丁玲，沈輝

1.山東新華醫(yī)藥化工設計有限公司；2.淄博禹科環(huán)?？萍加邢薰?/p>

一、垃圾滲濾液處理工藝現(xiàn)狀

生活垃圾的處理方式主要有填埋法、焚燒法、堆肥法，我國垃圾處理現(xiàn)狀以填埋法為主，占垃圾處理總量的70%左右，由此帶來了垃圾滲濾液的處理難題[1]。垃圾滲濾液屬于高濃度難降解有機廢水，COD高、氨氮高、有機物種類多、含鹽量高、水質水量變化較大，可生化性（B/C）低等特點[2]。

我國對于垃圾滲濾液的實際工程應用起步較晚，在工藝路線選擇上走了很多彎路。導致國內前期建設的有相當數量的垃圾滲濾液處理工程排放不達標或者閑置不用。經過十幾年的探索與新技術的應用，基本確定了垃圾滲濾液的幾種主流處理工藝。

一是生化處理+膜處理工藝[3]。工藝流程：厭氧+AO+超濾（或MBR）+反滲透。先通過厭氧去除大部分有機物，AO系統(tǒng)主要是進一步去除有機物和脫氮除磷，超濾系統(tǒng)作為反滲透預處理系統(tǒng)，濃液回流至前端生化系統(tǒng)，出水進入反滲透進行深度過濾。生化系統(tǒng)和膜處理系統(tǒng)根據不同公司的經驗和喜好可衍生出很多組合，但主體思路基本都是一致的。

此種工藝路線優(yōu)點是出水水質較好，通過最后一級過濾后出水基本可以達到或優(yōu)于一級A標準，甚至達到地表五類水。

這種工藝路線看似步步為營，步步推進，缺點也很明顯。（1）反滲透濃水回灌造成難降解污染物濃度和鹽分越來越高，首先崩潰的是生化系統(tǒng)，生化系統(tǒng)效率下降后，膜處理系統(tǒng)隨即崩潰；（2）垃圾滲濾液水質本身就存在營養(yǎng)失衡（碳氮比），厭氧處理更是加劇了這種失衡，造成AO系統(tǒng)非正常運行，處理壓力全落在膜處理系統(tǒng)上；（3）膜處理系統(tǒng)不堪重壓，膜污染、膜堵塞造成產水率下降，化學清洗頻率越來越高，不得不經常性地進行膜更換，最重要的膜系統(tǒng)成了整個處理系統(tǒng)中最為脆弱的一環(huán)；（4）運維成本極高；（5）對運行人員專業(yè)性要求較高；（6）由于原水水質水量變化大，系統(tǒng)運行極不穩(wěn)定

二是二級碟管式反滲透（DTRO）處理模式。DTRO膜屬與反滲透的一種，是近年來出現(xiàn)的一種極耐污染的工業(yè)膜，對進水懸浮物和含鹽量要求比較寬泛，對氯化鈉的去除率可達到99%以上，對COD和總氮也有極高的去除率，產水率可達60%。最高運行壓力可達160bar以上。

該工藝或者說該設備優(yōu)點非常明顯，對進水要求寬泛；工藝簡單；產水水質好；工期短，見效快；占地面積小。

缺點也是顯而易見的：不穩(wěn)定；易堵塞；清洗更換頻次較高；一次更換成本極高；膜片性能和壓力產生設備要求極高；裝配工藝要求極高；最大的缺點也是濃縮液的問題。

三是蒸發(fā)和離子交換工藝。此種工藝投資和運行成本極高，極少單獨進行工程化應用。

另外，兩級AO+深度氧化+BAF組合是近年新興工藝的組合，但由于生化系統(tǒng)穩(wěn)定性差，影響了后續(xù)工藝，造成出水超標。

高污泥濃度生化工藝是針對垃圾滲濾液處理系統(tǒng)不足而開發(fā)的一種新型的高效穩(wěn)定工藝，筆者曾對南方某城市垃圾滲濾液進行過為期半年的30m3/d中試研究。

二、中試情況

（一）實驗裝置設計

處理水量：30m3/d

圖1 工藝流程

O1～O4是四個連續(xù)曝氣池，單個尺寸4m×2.5m×4.5m，有效池深4m，總HRT=5d。

二沉池 :尺寸 2.0m×2.0m×4.5m，停留時間12h

（二）進水水質

表1 進水水質

（三）控制因素

表2 溶解氧控制參數

表3 回流比控制參數

（四）調試過程

接種其他垃圾滲濾液處理系統(tǒng)二沉池污泥，接種濃度2000mg/L，悶曝三天。初始進水水量5m3/d，每過一周水量增加5m3/d。10天左右池內清水置換完畢。調試期間嚴格控制溶解氧和回流比，待污泥濃度沒達到設計濃度之前系統(tǒng)不排泥。調試從三月份開始，到五一污泥濃度達到12000mg/L時，出水各項指標達到最優(yōu)值，CODcr＜500mg/L，TN＜60mg/L，氨氮＜5mg/L持續(xù)穩(wěn)定，此時污泥濃度不斷攀升，兩周后污泥濃度達到設計值15000mg/L，此時開始排泥。

