脱氮—混凝气浮—UASB—接触氧化法处理垃圾填埋渗滤液全文

脱氮—混凝气浮—UASB—接触氧化法处理垃圾填埋渗滤液
  
  摘  要：设计了一套“脱氮—混凝气浮—UASB—接触氧化”工艺，对南京某垃圾场的垃圾渗滤液进行处理，经过半年的稳定运行实践，使处理后出水的各项指标完全达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—96）二级标准。对废水处理系统的工艺作了简单介绍，并对系统的调试、运行过程进行了技术总结。由于运行稳定、处理成本较低、易于管理，故该工艺是处理高氨氮、高浊度垃圾渗滤液的有效方法。
  关键字：垃圾渗滤液 脱氨 混凝气浮 UASB 接触氧化
  0引言
  垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵并在地表地下水、天然降水的浸泡或冲刷下而滤出的污水。据国内外有关资料表明，现有垃圾渗滤液的处理工艺主要采用传统的物化法和生物处理法。以混凝、沉淀、吸附、膜处理和深度氧化等为主的常见物化法对垃圾渗滤液的处理不受水质水量的影响，出水水质稳定，对BOD/CODcr比值较低的难生物降解的垃圾渗滤液较为有效，但需投加大量的吸附剂和混凝剂，运行成本过高，且不易管理。生物处理包括好氧处理、厌氧处理及二者联合处理。好氧处理以传统的活性污泥、氧化沟、氧化塘、生物转盘等方法为代表，其中以延时曝气活性污泥法应用最多。厌氧处理法主要有厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床及分段厌氧消化等。目前国内外多采用的厌氧与好氧联合处理法，由于对渗滤液中过高氨氮浓度未引起足够重视，造成高氨氮对生物处理产生严重的抑制作用，影响出水，整体处理效果并不佳。
  结合物化和生物处理法的优点，充分考虑高氨氮对微生物的抑制作用设计一套“脱氮——混凝气浮——高效厌氧（UASB）——接触氧化”工艺对南京市江宁区某垃圾场的垃圾渗滤液进行处理，经过半年的稳定运行实践，使出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-96）二级新扩改标准。
  1废水处理工艺
  1.1废水水质特点
  该垃圾场渗滤液是一种成份复杂且随“场龄”变化的高浓度有机废水，其主要特征为：（1）成份复杂，有机物浓度高，且含有金属和具有毒害作用的有机污染物；（2）NH3-N浓度和N/C均较高（3）受垃圾性质、填埋场气象和水文条件，以及填埋场“场龄”等因素的影响，该渗滤液水质、水量波动较大，设计处理水量600m3/d。废水水质及出水要求见表一。
  表一废水水质及出水要求
  

项　 目	CODCR(mg.L-1)	BOD5(mg.L-1)	PH	NH-N(mg.L-1)	SS(mg.L-1)
水　 范围   质　 均值	2200～5000   3500	500～2500   1800	7.2～8.0   7.6	380～1200   1000	1400～2300   2000
出水标准	≤150	≤30	6.0～9.0	≤25	≤150

1.2 工艺流程及说明
  处理工艺流程见附图。
  
  渗滤液经过机械格栅去除大颗粒杂物后流入均和池进行PH调节，将PH控制在10.8左右，使NH4＋转化成游离态NH3；考虑到游离态氨氮对后序的微生物有毒害作用，抑制其生长，故使废水流入氨氮吹脱池，用泵将其抽送到竖向水射器中，出水接触池面的空气并以喷射状返回池中，从而起到搅拌作用并反复循环多次直至废水中大部分的游离氨氮在此得到去除后，用污水泵将其送入混凝气浮装置，去除其中部分悬浮性物质；经过混凝气浮的废水进入酸化池中，加酸调节PH至6.5，促使废水中的有机物转化为挥发性脂肪酸，利于UASB系统对有机物进行去除，产生的大量沼气通过水封、阻火器后送入安全燃烧器燃烧；厌氧出水则自流进接触氧化池，接触氧化池采用大比表面积的盾式组合填料和软管型曝气系统；好氧处理出水经沉淀池处理后，即可达标排放。系统产生的污泥送入污泥浓缩池，经浓缩后用污泥脱水机压滤，泥饼运至填埋场就近处理，滤液则回均和池重新处理。
  1.3 主要工艺参数
  该工程的主要工艺参数见表二。
  表二主要构筑物工艺参数
  

处理单元	设计参数	总有效容积	结构类型及参数
均和池	HRT为3.2h	80  m3	砼地下式，4m×4m×5m
脱氮池	HRT为6.4h	160 m3	砼地下式，8m×4m×5m
酸化池	HRT为12 h	300 m3	砼地上式，10m×5m×6m
中沉池	表面负荷为1.0m3/(m2·hur)	125 m3	砼半埋式，5m×5m×5m
接触氧化池	容积负荷为1.8kgCOD/(m3·d)	300 m3	砼地上式，10m×6m×5m
二沉池	表面负荷为0.88m3/(㎡·hur)	125 m3	圆形钢结构，Ф6.0m×7.0m
污泥浓缩池	HRT为12h	100 m3	砼地下式，4.5m×4.5m×6.0m

