SBR工藝處理垃圾滲濾液研究及應(yīng)用現(xiàn)狀
垃圾滲濾液已經(jīng)是地下水最重要的污染源。本文闡述了垃圾滲濾液的危害，分析了垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的特點(diǎn)，概述了處理垃圾滲濾液的主要方法及其特點(diǎn)，并對(duì)近年來(lái)SBR工藝在垃圾滲濾液處理方面應(yīng)用和研究進(jìn)展情況進(jìn)行了綜述。結(jié)合工程實(shí)例對(duì)SBR組合工藝進(jìn)行了分析與比較，指出了目前各類(lèi)處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)SBR工藝在滲濾液處理中可以實(shí)現(xiàn)的有意義的研究方向作了簡(jiǎn)單闡述。
SBR為單池序批式運(yùn)行，底物濃度高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)節(jié)，有利于脫氮除磷，SBR法的這些特點(diǎn)正適合處理垃圾滲濾液的需要。
1.1只用SBR工藝處理垃圾滲濾液
曹占峰等SBR漸減曝氣工藝處理模擬城市生活垃圾填埋場(chǎng)新鮮滲濾液，出水COD濃度約為500mg·L-1，BOD5/COD降為0.14左右；COD去除率與容積負(fù)荷呈正比，并在容積負(fù)荷為5.0kgCOD·mg-1·d-1時(shí)達(dá)到最高，約95%。吳方同等人應(yīng)用SBR處理垃圾滲濾液取得較好的效果，COD、BOD、NH3-N、TN的去除率平均為86.1%、97.4%、94.5%和81.3%；同時(shí)串聯(lián)試驗(yàn)也取得較好的效果，COD、NH3-N、TN的去除率平均為89.8%、97.6%、89.1%。
1.1.1厭氧SBR工藝
目前利用ASBR處理城市垃圾滲濾液的研究較多。土耳其Harmandali市的一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液的處理。研究結(jié)果表明，在未進(jìn)行pH調(diào)節(jié)或任何預(yù)處理時(shí)能以較短的HRT處理高有機(jī)復(fù)合得新垃圾滲濾液，COD去除率在64%～85%，去除的COD83%轉(zhuǎn)化為甲烷，平均生物體產(chǎn)率為0.12VSS/gCOD。在最大有機(jī)負(fù)荷率2.8kgTOC·mg-1·d-1時(shí)，TOC的去除率達(dá)73.9%，試驗(yàn)還表明，ASBR工藝相比其他工藝更適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化，適于新垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理。
1.1.2厭氧SBR-好氧SBR工藝
ASBR工藝除了具備SBR典型的特點(diǎn)外，還具有受溫度影響小，適應(yīng)范圍廣，污泥沉降性能好，活性高等優(yōu)點(diǎn)。鄭曉英等，處理北京六里屯衛(wèi)生填埋滲濾液，常溫下，ASBR-SBR工藝的NH4+-N的去除效果很好，NH4+-N的總?cè)コ首罡邽?3.5%，平均為80.9%。NH4+-N的去除主要在SBR中完成。ASBR的COD去除率為58.9%，BOD5去除率最高為66.0%，SBR的COD去除率為67.9%，BOD5去除率最高為89.05%。
2.1物化法與SBR組合工藝處理垃圾滲濾液
目前單純的采用SBR工藝處理垃圾滲濾，很大程度上不能滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，采用以SBR工藝為主，輔以化學(xué)工藝的物化法+SBR工藝的組合，是處理滲濾液的有效方法，也是發(fā)展的必然趨勢(shì)。
2.2吹脫、混凝沉淀-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→pH調(diào)節(jié)→氨吹脫→SBR反應(yīng)器→吸附混凝→出水。氨吹脫具有運(yùn)行穩(wěn)定，脫氮效率高（采用專(zhuān)用的化工填料時(shí)，吹脫效率可達(dá)90%以上）的特點(diǎn)。混凝預(yù)處理可有效降低難降解有機(jī)物的含量，并提高滲濾液的可生化性，垃圾滲濾液經(jīng)生化處理后再接混凝處理便可保證出水COD達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
胡勤海等人采用吹脫-SBR-吸附混凝法處理杭州市天子嶺垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，效果較好，COD、NH3-N及色度平均去除率分別達(dá)91%、81%和95%。AhmetUygur，F(xiàn)ikretKarg等采用混凝沉淀-吹脫-SBR工藝處理垃圾滲濾液，用石灰絮凝-氨吹脫作為預(yù)處理，采用五步處理（An/Ax/Ox/Ax/Ox）法，處理21h以后，出水COD去除率86%，氨氮去除率93%。
