一种处理垃圾渗滤液的新型组合工艺

宋应民，耿春茂

（中山市环保实业发展有限公司，广东 中山528400）

1 垃圾渗滤液分类与特点

城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度难降解有机废水。由于其成分复杂，浓度变化范围大，处理困难，传统的生物处理方法虽能取得一定的处理效果，但废水处理后依然含有大量环烷烃、羧酸类、酯类以及苯酚类等有害污染物质［1］。

依据填埋时间将渗滤液分为早期和中晚期，填埋龄在3～5年以内的称为早期渗滤液，其中易生物降解的挥发性脂肪酸含量较高，一般可占总有机碳的60%～70%，BOD/COD比值一般在0.4～0.8，氨氮浓度为500～1000mg/L左右。填埋龄超过5年后，渗滤液易生物降解的有机物比例会明显下降，称为晚期渗滤液，其BOD/COD比值一般为0.1～0.2，氨氮浓度反而增高。我国垃圾填埋场晚期渗滤液的水质数据见表1［2］。

表1 我国垃圾填埋场晚期渗滤液典型的水质指标

针对晚期渗滤液水质特点，中山市环保实业发展有限公司设计研发了一套中试处理系统，利用改良型的聚氨酯与生物酶作为生物膜法的填料，通过自主研发的高效硝化菌和反硝化菌，形成含高活性硝化菌和反硝化菌的生物处理膜。同时利用铁碳－芬顿氧化技术降低COD及色度，通过活性污泥法去除COD，最终使各项出水指标达到规定标准。该项目涉及的生物膜法硝化/反硝化脱氮工艺、活性污泥法去除COD工艺、铁碳－芬顿氧化工艺在国内外均有良好的研究基础和应用效果［3～6］。通过罗定市垃圾填埋场晚期渗滤液的现场处理试验，并对处理系统进行改良和工艺改进，垃圾渗滤液能够得到很好的处理，在实际工程中发挥良好的作用。

2 材料和方法

2.1 试验装置及运行条件

试验中所用装置为本公司设计研发的一套新型组合工艺系统，包括自动加药系统、生化反应部分（生物脱氮池、活性污泥反应器）、物化反应部分（铁碳－芬顿反应池、混凝沉淀池、滤布滤池）等。其中，生物脱氮池采用生物膜法，以改良型的聚氨酯与生物酶作为填料，利用硝化反硝化反应进行脱氮。活性污泥反应器为本公司研发的一体化生化反应器，集好氧沉淀于一体。

整套组合工艺系统均安置在罗定市垃圾填埋场渗滤液处理站内，室内运行环境温度为（25±3）℃，严格控制生化反应部分的好氧厌氧环境及各反应器的试验条件。

2.2 药剂投加及试验用污水

试验安装了一套自动加药系统，包括酸碱、双氧水及PAM等。通过控制酸碱及双氧水的投加，使铁碳－芬顿反应在酸性条件下与废水进行充分反应。通过控制酸碱及PAM的投加，使混凝沉淀池在中性或碱性条件下对废水进行固液分离。

试验污水取自罗定市垃圾填埋场晚期渗滤液，其水质情况为COD：1590.9～1790.7mg/L，NH3－N：808.1～894.7mg/L，TN：895.9～944.4mg/L。

2.3 污泥接种培菌

接种污泥来自罗定市第二生活污水处理有限公司的一体化氧化沟工艺剩余污泥。对于生物脱氮池，污泥预先通过培养和驯化，再投加到生物膜处理系统中进行挂膜，投加本公司自主研发的高效硝化菌和反硝化菌，并在废水中驯化生长，形成含高活性硝化菌和反硝化菌的生物处理膜；活性污泥反应器接种污泥至污泥浓度（MLSS浓度）3.5g/L，并驯化活性污泥，直至污泥转棕黄色时连续进污水（进水量逐步提高），培养过程中投加本公司研发的去COD及脱色度的菌种，观察活性污泥生长情况，定期检测水质及污泥镜检，直至污泥中微生物已能较好地适应污水水质。

2.4 水质分析方法

COD、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氮、pH值的分析方法依据《水和废水监测分析方法（第四版）》（中国环境科学出版社）［7］。

