垃圾滲濾液SND生物脫氮的工程實踐
摘要：介紹了同時硝化/反硝化(SND)生物脫氮技術(shù)在江蘇省吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理中的實驗和應(yīng)用情況。研究結(jié)果表明：同時好氧硝化/反硝化技術(shù)可以實現(xiàn)硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補，使得反應(yīng)pH控制變得簡單經(jīng)濟；在第一曝氣池中的溶解氧濃度在1～2mg/L、第二曝氣池中溶解氧濃度維持在 3～4mg/L時，出水氨氮濃度可以保持在<5mg/L的水平，去除率達99%。
關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；好氧；硝化；反硝化
1引言
據(jù)調(diào)查，目前我國已經(jīng)有垃圾填埋場幾百座，但垃圾滲濾液都未能有效處理和實現(xiàn)達標(biāo)排放，在不同程度上存在處理系統(tǒng)不完善或處理方法缺乏可靠技術(shù)保證。造成這種情況的主要原因有對垃圾滲濾液的水質(zhì)認(rèn)識不足，僅將該類廢水于歸為高濃度有機廢水，對垃圾滲濾液很高的NH3-N含量(常高達1000mg/L)，很低的有機物和NH3-N含量(比值C/N＝2～4)等問題，未引起足夠重視。反映在滲濾液處理技術(shù)上多為一般技術(shù)的簡單串聯(lián)應(yīng)用，目的也主要是針對有機物。雖然處理費用高昂，但最終對較高濃度的NH3-N處理不當(dāng)，處理出水NH2-N難以達到國家垃圾滲濾液水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，對于某些環(huán)境敏感地區(qū)更高的排放要求 (如江蘇省蘇州地區(qū)要求達到一級排放，NH3-N＜15mg/L)則更難。
國內(nèi)外用于這類高氨氮高有機廢水的處理技術(shù)主要有兩類：一類是傳統(tǒng)的缺氧/好氧工藝(A/O)；另一類是在曝氣池內(nèi)加填料，造成生物膜內(nèi)外不同的缺氧和好氧兩種微環(huán)境，實現(xiàn)同時硝化/反硝化(SND)。
好氧反硝化近來可見一些文獻報道，其原理尚不完全清楚。工藝上實現(xiàn)單純完全好氧狀態(tài)下的SND，可應(yīng)用于普通曝氣池而無需添加填料。由于硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補，使得反應(yīng)pH控制變得簡單而經(jīng)濟；而曝氣段存在異氧的反硝化菌，可以承受更高有機負(fù)荷和獲得更高的CODcr去除率，因而脫氮工藝可以變得簡單，脫氮效率更高。
好氧硝化/反硝化在實際工程實踐中的應(yīng)用尚未見報道。該項目在前期好氧硝化/反硝化實驗研究的基礎(chǔ)上，在江蘇省吳江市垃圾滲濾液處理的工程實踐中現(xiàn)實了好氧硝化/反硝化(SND)生物脫氮。
2實驗部分
2.1垃圾滲濾液的水質(zhì)水量
垃圾滲濾液的水質(zhì)水量如表1所示。
| 表1垃圾滲濾液的水質(zhì)水量情況 |
 |
2.2實驗裝置
該實驗時間為2003年9月5日～12月20日；實驗地點及裝置為吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液生物處理裝置，工藝流程見圖1。
 |
| 圖1吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液生物原處理裝置工藝流程 |
原設(shè)計的生物處理流程為A2/O+接觸氧化流程，為1個厭氧池、1個兼氧池和1個推流式曝氣池之后串聯(lián)1個接觸氧化池。在該實驗過程中，僅運行生物處理部分，將兼氧池作為第1曝氣池(1～2mg/L DO)，推流式曝氣池作為第2曝氣池(3～4mg/L DO)。
2.3污泥的培訓(xùn)與馴化
污泥的培養(yǎng)與馴化在第1曝氣池和第2曝氣池進行，保持池中液位低于第2曝氣池溢流堰。在合適的碳氮磷比例下，加入一定量的滲濾液，利用河水進行適當(dāng)稀釋，控制池中CODcr在1000mg/L左右，添加脫水污泥并持續(xù)曝氣，待CODcr降到300～400mg/L時，停曝沉降，排部分上清液，再補充垃圾滲濾液、營養(yǎng)物質(zhì)使CODcr重新回到8000～1000mg/L的濃度，再曝氣，如此重復(fù)以增加污泥的數(shù)量和增強污泥活性。
經(jīng)過大約2周的馴化后，SVI為15%，MISS為6.2～6.3g/L，污泥呈棕色絮狀，活性較好。垃圾滲濾液的CODcr在1d內(nèi)可以由稀釋后的1000mg/L降到 350mg/L，氨氮降至未檢出，出水中NO2-N和NO3-N的濃度均維持較為恒定的數(shù)值，說明活性污泥在有較高的CODcr去除率的同時已經(jīng)具有好氧硝化/反硝化作用，可以認(rèn)為污泥馴化完成。
2.4逐步提高入水負(fù)荷至滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)
連續(xù)進水，但流量應(yīng)逐步提高至滿負(fù)荷。其間通過添加磷鹽來維持廢水的營養(yǎng)成分的比例，同時通過補充葡糖來恢復(fù)接觸氧化池中微生物的活性。此過程分3個階段進行。
