垃圾滲濾液生化處理

1、摘要：本文介紹了對垃圾滲濾液采用強化復合厭氧生物床反應(yīng)器（ECAB） +好氧反應(yīng)器（復 合式SBR）+混凝后處理+超濾+納濾的生物化集成處理的技術(shù)路線，工藝系統(tǒng)運行穩(wěn)定，對 有機物及總氮的去除效果良好，處理出水達到生活垃圾填埋污染控制標準 （GB16889-1997）一級標準，且處理成本較低。文章并對存在的問題進行了分析。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；填料；強化復合厭氧生物床反應(yīng)器；序批式反應(yīng)器；膜垃圾滲濾液的水質(zhì)較為復雜，采用單一的物理化學或生化的處理方法均難以達到較滿意的處 理效果。本研究介紹了強化復合厭氧生物床反應(yīng)器（ECAB）+好氧反應(yīng)器（復合式SBR）+ 混凝后處理+超濾+納濾的生化與物化集成

2、處理的技術(shù)路線。該工藝系統(tǒng)運行穩(wěn)定，對有機 物及總氮具有良好的去除效果；內(nèi)部填料對ECAB和復合式SBR具有強化處理的效果；膜 處理出水達到生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889-1997）一級標準；以實際工程建設(shè) 與運行來核算，單位垃圾滲濾液處理成本較低。1試驗工藝及試驗用水工藝路線見圖1。圖1工藝流程試驗用水取自北京市六里屯垃圾填埋場調(diào)節(jié)池，分別為第一期和第二期填埋場內(nèi)的滲濾液， 其中一期屬于年輕垃圾滲濾液，可生化性較強；二期則屬于年老垃圾滲濾液，可生化性相對 較差。其綜合水質(zhì)見表1。其中著重對幾種重金屬元素化合物進行了檢測，檢測結(jié)果見表1。 表1滲濾液水質(zhì)指標指標蕤圍范圍指標范國00D

3、(tng/L500020000PH7.2-7As未檢出BOD250010000NOj-N0.5-153*未檢出NH3-N (niK/L)NQf-N(L5TAl*OJtT明SS250ft-3000徵度(infi/IJ800011000Ni未檢出TP 詢 fi/L9T5TCrSs毯出TN(xng/Lj(mg/U0.8-50環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)2復合厭氧生物床(ECAB)反應(yīng)器處理垃圾滲濾液2.1試驗裝置填料安裝在反應(yīng)器中部。反應(yīng)區(qū)高1.0m，有效容積約18L。廢水由蠕動泵勻速定量地從反 應(yīng)器底部泵入，反應(yīng)器底部布置有錐形布水裝置，均勻配水后與污泥床進行接觸反應(yīng)，向上 流經(jīng)填料區(qū)和沉淀區(qū)，最后出水。反應(yīng)中產(chǎn)生

4、的沼氣經(jīng)三相分離器分離后進入氣體流量計。 采用電熱絲襯保溫層進行加熱保溫。2.2厭氧在不同工況下對滲濾液的凈化特性試驗中對系統(tǒng)出水的VFA (揮發(fā)性脂肪酸)、SS濃度以及堿度進行了相應(yīng)的考察，如表2 所示。表2不同負荷狀態(tài)下系統(tǒng)的運行工況容招負荷COD00DCOD出水出水出水(kfiCOD進水出水去除率VFASSSS/m由表2可以看出，系統(tǒng)在中高低三個負荷狀態(tài)下的運行工況均為穩(wěn)定運行工況： 低負荷時(2.15.1kgCOD/m3d)，進出水COD、VFA、SS濃度以及堿度均能達到常 規(guī)厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的條件和工況；中等負荷時(5.17.3kgCOD/m3d)，COD去除率較 好，出水VFA、