三、結果分析

（一）對CODcr、氨氮、總氮的去除分析，按污泥濃度12000mg/L

CODcr的污泥負荷和容積負荷均小于傳統(tǒng)活性污泥，這與過高的污泥濃度和進水SS未經預處理有關，污泥濃度過高，其中的有效活性污泥占比就會降低，進水中SS未經預處理完全進入系統(tǒng)，形成了惰性污泥，這部分污泥是沒有活性的。傳統(tǒng)的生化系統(tǒng)出水CODcr一般在800～1000mg/l左右，高濃度系統(tǒng)出水CODcr小于500mg/l，說明了高濃度污泥的優(yōu)勢，微生物對有機物的去除途徑不僅有分解、轉化，還有大量的吸附。高污泥濃度的生化系統(tǒng)，菌群也更加豐富。

氨氮和總氮負荷數據上看與一般硝化反硝化持平，但氨氮和總氮出水指標要遠遠優(yōu)于一般硝化反硝化，垃圾滲濾液中碳氮比約為2.5，根據反硝化反應原理，污水中的碳氮比理論值必須大于2.86，實際工程應用時此值應大于3，低于此值反硝化則受到抑制，一般認為污水中碳氮比應保持在5～8左右，低于此值則需要外加碳源[4]。深究其中原因，應該是污水中脫氮優(yōu)勢菌群發(fā)生了變化，抑或進行了短程反硝化作用。

總的來說，出水水質和去除率的優(yōu)越表現(xiàn)取決于此類工藝對于污泥濃度、溶解氧和回流比的控制。

（二）工藝控制參數的解讀

（1）污泥濃度。維持較高的污泥濃度有利于對抗垃圾滲濾液水質水量的變化，種群更加豐富，耐沖擊負荷能力強、污染物的降解更加徹底，有強大的吸附作用（類似于生物選擇池）。污泥濃度較高時，氧氣利用速度快，有利于產生兼氧環(huán)境，為短程硝化反硝化提供條件。

SV30一直維持在85%～95%，污泥沉降性不太好，所以二沉池水力停留時間較長。

污泥濃度高，運行時極易產生泡沫，工程設計時一定注意采取相應措施。

（2）溶解氧控制，按照短程硝化反硝化原理進行設計[5]。一般的硝化反硝化作用是先將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，再將亞硝態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮，反硝化時，將硝態(tài)氮轉化為亞硝態(tài)氮，再將亞硝態(tài)氮轉化為氮氣排出。短程硝化反硝化原理是硝化作用將氨氮轉化為亞硝態(tài)氮時馬上進行反硝化作用，將亞硝態(tài)氮直接轉化為氮氣排出。短程硝化反硝化縮短了脫氮反應步驟，可節(jié)約25%的需氧量、40%的有機碳，提高了脫氮反應速率，而且污泥產量也大大降低。

表4 有機物去除率與負荷分析

（3）回流比控制，混合液回流比控制為400%左右，污泥回流比控制在300%左右，混合液回流和污泥回流是脫氮除磷的工藝控制方式，混合液回流將硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮回流至前端，水中的反硝化細菌利用進水中豐富的有機物將廢水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮還原成氮氣排出，污泥回流是利用聚磷菌厭氧釋磷、好氧吸磷的特性去除水中磷元素的主要手段。大的回流比還可以應對沖擊負荷，通過稀釋和吸附作用快速降低進水濃度。

四、結論

通過控制污泥濃度、溶解氧、回流比等因素，高污泥濃度生化系統(tǒng)對有機污染物的去除效率大大優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，系統(tǒng)出水CODcr＜500mg/L，TN＜60mg/L，氨氮＜5mg/L，在垃圾滲濾液處理或者其他高濃度難降解污水中可以進行推廣應用，微生物作用機理有待進一步分析確定。該工藝具有操作簡單、投資小、運行成本低、效果好等特點，生化系統(tǒng)沒有臭氣產生。生化后端需要增加膜工藝或者深度氧化工藝，都大大減輕了設計和運行壓力，可保證整個處理系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。