第 1階段滲濾液的流量基本控制在0.4～0.6m3/h。在此階段中，滲濾液CODcr的去除情況見圖2。滲濾液進水的CODcr基本保持在2500mg /L左右，二沉池出口的CODcr基本上維持在500mg/L左右。16d的穩(wěn)定運行表明：微生物已經(jīng)可以穩(wěn)定去除滲濾液中的CODcr。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)二沉池出水CODcr超過500mg/L后，在運行156h后開動了電解裝置，運行結(jié)果表明，電解對CODcr的去除量很少，對降低二沉池出水 CODcr沒有明顯效果。
 |
| 圖2流量為0.4～0.6m3/h時的CODcr去除情況 |
滲濾液氮氮的去除情況示見于圖3。由圖3可以看出，二沉池出口的氨氮和亞硝基氮始終維持在很低的水平。在開始連續(xù)運行的初期，二沉池出口氨氮濃度有一個急劇下降的趨勢，主要是由于在污泥馴化階段未進行連續(xù)運行，二沉池中的水為原來積存的水，連續(xù)運行后，其氨氮被從第2曝氣池中出來的水稀釋。考察運行初期第 2曝氣池出水的氨氮濃度，可以知道，其濃度幾乎為零。這表明，污泥中已經(jīng)存在硝化菌，且已經(jīng)適于處理滲濾液中的氨氮。
 |
| 圖3流量為0.4～0.6m3/h時的氨氮去除情況 |
從圖3還可以看出，第2曝氣池出口的硝基氮也維持在一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。減小缺氧池中的曝氣量，有利于硝基氮的去除。但由于缺氧池中的攪拌功率不夠，在減小曝氣量后，污泥不能保持很好的懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致缺氧池中的污泥向第2曝氣池的溢流量下降，第2曝氣池中的污泥濃度下降。為了保證CODcr的去除效果，缺氧池中的曝氣量又調(diào)回原來狀態(tài)。
第2階段滲濾液的流量基本控制在1.0m3/h，其間通過添加磷鹽來維持廢水的營養(yǎng)成分的比例，同時通過補充葡糖作為碳源保證反硝化作用。
由于天氣逐漸變冷且雨水較少，滲濾液的產(chǎn)生量減少，濃度有所上升，基本上維持在3000mg/L左右。從這一段時間的運行結(jié)果來看，二沉池出口的CODcr逐漸上升至1000mg/L，之后基本穩(wěn)定在1000mg幾左右見圖4。
 |
| 圖4流量為1.0m3/h時的CODcr去除情況 |
滲濾液氨氮的去除情況見圖5。從圖5可以看出，二沉池出口的氨氮和亞硝基氮在運行后期維持在很低的水平。在開始連續(xù)運行的初期，二沉池出口氨氮濃度有一個逐漸上升、再下降的趨勢，主要是由于停電導(dǎo)致壓縮機停止工作，水中的溶解氧下降，導(dǎo)致硝化作用降低，反硝化作用增強。從圖5可以看出這種作用非常明顯。亞硝基氮的濃度變化也主要是由于溶解氧的變化而引起的。這一現(xiàn)象再次表明，污泥中已經(jīng)存在硝化菌和反硝化菌，且已經(jīng)適于處理滲濾液中的氨氮。
 |
| 圖5流量為1.0m3/h時的氨氮去除情況 |
第3階段滲濾液的流量基本控制在1.5m3/h，其間通過添加磷鹽來維持廢水的營養(yǎng)成分的比例，同時通過補充葡糖作為碳源保證反硝化作用。
圖6顯示了在流量控制在1.5m3/h時二沉池和接觸氧化池出水CODcr的情況，可以看出：出水CODcr基本維持在1000mg/L左右，基本能夠穩(wěn)定去除垃圾滲濾液中的CODcr。
 |
| 圖6流量為1.5m3/h時二沉池出口的CODcr含量 |
圖7顯示了二沉池出水中的氨氮、硝基氮和亞硝基氮的濃度變化情況。從圖上可以看出，出水中的氨氮、亞硝基氮的濃度均處于很低的水平，硝基氮則在200mg/L上下波動，其濃度主要受水中溶解氧濃度的影響。因此，控制生物處理裝置中的曝氣量是十分重要的。
3影響垃圾滲濾液SND生物脫氮的因素
3.1DO
該研究中，同時好氧硝化/反硝化是在溶解氧＞2mg/L的條件下進行的。溶解氧的濃度對滲濾液中氨氮的去除有顯著地影響。實驗研究表明，當(dāng)溶解氧的濃度較大時，氨氮濃度會保持較低的水平，但硝基氮的濃度較高；當(dāng)溶解氧的濃度較小時，氨氮濃度會顯著上升，但硝基氮的濃度較低。
 |
| 圖7流量為1.5m3/h時的氨氮去除情況 |
3.2營養(yǎng)物質(zhì)-有機物
在曝氣生物處理后，廢水的氨氮幾乎全部轉(zhuǎn)化為硝基氮，CODcr尚有1000mg/L未被去除。廢水再經(jīng)接觸氧化處理，硝基氮和CODcr仍然未被去除，表明廢水中的有機物均為難降解有機物。然而，在硝基氮轉(zhuǎn)化為氮氣的過程中，需要有機物作為電子受體。為了降低出水中硝基氮的濃度，需要向接觸氧化池中添加葡萄糖或玉米水等容易降解的有機物。實驗研究表明，添加葡萄糖后，出水中的硝基氮的濃度確實得到降低。
4結(jié)論
(1)在實際工程上實現(xiàn)了同步硝化/反硝化(SND)，硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補，使得反應(yīng)pH控制變得簡單經(jīng)濟(在運行過程中無需控制pH)。
(2)在生物曝氣處理中，應(yīng)合理控制曝氣量，控制廢水中的溶解氧在2mg/L以上，以保證氨氮的去除效率。
(3)在接觸氧化處理時，可向水中添加部分葡萄糖或玉米水，降低出水中的硝基氮濃度；或者對曝氣出水進行氧化處理，提高有機物的生物降解性，再經(jīng)過接觸氧化降低出水中的硝基氮濃度。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