5、SS偏高；高負荷時(7.3kgCOD/m3d)，COD去除率下降較快，出水VFA、 SS也在增長。 中高負荷時，出水濃度大于300mg/L，高于通常認為的穩(wěn)定運行條件，但因為系統(tǒng)堿度 充足(堿度/VFA為1011)，完全可以抑制酸積累的發(fā)生，因此系統(tǒng)運行還是穩(wěn)定的。 中高負荷時，出水SS仍有較高的去除率，顯示強化厭氧系統(tǒng)有較強的適應(yīng)能力，SS去 除率達到了 80%左右。2.3填料對ECAB系統(tǒng)的強化作用作為生物填料的PELIA生物載體是一種獨有的專利復合材料，由聚乙烯、粘土及其他助劑 燒結(jié)而成。試驗后期將填料取出，并將系統(tǒng)容積負荷穩(wěn)定在4.5kgCOD/m3d左右，連續(xù)培 養(yǎng)了一個月，然后考察

6、無填料厭氧系統(tǒng)的降解特性，并與裝設(shè)填料的情況進行對比(見圖2)。 - dtrng/Ll(me/Ll mfi/L(ms/L)2.11姆第頃麗12544973 7&晚95J.213658176287.1蜘749247305.1124911所85.6265446558047426.7H954697283.533045637744E947.315025259982.7397痢環(huán)刀機蜥8.513982360774.256041959B04894圖2填料對厭氧系統(tǒng)降解特性的影響由圖2可以看出，裝設(shè)填料對系統(tǒng)的處理能力有明顯的強化效果。（1）低負荷時（容積負荷2kgCOD/m3-d），系統(tǒng)強化效果較低，裝設(shè)

7、填料時降解能力約提 高5% ；（2）中高負荷時（容積負荷為27kgCOD/m3d），系統(tǒng)強化效果較高，裝設(shè)填料時降解能 力可提高12%22.5%。究其原因，系統(tǒng)處于低負荷時污染物在污泥床層已經(jīng)得到較好的降解，廢水達到位于反應(yīng)器 中上部位的填料部分時可降解的污染物已經(jīng)很少，因此填料的強化作用并不明顯；中高負荷 時填料接觸的污染物較多，強化作用得到了明顯的體現(xiàn)。3復合式SBR工藝處理垃圾滲濾液3.1試驗裝置試驗裝置采用復合式SBR生物反應(yīng)器。反應(yīng)器由有機玻璃制成，容積為18L。反應(yīng)器內(nèi)設(shè) 擋板，上面放置填料，底部連接空壓機，內(nèi)設(shè)曝氣管，上面放置攪拌器，用于攪拌。整套設(shè) 備連接到一臺自控裝置上，用于

8、控制反應(yīng)器序批式的運行。其中，進水通過計算泵的流量， 然后在自控裝置上設(shè)定進水時間，以達到控制進水量的要求，排水由電磁閥控制，在排水階 段，電磁閥打開，排水口自動排水。3.2復合式SBR對有機物的去除特性（見圖3）迎水CM f -出水口）” 應(yīng)除.宰圖3COD去除率隨時間的變化由圖3可以看出，在試驗初期的馴化階段，米用經(jīng)過適當稀釋的原水作為復合式SBR反應(yīng) 器的進水，控制進水COD在12001300mg/L，隨著試驗的進行，COD去除率不斷升高， 在第50天時，逐步加入ECAB反應(yīng)器出水作為復合式SBR的進水，即兩個反應(yīng)器進行串 聯(lián)?？梢钥闯觯コ拭黠@下降，究其原因，進水COD明顯升高，由原

9、來的1300mg/L左右提 高到5000mg/L左右，沖擊負荷過大，最終導致系統(tǒng)發(fā)生非絲狀菌膨脹，經(jīng)過近半個月的馴 化與調(diào)整，COD去除率逐步趨于穩(wěn)定，最終在85%以上。在試驗后期，進水水質(zhì)可生化性 變差，BOD/COD由原來的0.6降為0.2，去除率又有降低的趨勢。在本試驗的正常運行階段，系統(tǒng)容積負荷為2.16kgCOD/m3d，出水COD在500mg/L左右， 去除率為87%左右。這說明復合式SBR系統(tǒng)降解有機物取得了良好的處理效果。其原因一 方面是因為該試驗階段的垃圾滲濾液屬早期階段的滲濾液，垃圾滲濾液的可生化性相對較 好;另一方面由于填料上附著的生物膜微生物有較長的停留時間，能夠維持相

