微電解催化氧化在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

朱娟，李威

（湖南鑫恒環(huán)境科技有限公司，長沙 410217）

1 概況

生活垃圾填埋場在封場后仍有垃圾滲濾液產(chǎn)生，河南某生活垃圾填埋場封場后，由于原有的滲濾液處理設(shè)施經(jīng)常不能正常啟動，給滲濾液調(diào)節(jié)池帶來很大壓力。為確保滲濾液得到及時處理，控制環(huán)境風(fēng)險，避免滲濾液外溢對環(huán)境造成危害，同時鑒于填埋場封場后，滲濾液回灌操作多有不便，必須配備一套零濃縮液的處理設(shè)施。

生活垃圾填埋后產(chǎn)生的污水，受垃圾成分、填埋方式、氣候等影響，各地區(qū)垃圾滲濾液水質(zhì)有較大變化。同一填埋場不同時期、不同季節(jié)，滲濾液水量、污染物濃度也不同。垃圾滲濾液是一種高濃度有機(jī)廢水，污染成分復(fù)雜，危害較大。

2 水質(zhì)及工藝流程

2.1 水質(zhì)水量

該垃圾填埋場封場后滲濾液產(chǎn)生量為45—52m3/d，滲濾液可生化性較差，氨氮含量高，出水指標(biāo)應(yīng)達(dá)到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求，滲濾液進(jìn)水監(jiān)測結(jié)果、設(shè)計出水水質(zhì)見下表。

設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

2.2 處理工藝

目前國內(nèi)垃圾滲濾液處理的主流工藝是“生化法+膜深度處理”，膜過濾水質(zhì)較好，然而經(jīng)膜過濾后產(chǎn)生的濃縮液要再處理達(dá)標(biāo)會非常困難[1]，現(xiàn)有濃縮液常用的處理方法是回灌至填埋場或外運(yùn)至城市污水處理廠摻和生活污水再處理。濃縮液回罐填埋場將會引起鹽分及污染物的不斷累積，同時回灌操作會影響填埋場的正常運(yùn)行，對填埋場周圍生態(tài)環(huán)境及滲濾液處理工藝產(chǎn)生不利影響[2]。濃縮液外運(yùn)處理，不僅會增加污水外運(yùn)監(jiān)控難度，而且會對城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生較大的沖擊負(fù)荷，影響納污污水處理廠的正常運(yùn)行。當(dāng)垃圾滲濾液進(jìn)入中老齡階段后，由于BOD/COD 下降、氨氮升高、碳源投加增多、電導(dǎo)率升高等問題會導(dǎo)致膜產(chǎn)水率下降，亟須研究新工藝來解決存在的問題。鐵碳微電解法具有電極反應(yīng)、氧化還原、吸附絮凝、共沉等作用[3]，微電解催化氧化技術(shù)對垃圾滲濾液中的污染物具有良好的去除效果，同時將微電解催化氧化技術(shù)與其他工藝組合，污水將100%達(dá)標(biāo)排放，無濃縮液處理難題。

該場垃圾滲濾液采用“滲濾液→調(diào)節(jié)池→一級調(diào)酸→一級微電解→一級催化氧化→一級混凝沉淀→二級調(diào)酸→二級微電解→二級催化氧化→二級混凝沉淀→A/O →MBR →出水”工藝，設(shè)計處理規(guī)模50m3/d。填埋場滲濾液經(jīng)收集后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，第一步是加酸調(diào)節(jié)進(jìn)水pH 值，進(jìn)行第一級的鐵碳微電解、催化氧化反應(yīng)，第一級微電解催化氧化反應(yīng)的目的是將廢水中難降解的有機(jī)物進(jìn)行“斷鏈開環(huán)”。第二步是在一級鐵碳微電解催化氧化出水沉淀上清液中，繼續(xù)加酸調(diào)節(jié)pH 值后，進(jìn)行二級的鐵碳微電解催化氧化反應(yīng)，二級反應(yīng)的目的是將生成的Fe2+進(jìn)一步氧化成Fe3+，其水合物具有較強(qiáng)的吸附絮凝活性，再加堿調(diào)pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，其吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量吸附水中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機(jī)大分子。經(jīng)過二級鐵碳微電解、催化氧化、混凝沉淀的上清液出水，大幅降低了COD、氨氮、總氮和色度等污染物。而后廢水自流進(jìn)入由缺氧池、好氧池及MBR 組成的生化處理系統(tǒng)，進(jìn)一步去處廢水中的各種污染物，剩余污泥排入污泥池濃縮，經(jīng)壓濾機(jī)脫水至80%后，送入填埋區(qū)填埋。滲濾液處理工藝流程見下圖。

工藝流程圖

3 主要設(shè)計參數(shù)

（1）調(diào)節(jié)池

利用原有調(diào)節(jié)池，配套2 臺流量為2.5m3/h 的潛污泵（一用一備），揚(yáng)程10m，功率為0.37kW。

（2）一級調(diào)酸罐

一級調(diào)酸罐的主要作用為調(diào)節(jié)垃圾滲濾液進(jìn)水pH 值，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為15min，尺寸為1m×1m，有效容積為0.62m3，采用空氣攪拌混合，出水口安裝在線pH 計，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（3）一級微電解

一級微電解的主要作用是將廢水中難降解的有機(jī)物進(jìn)行“斷鏈開環(huán)”，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為90min，尺寸為1.5m×2.8m，有效容積為3.7m3，底部安裝曝氣管充氧，上部填充鐵碳填料，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（4）一級催化氧化

