吹脫-水解酸化-SBR法處理垃圾滲濾液

垃圾滲濾液是在垃圾衛生填埋過(guò)程中產(chǎn)生的組成復雜的高濃度有機廢水，是由垃圾分解后產(chǎn)生的內源水與外來(lái)水分(包括大氣降水、地表水等)混合而成。不僅含有大量的有機污染物，還含有高濃度的氨氮和重金屬等有害成分。有研究結果表明，在垃圾滲濾液中檢出有機污染物77種，由此可見(jiàn)垃圾滲濾液組成的復雜性。

另外，同一垃圾填埋場(chǎng)所產(chǎn)生的滲濾液的性質(zhì)會(huì )隨著(zhù)填埋場(chǎng)的使用時(shí)間而變化，即滲濾液的BOD5、CODCr、BOD5/CODCr等指標會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)而逐漸降低。相對于新的填埋場(chǎng)，成熟填埋場(chǎng)滲濾液的BOD5、CODCr和BOD5/CODCr較低，而氨氮濃度較高，處理難度相對較大。

根據估算，我國2000年垃圾滲濾液排放量超過(guò)2500萬(wàn)m3，其處理技術(shù)主要采用生化法和物化法。由于垃圾滲濾液中含有高濃度的有機物，多數采用生化法處理此類(lèi)廢水，取得了一定的成效。但是，該廢水中普遍存在的高濃度氨氮制約了生化法對其的處理應用和效果。有研究結果表明，垃圾滲濾液中高濃度的氨氮對微生物活性有抑制作用，會(huì )降低生化系統對有機污染物的降解效率，從而導致處理出水難于達到要求。

本文研究采用吹脫—水解酸化—SBR工藝處理垃圾滲濾液，其中采用空氣吹脫技術(shù)作為預處理，初步降低廢水中氨氮的濃度。生物水解酸化處理在降低有機污染物濃度的同時(shí)可以提高廢水的可生化性，這對于采用生化法處理BOD/COD較低的成熟填埋場(chǎng)滲濾液具有促進(jìn)作用。

該方法融合了A/O工藝等高負荷活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，耐沖擊負荷能力強，對有機污染物去除效果好，特別是通過(guò)對反應器的運行時(shí)段和次序的控制，可達到良好的脫氮效果。

1　試驗內容

1.1　廢水來(lái)源及水質(zhì)特征

試驗所用垃圾滲濾液取自香港某垃圾填埋場(chǎng)，該場(chǎng)使用時(shí)間已超過(guò)10年，屬成熟填埋場(chǎng)。因此，與新填埋場(chǎng)相比較，其滲濾液中有機物濃度相對較低，CODCr為4000—4500mg/L，但氨氮濃度高達1400mg/L左右，pH值718—910，水色呈黃褐色。

1.2　工藝流程

試驗采用吹脫—水解酸化—SBR工藝，見(jiàn)圖1。

1.3　試驗方法

吹脫預處理采用鼓風(fēng)曝氣方式吹脫廢水中的氨氮，以降低氨氮濃度，剩余氨氮和水中的有機物在后續生化系統中進(jìn)行降解。通過(guò)改變pH值、反應時(shí)間等條件，研究空氣吹脫法去除氨氮的最佳反應條件。

生化系統采用水解酸化—SBR工藝。廢水經(jīng)過(guò)吹脫處理后進(jìn)入水解酸化池，池內懸掛塑料組合填料，在反應器啟動(dòng)階段加入取自污水處理廠(chǎng)的污泥和經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培育的高效降解菌，逐步增加廢水進(jìn)入量，運行20d后CODCr去除率逐漸提高直至穩定，反應器啟動(dòng)完成。改變有機負荷等條件，研究水解酸化反應器的最佳運行參數及其處理效果。SBR反應器有效容積為210L，投入污水處理廠(chǎng)污泥后用試驗廢水馴化二周。SBR反應器在運行過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，部分可回流到水解酸化池中，一方面可以增加水解酸化池的生物量，提高其處理效率，另一方面可以起到消化污泥、減小污泥體積的作用。

主要水質(zhì)指標的測定:COD為標準重鉻酸鉀法，pH值采用玻璃電極法，氨氮為蒸餾—酸滴定法和納氏試劑分光光度法。

2　試驗結果及討論

2.1　吹脫預處理的處理效果

試驗廢水的pH值一般為718—910，為了將其中的氨氮充分轉化為游離氨，提高吹脫除氨的效果，用石灰水調節廢水的pH值至915左右。雖然pH值越高越有利于滲濾液中的氨氮充分轉化為游離氨，但是過(guò)高的pH值不僅要求在調節時(shí)投入大量石灰，而且在吹脫處理后，還要將過(guò)高的堿性用酸調節到接近中性，才能進(jìn)入后續生化處理系統，這一系列的操作無(wú)疑會(huì )增加運行成本和運行操作的難度。綜合考慮，選擇915作為吹脫除氨時(shí)的pH值為最佳。改變吹脫時(shí)間，取樣測定不同吹脫時(shí)間出水的氨氮、CODCr、pH值，見(jiàn)表1。