其中所有水处理构筑物的保护高度均为0.3m，该工程的主要设备有：
  （1）ZW型污水泵共8台。
  （2）F-30型组合气浮装置一套。
  （3）UASB厌氧反应器：
  设计负荷为2.0-4.0kgCOD/(m3·d)，总有效容积600 m3；
  砼结构，反应器尺寸：6×7.5×6.75m，共2座；
  水封罐D=1.5m，H=2m，共2套；
  工作温度：常温（冬季极端温度15-20℃）。
  （4）SSR-125型罗茨鼓风机两台（一用一备）。
  （5）HA65-6.0可变孔曝气软管180米。
  （6）组合盾式填料共225m3。
  2工程调试及结果
  该工程于2002年4月底开始接种污泥进行驯化，UASB装置的接种泥量为8t（种泥采用该市浦口区泰山镇某垃圾处理场渗滤液处理单元消化污泥，污泥含水率为95%），加入垃圾场渗滤液原水浸泡，48h后启动潜污泵；如此同时，接触氧化池接种污泥4t（种泥采用该市锁金村污水处理厂浓缩污泥，含水率94%），加入渗滤液进行48h闷曝培养；随后开启整个系统的进水阀门进行试运行，（初期进水量为300m3/d，以后按每10d增加进水量100 m3 ），一个月后达满负荷运行，经过3个多月的微生物增殖，出水水质经检验，完全符合排放标准。各单元处理效果见表三。
  表三 各单元出水水质
  

项 目	PH	CODCR(mg.L-1)	BOD5(mg.L-1)	NH-N(mg.L-1)	SS(mg.L-1)
进水水质	7.2～8.0	2200～5000	500～2500	380～1200	1400～2300
氨吹脱池出水	9.0～11.1	2097～4623	432～2363	68～259	1275～2032
混凝气浮出水	8.1～9.5	1090～2712	291～813	52～209	232～456
UASB出水	7.1～7.7	398～867	159～352	42～177	128～230
氧化池出水	7.0～7.6	116～152	23～32	19～36	103～183
系统出水水质	6.8～7.5	102～138	18～26	17～21	99～147
排放标准	6.0～9.0	≤150	≤30	≤25	≤150

3工程实践经验
  3.1 射流曝气吹脱氨工艺
  射流曝气吹脱氨是我们在工作中的新尝试，事实证明效果良好。原因[1]是射流曝气器在工作压力作用下形成混合激波，当混合激波的波幅大于或等于喉管直径时会激烈的切割气泡，从而使气泡形成和流动速度不断加快，增加传质作用，因而吹脱效果较鼓风曝气和机械表面曝气作用明显。
  3.2 混凝气浮工艺
  选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，聚丙烯酰胺作为助凝剂；投药方式为泵前吸水管投加PAC，泵后射流加入PAM；运行参数为：
  PAC平均投药量：80～100（mg.L-1）；
  PAM平均投药量：2～5（mg.L-1）；
  PAC水溶液配制浓度：10%；
  PAM水溶液配置浓度为：1%。
  3.3 UASB反应工艺[2，3]
  由于UASB反应器中菌种对污泥性质中的一些不稳定因素比好氧系统表现得更为敏感，因此，UASB装置的启动时间问题一直是UASB装置运行中难点。在本系统的调试过程中，我们采取以下措施大大缩短调试时间并确保UASB的稳定运行：
  （1）选择较稠的消化污泥，以保证其中含有足够的接种量；
  （2）控制调试期间废水的COD浓度变化幅度上下不超过1000（mg.L-1）；
  （3）人为投加一些颗粒活性炭来缩短颗粒污泥的出现时间。
  因此，虽然进入UASB反应器中废水的SS浓度偏高，但由于其属于可生物降解的，所以运行状况一直较好。
  3.4 污泥回流
  本工艺中的回流系统共设三处，但三处的回流作用不尽相同：中沉池的污泥回流至酸化池是由于水解和产酸菌的世代时间较短，且经其酸化水解后的小分子物质密度较小，容易流失；二沉池回流至氧化池的浓缩污泥则是为了保证氧化池有充足的活性污泥；污泥脱水系统回流至均和池的滤液则是通过回流循环进行再处理。
  4技术经济指标
  4.1 工作制度和人员编制
  废水处理站设站长（兼技术员）1人，化验员1人，操作工4人，实行四班三运转制。
  4.2 工程运行费用分析
  （1）电费：43.75kw×24h/天×0.60元/kw·h×0.6=378元/天
  （该工程供配电采用三类电负荷，实行单回路4线制供电（380V），总装机容量为72.25kw，常用功率为43.75k；主要机泵均实行交替使用，互用互备。）
  （2）人工费：15000元/年·人×6人÷360天/年＝250元/天
  （3）药剂费（含PH调节加药费）300元/天
  （4）日常维修费；1638000×0.015/300d/a=81.9元/天
  （5）折旧费：（使用期14年）：1638000/14/365=320.55元/天
  （6）其它费用（管理费、化验费等）：80元/天
  合计运行成本：1410.45元/天　
  （即2.35元/m3废水）
  4.3 综合技术经济指标
  该工程的综合经济指标如下表四。
  表四 综合经济指标
  

项　   目	综合经济技术指标
处理能力	600m3/d
占地面积	1000㎡
工程总投资	364.17万元
运行费用	2.35元/ m3废水＜0.90元/KgCOD
环境效益	COD削减量＞2000kg/d COD去除率＞97.0%

5结论
  脱氮—混凝气浮—UASB—接触氧化法是处理垃圾渗滤液的有效方法。工程实践表明，在原水水质变化大，浓度高，特别是高氨氮、高浊的情况下，处理后水质仍能达到《污水综合排放标准》（GB8978-96）二级标准。
  参考文献：
  [1]王宗平，陶涛，袁局新，等. 垃圾渗滤液预处理——氨吹脱[J]. 给水排水，2001，27（6）：15～19.
  [2]王凯军，左剑恶，甘海南，等. UASB工艺的理论与工程实践[M].北京：中国环境科学出版社，2000.
  [3]孙振世，陈英旭，杨晔.UASB的启动及影响因素[J].中国沼气，2000，18（2）：17～19.

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