仇慶春，高碧霄，潘 楊，3，王 靜

（1.蘇州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 蘇州215009；2.蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州215009；3.城市生活污水資源化利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室,江蘇 蘇州215009；4.達州職業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 達州635000）

隨著我國城市化進程加快和居民生活水平提高，城市生活垃圾數(shù)量急速增長。2016年，我國城市生活垃圾產(chǎn)生量大約為2.04 t[1]。目前由于成本原因，80%以上的城市生活垃圾采用衛(wèi)生填埋法處理[2]。垃圾填埋過程中及填埋完成后，在自身重力、雨水流入和地下水反滲的作用下產(chǎn)生垃圾滲濾液[3－4]。我國垃圾滲濾液產(chǎn)量在2018年已達到3 000萬t以上，并且每年都在迅速增長。垃圾滲濾液因其成分復(fù)雜，具有高SS、高COD、高NH4+-N和低C/N且水質(zhì)水量波動大的特點[5]，在處理過程中容易對處理站生化段造成沖擊。本研究針對蘇州某垃圾滲濾液處理站生化段COD、NH4+-N和TN出水濃度高，處理效果不穩(wěn)定的問題，通過對歷史數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場監(jiān)測，識別出生化段存在的問題主要由于進水SS濃度高且波動較大引起。進而通過實驗室對比試驗研究，獲得氣浮工藝的優(yōu)化處理技術(shù)。在實際工程中實施應(yīng)用，最后檢驗發(fā)現(xiàn)該工藝使生化段的處理效能顯著提高。

1 工藝現(xiàn)狀與問題識別

1.1 垃圾滲濾液處理站工藝現(xiàn)狀

蘇州市某垃圾滲濾液處理站主體采用“兩級A/O+UF+NF+RO”處理工藝，工藝流程如圖1所示。垃圾滲濾液設(shè)計處理能力為950 m3/d，容積負荷為3.18 kg·COD/（m3·d）；污泥負荷為0.2 kg·COD/（kg·MLSS·d）；污泥濃度為15.9 g/L；進水SS濃度為2 000 mg/L；泥齡為27 d；總水力停留時間6.35 d；前置硝化反硝化水力停留時間5.35 d；后置硝化反硝化水力停留時間1 d。垃圾滲濾液處理站進水主要來自老填埋場及垃圾焚燒廠產(chǎn)生的新鮮滲濾液，設(shè)計及實際進出水水質(zhì)如表1所示。出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）標準。

圖1 主體工藝流程圖

表1 設(shè)計及實際進出水水質(zhì)表mg/L

1.2 生化段問題識別與分析

對該垃圾滲濾液處理站2018年2月到2018年9月生化段常規(guī)指標監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，監(jiān)測結(jié)果如圖2所示，其中圖2（a）為進水SS濃度、一級O池MLSS及DO濃度變化圖，圖2（b）、（c）和（d）分別是生化段進出水TN、NH4+-N和COD濃度變化及各自去除率變化圖。

圖2 生化段監(jiān)測指標分析圖

1.2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

由圖2中（b）、（c）、（d）可以看出生化段進水TN、NH4+-N和COD波動較大。在生化段處理效果不穩(wěn)定時段,TN、NH4+-N和COD去除率都在90%左右，最高出水濃度分別達到420、200和1 500 mg/L。由（a）圖可知進水SS及一級O池MLSS和DO三者濃度在監(jiān)測期間波動較大。在2月13日至2月25日期間SS濃度基本穩(wěn)定在2 500 mg/L左右，該時段內(nèi)MLSS濃度緩慢上升，DO由于波動較大，升降趨勢不明顯，TN、NH4+-N和COD出水濃度穩(wěn)定，去除率基本穩(wěn)定在98%。在2月25日至6月22日期間，SS濃度先上升，4月17日后濃度基本穩(wěn)定在8 000 mg/L左右，該時段內(nèi)MLSS濃度先迅速上升，并在4月17日后濃度基本穩(wěn)定在28 000 mg/L左右，DO在此期間先迅速下降，在4月17日之后圍繞0.8 mg/L上下波動較大，該時段內(nèi)TN、NH4+-N和COD三者去除率均下降，其中TN和NH4+-N去平均除率降至91%，COD去平均除率降至90%，出水濃度較前一時期明顯增高。6月22日至7月23日期間，SS濃度整體下降至2 500 mg/L左右，在此期間MLSS下降明顯并穩(wěn)定在15 000 mg/L左右；DO迅速增高，最高達1.6 mg/L。該時段內(nèi)TN、NH4+-N和COD三者去除率均上升至98%，出水濃度也明顯下降。在7月23日至9月12日期間，SS穩(wěn)定在6 000 mg/L左右，在此期間MLSS上升并穩(wěn)定在25 000 mg/L；DO雖有波動，但整體呈下降趨勢。該時段內(nèi)TN、NH4+-N和COD三者去除率均下降，出水濃度又明顯上升。

1.2.2 關(guān)鍵問題識別

在2月13日到9月12日期間，從進水SS及一級O池MLSS和DO整體濃度變化情況來看，MLSS濃度明顯隨進水SS濃度呈正相關(guān)波動，而一級O池的DO變化趨勢與前者相反。主要由于進水SS波動較大，泥齡控制困難，導(dǎo)致生化段MLSS濃度會隨進水SS濃度升高而升高，又因為MLSS濃度升高影響曝氣池中氧在混合液中的傳質(zhì)[6]，導(dǎo)致混合液中DO降低。曝氣池中低濃度的DO不利于硝化反應(yīng)及有機物分解，最終影響整個生化段的穩(wěn)定運行。

