任劍峰 劉斌 馬月婷 林麗婉

（1. 安徽長(zhǎng)之源環(huán)境工程有限公司，安徽合肥 230000；2. 合肥學(xué)院生物食品與環(huán)境學(xué)院，安徽合肥 230000）

1 引言

垃圾滲濾液是城市固廢處理的一大難題，其成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、水質(zhì)水量多變，主要來(lái)源于降水和垃圾本身，若不加處理而直接排入環(huán)境，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。本文主要研究利用堆肥產(chǎn)品作為介質(zhì)處理垃圾滲濾液時(shí)在不同條件下的處理效率，從而找出最佳處理方案。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 堆肥產(chǎn)品

菜葉經(jīng)過(guò)14 d 的堆肥，烘干至恒重，打碎成2～3 cm 顆粒的產(chǎn)品，其中有機(jī)質(zhì)的含量為85%，含水率為76%，物料的pH 為7.9。

2.1.2 垃圾滲濾液

實(shí)驗(yàn)所用的垃圾滲濾液取自合肥市肥東縣某垃圾填埋場(chǎng)，其各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 垃圾滲濾液各項(xiàng)指標(biāo)值

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法

CODCr采用重鉻酸鹽法測(cè)定［1］；氨氮采用納氏試劑分光光度法測(cè)定［2］；硝酸鹽氮采用紫外分光光度法測(cè)定［3］；亞硝酸鹽氮采用分光光度法測(cè)定［4］。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以堆肥產(chǎn)品作為處理介質(zhì)，通過(guò)在不同的進(jìn)樣濃度、進(jìn)樣時(shí)間、進(jìn)樣流速、通氣量以及pH 的條件下，測(cè)定出水樣中氨氮、CODCr、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、溶解氧及濁度的含量，來(lái)評(píng)價(jià)堆肥產(chǎn)品作為介質(zhì)的處理效果。實(shí)驗(yàn)裝置流程如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置流程

2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

將內(nèi)徑6.28 cm、高2 m 的處理裝置（反應(yīng)器）固定在鐵架上，在裝置里面均勻地裝入打碎后的堆肥產(chǎn)品，裝柱高約1.5 m。用潛水泵將水樣從柱子下面泵入，在柱子的上面開(kāi)一個(gè)小孔，讓處理后的水樣自然溢出。在柱子的上中下各開(kāi)一個(gè)孔，作為通氣的孔道，然后將氣泵出口通過(guò)流量計(jì)連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)，水樣下進(jìn)上出，空氣由氣泵經(jīng)流量計(jì)泵入。在一定條件下，從取樣口收集處理后的樣品，測(cè)定其CODCr、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、溶解氧及濁度的含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 進(jìn)樣濃度的影響

本實(shí)驗(yàn)采用的是將垃圾滲濾液稀釋不同的倍數(shù)來(lái)表示進(jìn)樣濃度，分別將垃圾滲濾液稀釋10，20，30，40，50 倍來(lái)進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 不同進(jìn)樣濃度對(duì)處理效果的影響

由表2 可以看出，進(jìn)樣濃度在稀釋20 倍左右時(shí)對(duì)于氨氮有明顯的降低，而進(jìn)樣濃度太高和太低都不利于氨氮的去除，這是由于高濃度和低濃度抑制了硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而降低了對(duì)氨氮的去除效率。在進(jìn)樣濃度稀釋20 倍時(shí)硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的濃度達(dá)到了最高，即此時(shí)硝化速度最快。隨著時(shí)間的推移，CODCr以及濁度也有所下降。進(jìn)樣濃度對(duì)溶解氧的影響并不明顯。

3.2 進(jìn)樣時(shí)間的影響

本實(shí)驗(yàn)將垃圾滲濾液稀釋20 倍后，連續(xù)進(jìn)樣10 h，每隔2 h 取1 次樣進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 不同進(jìn)樣時(shí)間對(duì)處理效果的影響

由表3 可以看出，隨著時(shí)間的變化，氨氮濃度有所降低，特別是在2～3 h 范圍內(nèi)氨氮的去除效果最好，3 h 以后氨氮濃度又有上升趨勢(shì)。在進(jìn)樣時(shí)間為4 h 時(shí)，亞硝酸鹽氮濃度達(dá)到最高，之后氨氮和硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮之間就漸漸進(jìn)入了平衡狀態(tài)。這可能是裝置沒(méi)有設(shè)計(jì)厭氧反硝化過(guò)程，造成了硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的大量積累，從而抑制了進(jìn)一步的硝化作用。CODCr、濁度和溶解氧隨時(shí)間也有下降的趨勢(shì)，但并不明顯。