3 结果和讨论

3.1 生物脱氮反应效果

当进水量为0.5m3/h时，氨氮和总氮的去除率均超过98%，随着水量增大，去除效率也相应降低，当水量增加到1.2m3/h时，氨氮和总氮的去除率仍可达96%以上，出水氨氮降至17mg/L以下，总氮降至31mg/L以下。水量继续加大，去除率下降明显（图1、2）。

图1 流量对氨氮去除率的影响

图2 流量对总氮去除率的影响

研究表明，生物膜的硝化速率受COD负荷变化的影响小，使得生物脱氮池对COD负荷的变化具有较强的缓冲能力［3］。

3.2 铁碳－芬顿反应处理效果

将进水流量控制在1.0～1.2m3/h，反应时间60min，并向铁碳－芬顿反应系统进行微曝气，考察pH值及H2O2浓度的变化对铁碳－芬顿反应效果的影响。

3.2.1 pH值对反应效果的影响

投加27.5%的双氧水，投加量为2kg/m3，进一步研究pH值对铁碳－芬顿反应效果的影响。如图3，pH值为2～4时，COD去除率达到80%，大大提高渗滤液的可生物降解性能［8］，为后续活性污泥法处理渗滤液提供了良好的生化基础。当pH值大于4时，COD去除率呈现明显下降的趋势。

3.2.2 H2O2浓度对反应效果的影响

将pH值控制在3～4，进一步研究H2O2投加量对铁碳－芬顿反应效果的影响。如图4，随着H2O2投加量的加大，COD去除率也显著提高，当H2O2投加量增加到2kg/m3时，COD去除率达到最大。继续加大H2O2投加量，COD去除率变化不明显，过量的H2O2还会残留至后续活性污泥反应器，影响污泥活性。

图3 pH值对COD去除率的影响

图4 H2O2投加量对COD去除率的影响

3.3 后续生化处理效果

铁碳－芬顿反应处理后的渗滤液经过混凝沉淀，进入活性污泥反应器，污泥浓度控制在4.5g/L左右，溶解氧为2～4mg/L。经过现场的中试试验，进水流量控制在1.0～1.2m3/h，出水水质指标见表2。

表2 试验水样的出水水质指标

由表2可看出，经过本试验的处理后出水水质基本达到《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889－2008）》的排放标准。

4 结语

（1）通过中试处理实验，生物膜脱氮反应器对渗滤液具有高效的硝化反硝化脱氮效果，进水量在1.0～1.2m3/h时，出水氨氮降至17mg/L 以下，总氮降至31mg/L以下。

（2）渗滤液进水流量控制在1.0～1.2m3/h，利用酸碱自动加药系统，将pH值维持在3～4，投加H2O2的量为2kg/m3，反应60min，渗滤液 COD 降至320～350mg/L，大大提高了渗滤液的可生物降解性能，为后续活性污泥法处理渗滤液提供了良好的生化基础。

（3）后续利用活性污泥反应器处理，经过滤布滤池消毒后的出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889－2008）》的排放标准。

（4）利用本公司研发的新型组合工艺，垃圾渗滤液能够得到高效处理，并在实际工程中发挥良好的作用，具有广阔应用前景。

［1］Visanathan C，Choudhary M K，Montalbo M T，et al.Landfill leachate treatment using thermophilic membrane bioreactor［J］.Desalination，2007，204（30）：8～16.

［2］赵宗升，刘鸿亮，李炳伟，等.垃圾填埋场渗滤液污染的控制技术［J］.中国给排水，2000，16（6）：20～23.

［3］周 律，李 哿，SKIN Hang－sik，等.生物膜复合系统脱氮除磷的特征及微生物群落结构分析［J］.环境科学学报，2012，32（6）：1312～1318.

［4］鞠 峰，胡勇有.铁屑内电解技术的强化方式及改进措施研究进展［J］.环境科学学报，2011，31（12）：2585～2594.

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［7］国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第四版）［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［8］郭 鹏，黄理辉，高宝玉，等.铁碳微电解－H2O2法预处理晚期垃圾渗滤液［J］.水处理技术，2008，34（12）：57～61.