3.1超聲-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→超聲氣浮→SBR生化處理→加氯消毒→外排。垃圾滲濾液屬于高濃度、難降解的有機(jī)廢水，超聲適宜處理這種廢水，在額定的振蕩頻率下，廢水中部分有機(jī)物斷鏈開(kāi)環(huán)，變?yōu)橐咨男》肿樱瑥U水的可生化性提高，易于被生化處理。因此，超聲波法作為預(yù)處理或深度處理，與生物法結(jié)合處理老齡垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是一個(gè)較優(yōu)化的
選擇。
馬慧等人對(duì)某垃圾場(chǎng)滲濾液進(jìn)行處理，原水氨氮濃度高，經(jīng)FBZ工段處理后，BOD5、COD、氨氮去除率分別為82.1%、68.9%、53.8%，其中，氨氮的去除率高于一般的脫氮工藝。EvelyneGonze等運(yùn)用超聲波對(duì)老齡垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液進(jìn)行深度處理，在超聲波熱能為63GJ·m-2時(shí)，BOD5/COD值可達(dá)最高0.014，其COD去除率可達(dá)70%。EweNeczaj等運(yùn)用超聲波作為預(yù)處理工藝處理垃圾滲濾液，超聲處理加強(qiáng)了后續(xù)好氧硝化的作用，試驗(yàn)表明，在振幅是12μm時(shí)，不斷的增加滲濾液的投加量，在5%～15%之間，氨氮的去除率一直維持在70%，COD的去除率在90%以上。
3.2混凝吸附-兩段SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→混凝沉淀→吸附→SBR1→SBR2→出水，PAFCS為混凝劑，爐渣為吸附劑，并由吸附池出水向SBR2補(bǔ)充碳源水。混凝吸附對(duì)去除垃圾滲濾液中的有機(jī)物，重金屬離子以及懸浮物起到很大的作用。方士以杭州市某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液（COD為1500～4500mg·L-1NH4+-N795～1550mg·L-1，pH8.0～9.0）作為研究對(duì)象，利用串聯(lián)運(yùn)行的回流式兩級(jí)SBR+活性炭吸附混凝工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，出水COD<300mg·L-1、氨氮<20mg·L-1、色度<20倍。
張連凱等用赤泥制備復(fù)合混凝劑PAFCS（聚合硫酸氯化鋁鐵）并以爐渣作為吸附劑對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，SS和色度的去除率分別為84%和92%，兩段SBR法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行生化處理，COD、BOD和氨氮的去除率分別為88%、94%和89%。
3.3催化電解氧化-SBR組合工藝
電催化氧化技術(shù)利用電極的直接氧化和間接氧化作用來(lái)氧化降解有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)，使其氧化分解成為易降解、無(wú)毒害的物質(zhì)。王德義等采用催化電解氧化與SBR聯(lián)合工藝對(duì)垃圾滲濾液的處理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，出水各項(xiàng)指標(biāo)的去除率分別為COD90%以上、NH3-N99%、TN95%以上、色度99%，重金屬離子含量低于0.001mg·L-1。
3.4法-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→化學(xué)混凝→電芬頓→SBR→出水。Fenton法能夠產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的·OH自由基，分解難降解的有機(jī)物，提高廢水的可生化降解性，并且費(fèi)用低廉、操作簡(jiǎn)便。
張暉等采用化學(xué)混凝-電芬頓處理晚期垃圾滲濾液，在去除難降解有機(jī)物和無(wú)機(jī)物方面效率很高，隨后的SBR深度處理。COD去除率為85%，色度去除率達(dá)到99%。熊忠等在用混凝-Fenton-SBR法處理垃圾滲濾液效果也很好，COD、BOD的去除率分別穩(wěn)定在80%、94%左右。
4其他生物處理工藝與SBR組合工藝
4.1水解酸化-SBR法-混凝沉淀組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→SBR反應(yīng)池→加CaO調(diào)pH→混凝沉淀池→出水，SBR池出水加CaO調(diào)節(jié)pH后進(jìn)行混凝沉淀處理。水解、酸化過(guò)程可使?jié)B濾液中某些難以好氧降解的有機(jī)物在水解菌的作用下進(jìn)行不同程度的降解。另外，水解酸化池還可避免厭氧過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)多的NH3-N，加重后續(xù)生化處理的負(fù)擔(dān)。SBR反應(yīng)器廣泛運(yùn)用于中小水量的難降解有機(jī)物的處理。