針對以上問題，提出通過增加預(yù)處理工藝重點去除進水懸浮物，優(yōu)化泥齡；從而降低生化段污泥濃度[7]，提高曝氣池溶解氧濃度，進而提高生化段對有機物及氮的去除效果。

2 實驗室工藝比選

混凝沉淀工藝和氣浮工藝可以有效去除進水懸浮物和部分污染物，在實際工程應(yīng)用中有著廣泛應(yīng)用。金輝[8]等利用氣浮+SBR組合工藝處理羽絨制品生產(chǎn)廢水，有效去除了廢水中細小的懸浮物，并提升了組合工藝的抗沖擊負荷，COD、NH4+-N和SS的平均去除率分別達到93.6%、71.8%和91.8%。金志英[9]等在沈陽某垃圾滲濾液處理站利用混凝沉淀工藝作為預(yù)處理方法，SS的平均去除率可達89%。結(jié)合處理站進水SS較高等問題，擬對混凝沉淀和氣浮兩種工藝進行工藝比選。試驗所用垃圾滲濾液取自該垃圾滲濾液處理站調(diào)節(jié)池，混凝沉淀和氣浮試驗所投加藥劑都選用鐵鹽和PAM。在設(shè)置多組不同經(jīng)實驗條件優(yōu)化后，混凝沉淀最佳試驗條件為：鐵鹽投加10 mg/L，PAM投加3 mg/L，快速攪拌5 min，靜置30 min；氣浮最佳實驗條件為：鐵鹽投加15 mg/L，PAM投加1.5 mg/L，氣浮比為100%?；炷恋砗蜌飧≡谧罴言囼灄l件下分別進行三組平行試驗，對進出水COD、NH4+-N、TN、TP及SS進行測定。

混凝沉淀與氣浮試驗結(jié)果如圖3和圖4所示，混凝沉淀工藝對COD、SS、NH4+-N、及TN的平均去除率均小于10%，對TP的平均去除率在30%左右。原水中所含SS濃度較高并且粒度細小，致使混凝效果不佳；此外混凝后絮凝體懸浮在原水中，沉降性能較差。氣浮法對原水中SS平均去除率高于70%，NH4+-N和TN的平均去除率也達到35%以上，COD和TP平均去除率分別在20%和60%之上。由于氣浮工藝并不需要大的絮凝體顆粒，當(dāng)絮凝體顆粒尺寸與微氣泡尺寸接近時，二者的吸附率最大[10-13]。絮凝體形成后與微氣泡吸附一同上升，在上升過程中再與其他絮凝體結(jié)合上升，該過程解決了混凝沉淀法絮凝體沉降性差的問題。

氣浮工藝對原水中各項指標平均去除率明顯高于混凝沉淀工藝。由實驗結(jié)果可以看出氣浮工藝不僅可以有效去除原水中SS，對有機物和氮均有一定去除作用。

圖3 混凝試驗各指標進出水濃度及去除率柱狀圖

圖4 氣浮試驗各指標進出水濃度及去除率柱狀圖

3 工程實際運行效果分析

根據(jù)試驗結(jié)果，對原工藝系統(tǒng)在進水調(diào)節(jié)池之后增設(shè)氣浮工藝預(yù)處理系統(tǒng)。2018年10月23日于系統(tǒng)正式投入運行。采用管道混合器來完成藥劑與原水的混合，這樣即可以保證藥劑與原水充分混合，又可以保證足夠的反應(yīng)時間。根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，對10月23日至12月17日的數(shù)據(jù)進行分析如圖5所示。

圖5 運行效果圖

從圖5（a）中可以看出氣浮工藝系統(tǒng)對SS去除率在11月20日之后基本穩(wěn)定在70%以上，氣浮出水SS穩(wěn)定在2 000 mg/L左右。生化段一級O池的MLSS濃度11月13日之后基本可以穩(wěn)定在15 000 mg/L上下，并且該池的DO濃度也在此時趨于穩(wěn)定在1.6 mg/L。從（b）可以看出生化段對COD的去除率一直在緩慢增高，平均去除率為98%，在12月17日出水COD濃度降至100 mg/L左右。生化段出水中NH4+-N和TN含量逐步基本保持穩(wěn)定在50 mg/L左右，平均去除率分別為97%和97%?？梢娫鲈O(shè)的氣浮工藝系統(tǒng)，可以有效去除垃圾滲濾液進水SS，提升生化段對COD、NH4+-N和TN去除率，降低深度處理的工藝負荷。

4 結(jié)論

蘇州某垃圾滲濾液處理站進水主要來自老垃圾填埋場的老齡滲濾液及垃圾焚燒產(chǎn)生的新鮮滲濾液，由于進水SS濃度高，且波動較大，導(dǎo)致生化段運行效果不穩(wěn)定。實驗研究表明氣浮工藝可以有效去除進水SS。在原有工藝系統(tǒng)不變的條件下，通過在調(diào)節(jié)池后增設(shè)氣浮工藝。工程實踐證明，氣浮工藝系統(tǒng)對進水SS去除效果明顯，平均去除率達68%。生化段COD、NH4+-N和TN出水濃度降低，平均去除率及穩(wěn)定性得到顯著提升。