垃圾渗滤液处理工艺研究

渗滤液处理作为水处理技术研究的一个独立分支，与常规废水处理有相通之处，但也有其不同于常规废水处理工艺的特殊之处，由于渗滤液水质随时间和地域变化显著，不仅采用单一的处理方法不能满足其处理要求，需要通过不同方法进行优化组合与灵活应用才能实现有效的处理，而且适用于某一填埋场渗滤液处理的工艺方法往往不是普遍适用的技术。同时渗滤液污染负荷高，处理难度大，不仅要考虑处理工艺的有效性和稳定性，还须考虑其处理工艺的经济合理性。因此选择经济技术合理的渗滤液处理工艺是非常重要的而且是必要的。
  ①氨吹脱、厌氧、SBR处理工艺
  采用氨吹脱、厌氧生物滤池AF、SBR处理工艺进行深圳下坪生活垃圾填埋场的渗滤液处理，出水达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的三级标准。氨吹脱塔采用规整填料，厌氧工艺采用传统的底部进水，上部出水的升流式AF。在渗滤液处理中，氨吹脱是整个工艺的关键，只有在高效的去除氨氮后才能保证后续生化处理正常进行，吹脱设计参数采用pH为10.8~11.0、水量负荷2~3m3/（m2·h）。AF作为厌氧工艺处理吹脱后的渗滤液，容积负荷的设计值取l~3kgCODCr/（m3·d）。AF处理工艺主要优点是容积负荷高，剩余污泥少，耐冲击负荷强，操作运行方便。通过一个月的培养，AF填料上挂有一层密实的黑色絮绒状生物膜，出水CODCr稳定在2500mg/L左右。AF出水进入SBR反应池进行好氧处理，SBR反应池能够耐冲击负荷，适合小水量处理，脱氮效率高。整个工艺具有较强的耐冲击负荷能力，当进水CODCr浓度为10000~15000mg/L，BOD5浓度为3000~5000mg/L时，出水水质稳定。采用SBR工艺作为厌氧处理的后续好氧处理工艺时，污泥负荷取0.2~0.4kgBOD5/（kgMLSS·d）。试验表明，AF不但具有高效的去除有机物的能力，还能提高渗滤液的可生化性，另外整个工艺流程简单，无需污水、污泥回流，管理操作方便，自动化程度高。
  ②吹脱、SBR、吸附混凝处理工艺
  采用氨吹脱、SBR、吸附混凝法处理垃圾填埋场渗滤液，吹脱前pH值调至10.5、气水比2000：l、吹脱时间4h。SBR污泥负荷0.4kgBOD5/（kgMLSS·d），氨氮负荷为0.3kg NH4+-N（/kgMLSS·d）。HRT为30h，曝气周期6h，吸附混凝试验吸附剂为天然风化煤80目，混凝剂为FeCl3，二者的比例为l:3，投药量为1‰。出水达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）中的三级排放标准。
  ③CASS砂滤处理工艺
  CASS（Cyclic Activated Sludge System）是改良式序批间歇反应器，它是近年来国际公认的先进的废水处理工艺。其主要原理是把序批式活性污泥法SBR的反应池沿长度方向分为2个部分，前部为生物选择区也称为预反应区，后部为主反应区，在主反应区的后部安装了可升降的撇水装置。曝气、沉淀等在同一池子周12期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。CASS工艺尤其适合含较多工业废水的城市污水及要求除磷脱氮的处理。孙召强等采用CASS工艺对盘锦市垃圾处理场的渗滤液进行处理。实际运行的水量为20m3/d，进水污染物CODCr=28922mg/L，BOD5=25000mg/L，NH4+-N=1009mg/L，CASS池的工作周期为24h，其中进水5h，曝气22h（含进水5h），沉淀1h，排水1h，预反应区潜