程潔紅等采用厭氧-SBR-混凝沉淀耦合工藝處理垃圾滲濾液進(jìn)行處理，出水COD148.4mg·L-1、NH3-N12.2mg·L-1，COD總?cè)コ蔬_(dá)到91.2%，NH3-N去除率達(dá)到90.4%，具有較好的去除有機(jī)物和氨氮效果。
4.2吹脫-厭氧UBF-A-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→儲(chǔ)水池→氨水吹脫厭氧生物濾池→SBR池→排水。本處理工藝應(yīng)具有處理效果好、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn)。先采用氨吹脫以去除高濃度的氨氮，滿(mǎn)足后續(xù)的生化需要，再利用厭氧、好氧工藝去除水中的有機(jī)物及剩余氨氮。黃琪等采用吹脫→厭氧UBF→A-SBR工藝處理垃圾滲濾液是行之有效的，其中COD、BOD5、NH3-N和TN去除率分別達(dá)到95%、99%、99.5%和97%。整個(gè)工藝具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，當(dāng)進(jìn)水COD質(zhì)量濃度為10～15g·L-1、BOD5質(zhì)量濃度為3～5g·L-1時(shí)，出水各項(xiàng)指標(biāo)一直比較穩(wěn)定。
4.3混凝氣浮-UASB-水解酸化-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→混凝氣浮→UASB→水解酸化→SBR池→吸附→排水。垃圾滲濾液COD濃度高，UASB厭氧反應(yīng)器是一種高效的厭氧反應(yīng)裝置，采用UASB工藝可大幅度降解COD。姜蔚等采用混凝氣浮，活性炭吸附對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，然后采用UASB+水解酸化+SBR聯(lián)合工藝的生化處理，采用SBR工藝，經(jīng)厭氧處理BOD5降解較多，在SBR工藝前增加水解酸化，可調(diào)整BOD5/COD的比值，提高廢水的可生化性。SBR對(duì)COD的去除率達(dá)到78.2%，總的COD去除率達(dá)到99.1%，氨氮去除率達(dá)到96.6%。袁志宇等采用氨吹脫+UASB+SBR工藝，COD為5000～6000mg·L-1、NH3-N為600～1400mg·L-1，出水COD去除率80%以上，NH3-N去除率95%以上。
4.4UASBF-SBR組合工藝
典型工藝流程為滲濾液→調(diào)解池→UASBF→中間水槽→SBR池→混凝沉淀池→外派排。上流厭氧污泥過(guò)濾反應(yīng)器（UASBF）同時(shí)具有厭氧污泥床和厭氧過(guò)濾床的優(yōu)點(diǎn)，污泥截流能力及抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，污泥濃度高。其功能不僅在于去除滲濾液中的有機(jī)物，而且還可以通過(guò)水解酸化作用將難降有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物，提高后續(xù)處理裝置對(duì)有機(jī)物的去除效率。
鞍山垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液的進(jìn)水水質(zhì)為：COD（1～1.5）×104mg·L-1，NH3-N800～1500mg·L-1，SS2000～4000mg·L-1。整個(gè)系統(tǒng)COD的去除率為94%～98%，對(duì)NH3-N的去除率＞99%，出水水質(zhì)符合生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)中的垃圾滲濾液二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
5 SBR工藝處理垃圾滲濾液工程實(shí)例
在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中在實(shí)際工程中也有很多SBR與其他工藝聯(lián)合處理垃圾滲濾液，成功的實(shí)例（見(jiàn)表2），采用SBR的聯(lián)合工藝處理的垃圾滲濾液出水，均達(dá)到了國(guó)家滲濾液排放的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB1688921997）。6SBR法處理垃圾滲濾中生物脫氮新技術(shù)
發(fā)展趨勢(shì)
6.1SBR法短程硝化反硝化生物脫氮技術(shù)
短程硝化反硝化是當(dāng)前生物脫氮研究領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)，關(guān)鍵是控制生化脫氮中硝化為亞硝酸型硝化，在反硝化中不經(jīng)歷傳統(tǒng)的NO3-階段，從而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量，大大降低了運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省碳源。處理垃圾滲濾液形成短程硝化反硝化的條件有很多，其中溫度、pH、游離氨FA、溶解氧、污泥齡等。較高FA是導(dǎo)致NO2--N累積的主要原因，而DO是重要的促進(jìn)因素，在一定游離氨的范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整溶解氧可以促進(jìn)短程硝化和全程硝化之間的相互轉(zhuǎn)化。此外，ALR、pH、堿度、溫度通過(guò)直接或間接的影響游離氨的濃度，從而影響NO2--N累積率。