一級催化氧化的主要作用是將廢水中部分有機(jī)物和還原性物質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)氧化，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為60min，尺寸為1.2m×2.8m，有效容積為2.5m3，底部安裝曝氣管進(jìn)行攪拌，上部填充60%容積的催化劑，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（5）一級混凝沉淀

一級混凝沉淀的主要作用為架橋吸附反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀物和懸浮物，實(shí)現(xiàn)泥水分離，設(shè)計流量為2.5m3/h，沉淀時間為120min，尺寸為1.5m×4.5m，表面水力負(fù)荷為1.41m3/（m2·h），采用豎流沉淀池，結(jié)構(gòu)為碳鋼防腐。

（6）二級調(diào)酸

二級調(diào)酸的主要作用為調(diào)節(jié)一級混凝沉淀出水的pH 值，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為15min，尺寸為1m×1m，有效容積為0.62m3，采用空氣攪拌混合，出水口安裝在線pH 計，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（7）二級微電解

二級微電解的主要作用是去除難降解有機(jī)物，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為60min，尺寸為1.2m×2.8m，有效容積為2.5m3，底部安裝曝氣管充氧，上部填充鐵碳填料，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（8）二級催化氧化

二級催化氧化的主要作用是進(jìn)一步氧化廢水中的污染物，提高出水可生化性，設(shè)計流量為2.5m3/h，水力停留時間為60min，尺寸為1.2m×2.8m，有效容積為2.5m3，底部安裝曝氣管進(jìn)行攪拌，上部填充60%容積的催化劑，結(jié)構(gòu)為玻璃鋼圓桶。

（9）二級混凝沉淀

二級混凝沉淀的主要作用為架橋吸附反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀物和懸浮物，實(shí)現(xiàn)泥水分離，設(shè)計流量為2.5m3/h，沉淀時間為120min，尺寸為1.5m×4.5m，表面水力負(fù)荷為1.41m3/（m2·h），采用豎流沉淀池，結(jié)構(gòu)為碳鋼防腐。

（10）缺氧池

缺氧池尺寸為5m×3m×4.5m，有效容積為60m3，水力停留時間為24h，結(jié)構(gòu)為碳鋼防腐，MLSS 約為7g/L。

（11）好氧池

好氧池尺寸為6m×4m×4.5m，有效容積為95m3，水力停留時間為38h，結(jié)構(gòu)為碳鋼防腐，MLSS 約為7g/L，微孔曝氣裝置1 套。

（12）MBR 膜池

MBR 膜池尺寸為2.5m×2.5m×4m，結(jié)構(gòu)為碳鋼防腐，MBR 膜堆尺寸為576mm×1416mm×2000mm。

（13）污泥濃縮池

污泥濃縮池為鋼砼結(jié)構(gòu)，利用原有污泥池，配套板框壓濾機(jī)1 臺。

4 系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行

4.1 調(diào)試

該工程于2018 年7 月開始調(diào)試，先進(jìn)行生化系統(tǒng)的污泥培養(yǎng)與馴化，接種同類型垃圾滲濾液生化系統(tǒng)污泥，調(diào)試時投加碳源以加快活性污泥的培養(yǎng)。在調(diào)試過程中，監(jiān)測水質(zhì)情況，根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整進(jìn)水量、曝氣量等。調(diào)試40 天后，活性污泥濃度達(dá)到7g/L。在生化系統(tǒng)污泥接種完成之后進(jìn)行微電解催化氧化系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試參數(shù)設(shè)定范圍如下：一級調(diào)酸pH 值為1.0—4.0，一級催化氧化添加10—20mL/L 的35%雙氧水，二級調(diào)酸pH 值為1.5—3.0，二級催化氧化添加15—25mL/L 的10%次氯酸鈉，混凝沉淀的pH 值及PAC、PAM 投加量根據(jù)實(shí)際效果調(diào)整。根據(jù)調(diào)試找出各級的反應(yīng)最佳條件，一級微電解催化氧化pH 值為1.5—2.0，35%雙氧水投加量為18mL/L，二級微電解催化氧化pH 值為2.5—3.0，10%次氯酸鈉投加量為20mL/L，混凝沉淀pH 值為7.0—7.5，PAC 投加量為15mg/L，PAM 投加量為0.3mg/L。系統(tǒng)經(jīng)過65d 的調(diào)試，污染物去除率達(dá)到預(yù)期效果，系統(tǒng)投入正常運(yùn)行，出水指標(biāo)優(yōu)于《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求。

4.2 運(yùn)行效果

系統(tǒng)正式運(yùn)行后，兩級微電解催化氧化處理單元COD 去除率為92.9%、氨氮去除率為95.05%、總氮去除率為92.3%、總磷去除率為99.1%。

經(jīng)過兩級微電解催化氧化處理后，BOD/COD 比值由0.14 提高至0.35，出水再經(jīng)過“A/O+MBR”工藝處理后達(dá)到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求。兩級微電解催化氧化運(yùn)行藥劑費(fèi)用為25.6—29.8 元/t 水，運(yùn)行電費(fèi)為2.5—3.0 元/t 水。

5 結(jié)語

微電解催化氧化技術(shù)應(yīng)用于垃圾滲濾液處理，可有效去除污染物，提高廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理創(chuàng)造了較好的條件。微電解催化氧化技術(shù)與“A/O+MBR”工藝組合后可使廢水達(dá)標(biāo)排放，雖然處理成本較目前主流工藝“生化法+膜深度處理”要高，但能夠解決膜濃縮液回罐造成污染物累積的問題。該工藝適合處理可生化性差的老齡垃圾滲濾液，缺點(diǎn)是藥劑成本偏高。