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C/N比值在外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液中脫氮效果的影響研究

李濤宏1.2楊仁斌1

1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2.湖南軍信環(huán)保集團有限公司 410128

[摘要]垃圾滲瀝液具有高COD、高氨氮、水質(zhì)復(fù)雜、危害性大的特點，如何有效處理垃圾滲瀝液成為目前該領(lǐng)域的一個難題。本文以長沙市城市固體廢棄物處理場垃圾滲瀝液處理廠為研究對象，研究了關(guān)于碳氮比對外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用，通過研究表明，當(dāng)COD：NH3/N =5.5:1的情況下，運行效果最佳，即對MBR生化系統(tǒng)達到最佳脫氮效果。

[關(guān)鍵詞]碳氮比；外置式MBR；反滲透；納濾

1、C/N比對MBR生化系統(tǒng)脫氮效果影響

C/N比是指在污水處理過程中，污水中所含有的碳和氮兩種不同元素物質(zhì)的量比值[1]。C/N比影響著污水處理過程中污染物在生物降解的各階段，為不同類別微生物的繁殖和發(fā)育提供必需的營養(yǎng)元素。

當(dāng)前所采取的生物脫氮工藝技術(shù)（如MBR工藝）都與微生物代謝有密切關(guān)系。在進行微生物脫氮過程中所發(fā)生的硝化反應(yīng)或者是反硝化反應(yīng)等，都要在一定的營養(yǎng)環(huán)境下進行[2]。如硝化反應(yīng)過程中，包括氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的過程將有機碳分解為CO2，通過亞硝化細菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的過程，都是利用污水有機物來作為能源與碳源的。同樣，在硝化反應(yīng)過程中，硝化細菌利用污水有機物中的CO2作為能源物質(zhì)，將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硝酸鹽過程中[3]。獲得了自身生長的能量物質(zhì)和細胞合成有機物。反硝化反應(yīng)過程中，由反硝化均在缺氧環(huán)境下利用污水有機物作為碳源獲得能量并氧化有機物，因此，當(dāng)污水中的有機碳化物缺乏時，將導(dǎo)致反硝化微生物進行內(nèi)源硝化而導(dǎo)致微生物數(shù)量下降，因此，污水中必須與充足的碳源，但過多的碳源將會造成污水出水含污量升高，使得污水水質(zhì)不符合排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

綜上所示，采用生物脫氮工藝技術(shù)進行污水處理過程中，進水C/N比對于硝化細菌的正常代謝具有非常重要的影響作用，C/N比過高或過低，都將影響到污水處理的效果。因此，本文以長沙市城市固體廢棄物處理場垃圾滲瀝液處理廠為研究對象，研究了關(guān)于C/N比對外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用，確保MBR生化系統(tǒng)達到最佳脫氮效果。

2、C/N比對污水處理效果試驗分析

2.1工程概況

湖南軍信環(huán)保集團有限公司長沙市城市固體廢棄物處理場滲瀝液處理廠采用以水質(zhì)均衡+外置式膜生化反應(yīng)器(MBR)+NF/反滲透(RO)為核心工藝的處理工藝，本工程執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GBl6889--2008)一般地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)對滲瀝液出水標(biāo)準(zhǔn)的要求

2.2水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)

2.2.1水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)工藝設(shè)計

由于填埋場調(diào)節(jié)池內(nèi)的滲瀝液可生化性較差和碳氮比較低，為保障滲瀝液處理系統(tǒng)的脫氮穩(wěn)定性、節(jié)約系統(tǒng)運行成本，設(shè)計水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)，采用填埋場產(chǎn)生的可生化性較好的新鮮滲瀝液原液與調(diào)節(jié)池滲瀝液在水質(zhì)均衡池內(nèi)進行適當(dāng)?shù)乃|(zhì)混合調(diào)配，提高滲瀝液的可生化性，使?jié)B瀝液處理系統(tǒng)的進水水質(zhì)維持較好的可生化性和較好的碳氮比。

綜合考慮到該生活系統(tǒng)脫氮效能已受到pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比等因素的影響作用，由于本系統(tǒng)運行過程中的原水為滲瀝液，因此，根據(jù)過往試驗的總結(jié)，確定pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比為確定系數(shù)，從而進行C/N比對外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用的研究。其中確定的相關(guān)系數(shù)包括：溶解氧（DO）（反硝化池DO值＜0.5mg/L，一級硝化池DO值2.5mg/L，二級硝化池的DO值1.5mg/L）；pH=7.5；污泥濃度（MLSS）維持在15—20mg/L；溫度在30 ℃-32 ℃。

2.2.2水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)工藝設(shè)計參數(shù)

試驗過程中的水質(zhì)均衡系統(tǒng)各單元工藝設(shè)計參數(shù)包括360m3的原液池用來新鮮滲瀝液收集與儲存；10萬m3的調(diào)節(jié)池用來老滲瀝液收集與儲存；780m3的均衡池用來進行水質(zhì)均衡調(diào)配，設(shè)計水力停留時間為12.5h。

試驗研究C/N比對MBR生化系統(tǒng)脫氮效果的影響作用。因此本次試驗選擇總氮的平均去除率作為該試驗的評價指標(biāo)，建立五組不同的C/N比作為正交試驗的因素來分析C/N比對MBR生化系統(tǒng)脫氮效果。具體的正交實驗量內(nèi)容如表1所示。

表1　MBR正交試驗水平表

根據(jù)生化系統(tǒng)脫氮的指標(biāo)分析，水質(zhì)均衡的配比對生化系統(tǒng)的脫氮效果影響非常明顯，也決定了生化系統(tǒng)的外加碳源投加量。根據(jù)運行數(shù)據(jù)分析總結(jié)：當(dāng)水質(zhì)均衡系統(tǒng)將COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的區(qū)間時，生化系統(tǒng)脫氮效果較為明顯，低于這個比值，脫氮將不完全，最終會導(dǎo)致出水總氮不達標(biāo)，而比值過高，會導(dǎo)致生化系統(tǒng)負荷過高，能耗增加，也不利于生化系統(tǒng)的運行，尤其是進水COD不能超過10000mg/L。

3、結(jié)語

長沙市城市固體廢棄物處理場滲瀝液處理廠采用水質(zhì)均衡+外置式MBR+RO/NF的工藝流程，而進水C/N比對于采用生物脫氮工藝技術(shù)的污水處理具有非常重要的影響作用，本文試驗研究五組不同的C/ N比對MBR生化系統(tǒng)脫氮效果的影響作用。通過正交試驗對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水質(zhì)均衡系統(tǒng)將COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的區(qū)間時，生化系統(tǒng)脫氮效果較為明顯。

參考文獻

[1]任鶴云,李月中.MBR 法處理垃圾滲瀝液工程實例[J] .給水排水,2004(10).

[2]林紅軍,陸曉峰,等.膜生物反應(yīng)器中膜過濾特征及膜污染機理的研究[J].環(huán)境科學(xué),2006.

[3]魏慶,王秀朵.多功效UCT處理工藝的工.程應(yīng)用[J].給水排水,2008,34(3):45-48.

[4]張飛雁,何恭哲,曹洪濤,雷中方,劉翔,王悅超,吳婷.MUCT工藝在城市污水處理廠的應(yīng)用與問題探討[J].中國給水排水,2011,27(6):51-53.