污泥濃度也是實(shí)現(xiàn)短程硝化的重要因素，由于污泥絮體內(nèi)存在FA梯度，較高的污泥濃度能減弱減弱FA對(duì)其的抑制作用。
6.2同步硝化反硝化生物脫氮技術(shù)
同步硝化反硝化（SND）工藝和傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比具有節(jié)省反應(yīng)器體積、縮短反應(yīng)時(shí)間和不需要酸堿中和等優(yōu)點(diǎn)，適合低COD/NH4+-N的垃圾滲濾液的脫氮處理。利用SND工藝，通過(guò)控制供氧量和調(diào)控營(yíng)養(yǎng)配比，使垃圾滲濾液的高濃度氨氮經(jīng)過(guò)NO2-途徑同步硝化反硝化，達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)的除氮效果。在對(duì)深圳市下坪垃圾滲濾液進(jìn)行試驗(yàn)和試運(yùn)行當(dāng)中，證實(shí)了SBR反應(yīng)器中存在同步硝化反硝化反應(yīng)。
6.3氨氧化生物脫氮技術(shù)
厭氧氨氧化是在厭氧條件下，自養(yǎng)的厭氧氨氧化細(xì)菌以NH3為電子供體，以NO2-和NO3-為電子受體將NH3-N與NOx--N轉(zhuǎn)化為N2等氣態(tài)物質(zhì)的過(guò)程。與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，厭氧氨氧化具有不需要氧氣，不需要外加碳源，生物產(chǎn)量低，因而污泥量低等優(yōu)點(diǎn)。SBR反應(yīng)器自身的運(yùn)行特點(diǎn)決定了其具有持留微生物能力強(qiáng)，可有效減少污泥流失，因此有利于世代期長(zhǎng)的微生物生長(zhǎng)。Dongene等人利用SHARON-Anammox工藝處理高氨氮濃度（1000～1500mg·L-1）廢水，經(jīng)過(guò)兩年連續(xù)運(yùn)行，SBR反應(yīng)器中超過(guò)80%的NH4+-N轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻iegrist等人利用SBR處理高氨氮濃度的垃圾滲濾液，獲得了較高的氨氮去除率，并分析了氨氮去除的可能機(jī)理，得出垃圾滲濾液中的氨氮有高達(dá)70%通過(guò)厭氧氨氧化途徑去除。
6.4CANON工藝
CANON工藝原理是在亞硝酸鹽和氨氮同時(shí)存在的條件下，通過(guò)控制溶解氧，利用自養(yǎng)型的ANAMMOX細(xì)菌將氨和亞硝酸鹽同時(shí)去除，產(chǎn)物為氮?dú)猓硗膺伴隨產(chǎn)生少量硝酸鹽。由于參與反應(yīng)的微生物屬于自養(yǎng)型微生物，因此CANON工藝不需要碳源。另外由于CANON工藝只需要硝化50%的氨氮，硝化步驟只需要控制到亞硝化階段，因此可以節(jié)約堿度50%。CANON工藝在限氧條件下進(jìn)行，因此可以節(jié)約供氧量，理論上可節(jié)約供氧62.5%。深圳市下坪固體廢棄物填埋場(chǎng)滲濾液處理廠通過(guò)一年多的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)溶解氧控制在1mg·L-1左右，進(jìn)水氨氮<800mg·L-1，氨氮負(fù)荷<0.46kgNH+4-N·m-3·d的條件下，可以利用SBR反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)CANON工藝，氨氮的去除率>95%，總氮的去除率>90%。
7結(jié)語(yǔ)
我國(guó)目前正在建設(shè)大批的填埋場(chǎng)，而今后很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)都將以填埋法為主。但是衛(wèi)生填埋技術(shù)還不完善，需要很大程度上的提高。由于填埋場(chǎng)滲濾液水質(zhì)的復(fù)雜多變性和獨(dú)特性，目前還沒(méi)有一種全能的能適合所有填埋場(chǎng)的和適合某一填埋場(chǎng)整個(gè)運(yùn)營(yíng)期和監(jiān)管期的滲濾液處理技術(shù)。填埋場(chǎng)滲濾液處理的工藝以及設(shè)施必須因地制宜、因時(shí)制宜，針對(duì)不同的垃圾填埋場(chǎng)，不同的滲濾液特性具體討論。對(duì)滲濾液的處理方案及處理技術(shù)的選擇應(yīng)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮。應(yīng)用SBR處理垃圾滲濾液的成功實(shí)例，為垃圾滲濾液的處理提供了新的思路。
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