  水搅拌机连续运转，主反应区污泥回流泵的运行和曝气机连锁，排水采用电动蝶阀控制。主要设计参数为混合液污泥浓度4500mg/L，排出比1:10，BOD5负荷0.17kgBOD5/kgSS·d，氨氮负荷0.007kgNH4+-N/（kgSS·d），充氧量42kgO2/h。中间水池用于暂时贮存处理后的水量，容积大于CASS池一个周期的排水量。池内设潜水提升泵2台。该工程的运行情况一直比较稳定，出水达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）中的三级排放标准。
  ④A2O混凝沉淀处理工艺
  赵宗升等采用A2O混凝沉淀处理工艺处理北京某垃圾填埋场渗滤液。处理工艺的厌氧段为内循环式厌氧流化床，容积为40L，内装2L煤质活性炭，缺氧池容积为15L，曝气池容积为40L，竖流式沉淀池直径为200mm，混凝沉淀采用间歇杯皿试验。试验分4个阶段。第一阶段16天，CODCr负荷为0.44kgCODCr/（kgMLSS·d），氨氮负荷为0.05kgNH4+-N/（kgMLSS·d），该阶段CODCr、BOD5、氨氮去除率均较高。第二阶段12天，污染负荷增加，进水流量从36L/d调至30L/d，氨氮负荷从0.05kg/（kgMLSS·d）增至0.18kg/（kgMLSS.d），但CODCr、氨氮、总氮去除率均有所上升，这一阶段曝气池污泥沉降比上升，负荷较高，但二沉池未发生污泥上浮。第三阶段43天，进水流量从30L/d下调为20L/d，进水负荷降低，有机负荷为0.28kg/（kgMLSS·d），氨氮负荷0.15kg/（kgMLSS·d），此时除污泥沉降性能得以改善外，污染物去除效果没有改善。第四阶段5天，采用向曝气池投
  加碱液的方法控制pH值，这一阶段进水平均pH值为7.74，硝化反应进行得较彻底，好氧出水平均NH4+-N浓度为9.8mg/L，总氮去除率提高到23%。出水BOD5、氨氮较低，但CODCr浓度较高，需要进一步处理。为此，对生物处理出水进行了混凝沉淀处理，采用聚铁为混凝剂，其混凝的最佳pH=5，投加量以1L水投加6mL聚铁为宜。该流程对高浓度氨氮有较好的处理效果，可将氨氮浓度从1321mL，降至10mL以下，其去除率达99%。但该流程的总氮去除率仅为20~30%，有待提高。
  ⑤厌氧、氧化沟处理工艺
  北京阿苏卫垃圾填埋场采用厌氧、氧化沟工艺处理垃圾渗滤液。该工艺中氧化沟设计污泥浓度为4000mg/L，但在运行初期，污泥培养不起来，主要原因是渗滤液中营养元素严重不足和不均衡，后来通过投加鸡粪和猪粪，增加水中磷含量，为细菌繁殖提供营养物质，才使污泥浓度达到3774mg/L。但始终无法稳定在134000mg/L的设计浓度，CODCr去除率为85%左右，还需后续深度处理才能满足《生活垃圾卫生填埋场污染物控制标准》（GB16889—1997）二级排放标准。
  ⑥FBZ（超声气浮）+SBR处理工艺
  FBZ工艺技术是利用超声波发生装置产生频率在26 kHz以上的超声波，它在液体中以面波的形式传递，遇到阻碍时，发生器产生的波发生碰撞会产生一种压缩力，使超声波急剧反弹，形成无数细小的“空化泡”。FBZ工艺主要适用高浓度、难降解的有机废水的处理，不仅对有机物去除率高，而且脱氮效果好。采用SBR工艺，集反应、沉淀、排水等功能于一体，省去了常规的初沉池、二沉池和污泥回流设备，占地面积小，操作灵活，各程序的时间可根据水质、水量的变化灵活调整。整个工艺具有构造简单、控制灵活、活性污泥性状好、污泥产出率低、脱氮效果好、处理成本低的特点。马慧等针对垃圾场渗滤液采用此法进行处理，在进水BOD5为400~500mg/L，CODCr为565~2000mg/L，氨氮为342~529mg/L，SS为114~274mg/L的情况下，氨氮、CODCr、BOD5都达到很好的去除效果，出水
  符合《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997）中的一级标准（CODCr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，NH4+-N≤15mg/L，SS≤70mg/L）。