10、當高的硝化率， 大大降低了滲濾液中游離氨對微生物的生物抑制作用，加強了系統(tǒng)的處理能力。3.3復合式SBR中填料對有機物去除的強化作用為了驗證PELIA生物填料對有機物的去除效果，故對加入填料和沒有加入填料的反應(yīng)器對 有機物的去除效果作了對比，見圖4。23iaou褂丑圖4PELIA生物填料對COD去除的強化作用圖4對比了本試驗過程中生物反應(yīng)器和PELIA生物填料對COD去除的相對貢獻。由圖4 可知，當進水COD濃度在10463856mg/L之間變化時，沒有加入PELIA生物填料的SBR 反應(yīng)器的出水COD濃度為226628mg/L，相應(yīng)加入了 PELIA生物填料的復合式SBR反應(yīng) 器的出水COD

11、濃度為182322mg/L，尤其在第410d期間進水COD濃度變化較大，沒 有加入PELIA生物填料的SBR反應(yīng)器的出水COD濃度比加入了 PELIA生物填料的SBR 反應(yīng)器的出水COD濃度高且變化較大。生物反應(yīng)器對COD總的去除率在71.6%83.9%之 間，其中生物膜降解對COD的去除率為3.3%10.2%。3.3系統(tǒng)對總氮的去除情況（見圖5）r進水TN11的 即 flflI罰環(huán)衛(wèi)科按網(wǎng)遙行時間(d)圖5系統(tǒng)對TN的去除規(guī)律由圖5可知，在前110d, COD/NH3-N (C/N)為5.2,隨著一個多月馴化階段的完成，系統(tǒng) 對總氮的去除率基本穩(wěn)定在70%以上，這表明在此條件下系統(tǒng)對總氮有較

12、好的去除效果。尤其在第5581d之間，系統(tǒng)對總氮的去除率高達75.2%79.2%。這主要是因為除反硝化 脫氮外，微生物合成代謝也利用了其中一部分的N。在試驗后期(第150180d)系統(tǒng)的脫 氮效果逐漸變差，總氮去除率由第110d的75%左右下降到最后的56%左右。這主要是因為垃圾滲濾液的水質(zhì)發(fā)生了變化，C/N由5.2降至2.0。垃圾滲濾液中的碳源嚴 重不足且不易被利用，大大限制了反硝化菌的活性，造成了 TN的去除率不斷下降。理論上 一般認為進水COD/TN達到3左右即可滿足反硝化對碳源的要求，實用中則常認為該值應(yīng) 大于8。對系統(tǒng)脫氮效果產(chǎn)生影響的主要因素是C/N，試驗結(jié)果表明：隨著進水C/N的

13、增加，反硝 化程度隨之增加，出水NOx-N下降，總氮去除率提高，也就是說，在其它條件適宜的情況 下，垃圾滲濾液中充足的碳源是反硝化進行徹底的保證。4深度處理4.1試驗方法圖6所示為超濾、納濾的工藝流程。圖6膜過濾工藝流程混凝沉淀作為預處理，超濾的出水作為納濾的進水。通過調(diào)節(jié)回流液、濃縮液、透過液的流 量來調(diào)節(jié)操作壓力。當單獨進行超濾或納濾試驗時，因為前面工序產(chǎn)水量有限，故采用將透 過液回流到原水箱(或中間水箱)與濃縮液、回流液混合的循環(huán)式操作方法。4.2試驗結(jié)果膜對污染物的去除率見表3。由表3可見，超濾對濁度、色度的去除效果非常明顯，去除率達90%以上，表明超濾對懸 浮物、膠體等的去除能力很強

14、。但對COD的去除率很低，僅為4%，這是因為超濾膜對COD 的去除主要取決于原水中有機污染物的分子量及其形狀，本試驗中的COD去除率較低是因 為有機污染物的分子量相對要小于超濾膜的截流分子量，并且外形呈線性的較多。超濾對氨 氮的去除效果也極低，另外超濾出水SDI最大值為2.2,遠小于反滲透進水SDI值不高于5 的要求?？傊瑸V對污水濁度、色度的去除效果較好，產(chǎn)水濁度小于1NTU，SDI值較低， 可以滿足進入下一工序納濾的要求。表3膜對污染物的去除效果水質(zhì)群嫁CQD tmii/L)濁度（NTU）色度暖）其氮 falS/L)SDJ防染指數(shù)）電導率 xjs/crn混凝沉淀出既1230蟲85S2.6