由表1可知，隨著(zhù)吹脫時(shí)間的延長(cháng)，氨氮去除率不斷提高，吹脫時(shí)間超過(guò)12h，氨氮去除率在6211%以上，氨氮濃度由1400mg/L降至53016mg/L以下。吹脫過(guò)程對有機物去除效果不明顯，CODCr值在吹脫前后變化不大。測量吹脫處理出水的pH值發(fā)現，隨著(zhù)吹脫時(shí)間的延長(cháng)，出水中氨氮濃度不斷下降，與此同時(shí)出水的pH值也隨之降低，由吹脫前的9150下降到吹脫16h后的8170，這對后續生化系統的正常運行十分有利。

2.2　水解酸化反應器的運行條件及處理效果

以pH為915、吹脫時(shí)間為16h的預處理條件吹脫處理滲濾液，其處理出水作為水解酸化反應器的進(jìn)水，改變運行條件，研究其處理效果。

2.2.1　停留時(shí)間變化對處理效果的影響

在其它條件不變的情況下，改變廢水在水解酸化反應器的停留時(shí)間，測定出水的CODCr值，得出停留時(shí)間對CODCr去除率的影響，見(jiàn)圖2。

從圖2可知，水解酸化池的CODCr去除率隨停留時(shí)間的延長(cháng)而增加。當停留時(shí)間大于10h時(shí)，CODCr去除率超過(guò)50%。但從圖2曲線(xiàn)的變化趨勢看，停留時(shí)間大于8h時(shí)，曲線(xiàn)變化趨于平緩，表明在這段曲線(xiàn)中隨著(zhù)停留時(shí)間的延長(cháng)，CODCr去除率的增加趨勢放緩。綜合考慮，水解酸化池的廢水停留時(shí)間取10h為宜，這樣既可保證較高的CODCr去除率，降低后續處理的負荷，在實(shí)際應用中又可以避免由于停留時(shí)間過(guò)長(cháng)而導致基建投資過(guò)大的問(wèn)題。

2.2.2　水解酸化反應對水質(zhì)變化的影響

廢水經(jīng)水解酸化處理后各項水質(zhì)指標的變化情況見(jiàn)表2。

從表2可知，經(jīng)過(guò)水解酸化處理，不僅降低了廢水的有機負荷，避免后續處理階段由于有機負荷過(guò)高而出現污泥膨脹等不良現象，而且BOD5/CODCr值由0131提高到0142，使廢水的可生化性得到了改善，有利于廢水中有機污染物的進(jìn)一步生化降解。

2.3　SBR法的運行條件及處理效果

2.3.1　好氧段運行時(shí)間對處理效果的影響

改變曝氣時(shí)間，在沉淀期為2h，保持其它條件不變的情況下進(jìn)行試驗，研究曝氣時(shí)間變化對處理效果的影響，見(jiàn)圖3。

由圖3可知，CODCr和氨氮去除率隨曝氣時(shí)間的延長(cháng)而增加，但曝氣時(shí)間大于20h時(shí)CODCr去除率增加不明顯，氨氮去除率的變化曲線(xiàn)則在曝氣時(shí)間為12h時(shí)開(kāi)始變緩，繼續延長(cháng)曝氣時(shí)間對氨硝化作用的效果不大，這可能是硝化作用的產(chǎn)物積累過(guò)多而造成的。因此，選擇20h為SBR法的最佳曝氣時(shí)間。同時(shí)為了消除NO3-—N的積累對硝化作用造成的影響，將好氧段分為二段，在二段之間設置缺氧段進(jìn)行反硝化處理，以提高氨氮的去除效果。

2.3.2　不同工況的設置對處理效果的影響

將SBR處理的曝氣期分為二段，并設置缺氧反硝化期，研究缺氧期的設置對處理效果的影響。2個(gè)工況的運行時(shí)間安排見(jiàn)表3。保持其它條件不變，測定采用2個(gè)不同工況運行的SBR法處理廢水的各項水質(zhì)指標，見(jiàn)表4。
工況1與工況2的主要區別是后者將好氧曝氣期分為二段，并在二段之間設置缺氧反硝化期。從表4可知，加設缺氧反硝化處理可明顯提高SBR法對氨氮的去除率，去除率可由7514%提高到9211%，同時(shí)有機物的降解效果也有所改善，CODCr去除率可從8517%提高到9119%。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3　結論

1)　垃圾滲濾液中含有高濃度的氨氮，采用吹脫法作為預處理方法，在pH915、吹脫時(shí)間為12h的條件下，可有效去除60%以上的氨氮。經(jīng)吹脫預處理后，垃圾滲濾液中氨氮濃度和pH等條件可基本符合后續生化處理的要求。

2)　后續生化處理采用水解酸化—SBR工藝。其中，水解酸化階段的CODCr去除率隨廢水停留時(shí)間的延長(cháng)而增加，當停留時(shí)間大于10h時(shí)，CODCr去除率超過(guò)50%。另外，水解酸化處理在降低CODCr值的同時(shí)還可以提高廢水的可生化性。

3)　SBR法運行過(guò)程的工況設置對污染物的去除效果，特別是氨氮的去除效果有較大影響。將SBR法的曝氣期分為2個(gè)階段，并在2個(gè)曝氣階段之間設置缺氧反硝化期，可提高CODCr和氨氮的去除率。