理單元為一個考察對象進行水質分析，確定處理效果和處理參數，并進行優化調整。對試驗設施進行改進和優化，觀察運行效果，得出最佳運行方式。

3.2 試驗裝置

試驗裝置流程圖見圖2。

圖2 試驗裝置流程圖

3.3 試驗數據分析

3.3.1 試驗過程

按照試驗設計和現場的實際情況，試驗進行全流程運行，分步重點考察的方法，獲取試驗數據，得到試驗效果。

COD 的去除：滲濾液中COD 的含量非常高，一般的一級生物處理難以達到理想效果，所以我們采用鐵碳還原、UASB、AAO、活性炭等處理工藝，以期達到預期處理效果[6]。處理效果及去除效率如表3，圖4。從中可以看出，通過采用上述處理工藝，COD可以達到理想的處理效果。

NH3-N 的去除：特別是在垃圾滲濾液處理的初期，NH3-N 的濃度也非常高，處理難度大[7]，我們主要采用了鐵碳還原、UASB、AAO、活性炭等工藝，在去除COD 的同時，也大幅度降低了NH3-N 的含量，同樣達到了預期處理效果，如表2、圖3。從中可以看出，通過上述處理工藝，NH3-N 的去除亦可達到理想效果。

表2 COD 及NH3-N 實際處理效果表

圖3 COD 及NH3-N 實際處理效果圖

色度的去除：垃圾滲濾液的色度很高，為2 000～4 000，呈褐色或黑色，嚴重影響著人們的感官，本工藝中主要采用了鐵碳還原、UASB、活性炭吸附等工藝，取得了良好的效果，出水基本可以達到無色透明的標準。

通過采取以上處理工藝，可以看出，垃圾滲濾液中的污染物質能夠同期大幅度去除，可以達到預期效果。

3.3.2 出水水質

通過水質化驗分析，得到垃圾滲濾液出水水質數據見圖4。

圖4 垃圾滲濾液出水水質圖

3.3.3 試驗效果

由以上圖表可知，鐵碳還原能夠降解一部分有機物，同時，滲濾液的生化性為后續進行生化處理提供了有力的條件，加上雙氧水等氧化劑有兩個作用，一是調整pH，二是起到優化的作用[8]，成熟的UASB處理工藝，使生物處理達到了預期效果，持續運行時間盡管不長，但可以看出效果是顯著的，后面的過濾池、吸附塔也發揮了其應有的作用，達到了去除COD 和色度的目的。

因此，靈活搭配以上工藝可以達到既符合處理標準又經濟實惠的目標。

4 結論與建議

4.1 結論

垃圾滲濾液作為一種濃度相對較高、成分變化復雜且快、后期水質變化較大、復雜的、具有持久性的有機生物廢水，采用單一的水處理藥劑法無法快速實現無害化綜合處理，鐵碳還原+UASB 處理器+AO 反應器+活性炭吸附的無害化綜合處理工藝可以輕松達到最佳水處理效果。通過試驗，不難看出試驗處理效果穩定。工藝流程所用設備操作難度低，藥劑易得，整體工藝便于推廣，具有可行性。選擇滲濾液凈化處理技術工藝時，應盡可能根據各類滲濾液設備的結構特性及本省各地工業的實際技術需求情況，因地制宜、靈活科學地選用各種處理凈化方法，并通過比較試驗研究取得更優工藝參數，用于生產指導和工藝實踐。

4.2 建議

為了使廢水中的不可生物降解物質最大程度地轉變為可生物降解物質，可以在活性炭吸附之前采用一定的氧化技術（如預臭氧）。這樣，活性炭吸附后所得的吸附進水的BOD5/COD 值會較低，吸附效果會更好，還可改善其生化性能。垃圾滲濾液中含高濃度氨氮，將顯著抑制微生物的活性，開發更高效的脫除氨氮方法可以明顯提高垃圾處理后的給水排水生物處理效率[9]，有助于提升經濟效益，進行適當的成本控制。