  ⑦AMT技术处理工艺
  陈增丰等应用AMT技术（Advanced Molecule Decomposition
  Wastewater
  Treatment Technology）处理垃圾渗滤液，探讨ATM对渗滤液的处理效果。ATM
  技术集成负氧离子、磁场超声波等物化处理技术，试验装置主要由分解池、反应池和沉淀池组成，其中一次分解池设有3组负氧离子发生器和交变磁场超声波发生器，二次分解池设有3组负氧离子发生器和磁场超声波发生器，一、二次反应池分别设有2组搅拌装置、2套加药装置，置换池中加火山石磁性滤料。其工艺流程为一次分解池—一次反应池—一次沉淀池—二次分解池—二次反应池—二次沉淀池—置换池—出水。试验通过控制负氧离子、磁场超声波等参数，分析垃圾渗滤液BOD5/CODCr的变化过程。ATM技术对垃圾渗滤液有机质降解效果很好，CODCr和BOD5去除率达到95.4%、95.7%。
  ⑧序批式生物膜反应器SBBR
  序批式生物膜反应器（Sequencing Batch Biofilm Reactor，简称SBBR）最早是由Wilderer提出的。1992年，Wildere为解决进水水力负荷波动过大及防止生长速率小的微生物被反应器系统淘洗等问题，同时针对传统活性污泥法的不足，首次提出生物膜反应器的序批式运行模式，即SBBR工艺。许多学者就SBBR抗冲击负荷、脱氮除磷等方面进行了大量的试验研究。将序批式运行模式引入生物膜系统，使其兼有活性污泥法和生物膜法的优点，利于提高系统的抗冲击负荷能力。同时生物膜在加大反应器内生物量和生物种类方而有更优的条件，并能保证世代较长的微生物生存，利于硝化反应。生物膜载体从表面到内部存在溶解氧浓
  度梯度，相应有好氧、缺氧和兼氧区状态，为直接脱氮提供了良好环境。SBBR作为一种复合式生物膜反应器，是在SBR的基础上，遵循SBR的操作方式，具有以下特点：微生物量高，生物相多样化；微生物周期性地经受高低浓度交替的基质时，抗冲击负荷能力强；能存活世代时间较长的微生物，脱氮效果好，处理效率高，净化功能显著；污泥沉降性好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低污泥处理与处置费用，易运行管理，减少污泥膨胀问题。
  1993年Fang等利用软纤维填料作为生物附着生长载体进行的SBBR处理奶粉等合成污水的研究中发现CODCr和氨氮与其他工艺相比可更有效地被去除。同时SBBR可省却沉淀工序，使整个周期缩短，在软性填料上生物膜内部能进行有效的反硝化作用。1997年Kolb等人
  在处理含不易降解有机物的工业废水研究中，采用活性炭做填料和微孔膜的序批式生物膜反应器处理苯/一氯酚和二氯乙烷/酚的人工配水，效果也不错。Garzond等人进行了SBBR处理城市废水研究，采用的运行工序为：厌氧/缺氧/好氧。该方法不仅能有效去除有机物，还能脱氮除磷，效率很高。王亚宜等通过研究固定填料式SBBR工艺在对渗滤液中的有机物、氨氮及浊度的去除中，认为SBBR系统内存在着复杂的生物相，即存在大量细菌、原生动物和后生动物，形成了较稳定的生态系统，使SBBR具有更强的抗低温能力；同时在满足相同去除率要求下，缩短反应时间，节省运行费用。垃圾填埋场稳定化是漫长的动态过程，垃圾成分、降解环境的复杂性决定垃圾渗滤液的降解是极其复杂的。不同的填埋场、同一填埋场的不同时段，垃圾渗滤液的水质水量都有所不同，且周期性不明显，很难找到某种处理方法对任何性质的渗滤液都适合。因此，深入开展渗滤液处理技术和工艺的研究意义深远。

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