3.3 進(jìn)樣流速的影響

本實(shí)驗(yàn)將垃圾滲濾液稀釋至20 倍，控制其流速，分別測(cè)定進(jìn)樣流速為500，1 000，1 500，2 000，3 000 mL/h 時(shí)的各參數(shù)值，數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 不同進(jìn)樣流速對(duì)處理效果的影響

由表4 可以看出，進(jìn)樣流速為1 000 mL/h 時(shí)對(duì)于廢水的生物脫氮效果最好，流速越大對(duì)氨氮的去除效果越差。進(jìn)樣流速改變，溶解氧下降不明顯，但濁度下降較顯著，CODCr有所增加，這是流速增大水樣停留時(shí)間變短的結(jié)果。

3.4 通氣量的影響

本實(shí)驗(yàn)設(shè)有3 個(gè)進(jìn)氣口，分別通過(guò)相同型號(hào)流量計(jì)連接在同一個(gè)氣泵上，控制其流量在0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 m3/h，測(cè)定各參數(shù)值，數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)，通氣量為0.6 m3/h 時(shí)處理效果最好，氨氮濃度降低最多。隨著通氣量的逐漸變大，CODCr和濁度也有明顯的降低。

表5 不同通氣量對(duì)處理效果的影響

3.5 進(jìn)樣pH 的影響

本實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)pH 為6.0，7.0，7.5，8.0，9.0，研究其對(duì)生物處理效果的影響，各參量值數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。由表6 可見(jiàn)，在pH 為7.5 左右生物處理氨氮效果最好，濁度也有一定程度的降低，但對(duì)CODCr的影響并不明顯。

表6 不同進(jìn)樣pH 對(duì)處理效果的影響

3.6 正交實(shí)驗(yàn)分析

正交實(shí)驗(yàn)分析主要因素和各因素組合對(duì)氨氮處理效果的影響。設(shè)計(jì)了5 因素、4 水平的正交實(shí)驗(yàn)，綜合分析各因素的影響情況。

3.6.1 因素水平表

因素水平表見(jiàn)表7。

表7 因素水平表

3.6.2 直觀分析表

直觀分析表見(jiàn)表8。實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出水氨氮的濃度，mg/L。

表8 直觀分析表

3.6.3 效應(yīng)曲線圖

濃度（稀釋倍數(shù)）對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線見(jiàn)圖2。

圖2 濃度（稀釋倍數(shù)）對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線

時(shí)間對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線見(jiàn)圖3。

圖3 時(shí)間對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線

流速對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線見(jiàn)圖4。

圖4 流速對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線

通氣量對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線見(jiàn)圖5。

圖5 通氣量對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線

pH 對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線見(jiàn)圖6。

圖6 pH 對(duì)出水氨氮濃度的效應(yīng)曲線

對(duì)處理效果的影響因素依次是pH＞通氣量＞流速＞濃度＞時(shí)間，其中pH 是主要的影響因素，并且從圖2 到圖6 中得知，A2，B2，C2，D2，E3 組合處理滲濾液的效果最好。

4 結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，氨氮的處理效果較好，去除率達(dá)70%以上。后期可以設(shè)計(jì)厭氧階段進(jìn)行反硝化作用處理硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，從而達(dá)到廢水氮元素的達(dá)標(biāo)排放。

由于堆肥產(chǎn)品本身含有大量的有機(jī)質(zhì)和顏色成分，所以造成出水樣的CODCr和濁度的上升，但總的來(lái)說(shuō)其對(duì)氨氮的處理效果較好。對(duì)于CODCr和濁度可以設(shè)計(jì)另外的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)優(yōu)化處理。

由于條件限制并沒(méi)有做溫度對(duì)堆肥產(chǎn)品處理廢水的影響，溫度也是影響硝化作用和反硝化作用的一個(gè)重要因素，后期將把溫度作為一個(gè)因素來(lái)優(yōu)化結(jié)果。

堆肥產(chǎn)品還要進(jìn)行一定的處理，以降低廢水中的CODCr和濁度。