15、櫥出水12200.32.9娥世出成1時012500淑篇沉癥出術(shù)2280心922.6叫.9秘出水22753幣LS楸出水2850126W混察沉淀出水33506 一擔25J對網(wǎng)掀出水3335化595.1251.9晚出水3網(wǎng)01122500混賽沉淀出點5.浙29.326散出水4郵0.474r823時科技網(wǎng)納雌出水】950t122900注：SDI（污染指數(shù)值）也稱為FI（Fouling Index）值，是水質(zhì)指標的重要參數(shù)之一。SDI 值越 低，水對膜的污染阻塞趨勢越小。大多數(shù)反滲透企業(yè)推薦的反滲透進水SDI值不高于 5。在四種不同的進水條件下，納濾膜對COD的去除率較高，約70%，出水COD均在100

16、mg/L 以下，濁度檢測結(jié)果顯示為0，色度為1度，氨氮的去除率約為50%，出水氨氮濃度小于 15mg/L，出水電導率25003000us/cm。由此可見，垃圾滲濾液經(jīng)膜法深度處理后出水可滿 足生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889-1997） 一級標準。5技術(shù)經(jīng)濟評估為了估算本工藝在實際工程中的可能投資水平及生產(chǎn)運行成本，現(xiàn)以國內(nèi)較為常見的 400m3/d規(guī)模的垃圾滲濾液處理廠為例，初步計算以本工藝為處理主體的工程建設(shè)投資及處 理成本。工程建設(shè)投資預測見表4、生產(chǎn)成本預測見表5。表4工程建設(shè)投資預算項目驟算造價1萬元）占總云資比眄您辭工程325.6J27.時工藝設(shè)備電氣工程乳笨自政化系統(tǒng)(5

17、OJ812,92實驗室設(shè)備L55其他費用73J35I6,62環(huán)衛(wèi)科技圈總計【.55注：1.表中數(shù)據(jù)為國內(nèi)3家同等規(guī)模污水處理廠的投資費用的平均值。2、設(shè)備費用是以本 工藝為基礎(chǔ)，建造400m3/d規(guī)模的垃圾滲濾液處理廠所需的各種設(shè)備。設(shè)備總費用和安裝 總費用各占總投資額的48.59%和16.79%。3、其他費用包括設(shè)計費、調(diào)試費等。表5生產(chǎn)成本預算費用名稱萬元/年說明年折舊景60,5046膺5 .踩計以年2.2%甘電費H4.24Wl2-Skr-LW元/kw - h甘工笠福翻吃5以11人碩元匕-年計舊常稔作最護費5,82以年。.5%甘藥拼費6.0其他費用22.86一環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)總計25L529注：

18、以上數(shù)據(jù)為北京市3家污水處理廠的相應(yīng)費用的平均值。折合單位垃圾滲濾液處理成本 為17.23元/m3,年經(jīng)營成本為191.024萬元；折合單位垃圾滲濾液處理成本為13.083元/m3。 6存在的問題和結(jié)論（1）試驗后期用水取自北京市六里屯垃圾填埋場調(diào)節(jié)二期出水，其生化性較差，試驗過程 中出現(xiàn)了污泥膨脹及生化出水水質(zhì)變差的現(xiàn)象，雖然在后期深度處理上控制住了出水水質(zhì)， 但是給后期膜處理造成了很大壓力，增加了處理費用，這說明本工藝在處理年老垃圾滲濾液 方面仍存在問題。（2）本試驗后期深度處理采用膜工藝，膜分離方法無論采用納濾還是反滲透，都會產(chǎn)生或 多或少的濃縮液，濃縮液會對水資源產(chǎn)生進一步污染，濃縮液的處理是一件非常困難的事情。 本研究課題中產(chǎn)生的膜分離濃縮液，擬采用回灌填埋場的方法，但是在實際工程應(yīng)用方面仍 存在可行性的問題，需要進一步研究。（3）當ECAB反應(yīng)器的容積負荷為7.3kgCOD/m3-d時，COD去