垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝技術(shù)研究

廖偉樂，張?zhí)旆?，彭雅琴，謝巍龍，余柯易，易 敏，李杰乘，單小俊，苗子昂

（1.株洲市城市排水有限公司 霞灣污水處理廠，湖南 株洲 412000；2.株洲市水務(wù)投資集團(tuán)有限公司 技術(shù)創(chuàng)新中心，湖南 株洲 412000）

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市規(guī)模的擴(kuò)大和居民生活水平的提高，我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)量和餐廚垃圾的產(chǎn)量在急劇增加。目前，我國(guó)生活垃圾和餐廚垃圾的收集、運(yùn)輸和處理面臨一系列問題和考驗(yàn)，如果處理不當(dāng)將會(huì)嚴(yán)重影響市容市貌、居民身體健康及環(huán)境質(zhì)量［1，2］。

垃圾滲濾液是一種含有多種有機(jī)物、多種重金屬及致癌物，且會(huì)產(chǎn)生沼氣的難降解有機(jī)廢水［3，4］。餐廚廢液體的特點(diǎn)主要是含水量高，有機(jī)物含量高，油脂高，鹽分含量高，易腐爛變質(zhì)，易發(fā)酵，易發(fā)臭等。本文中包含兩種垃圾滲濾液，一種是已封場(chǎng)的生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，屬于老齡垃圾滲濾液，COD含量較低，氨氮與總氮含量較高，可生化性極差；另一種是垃圾中轉(zhuǎn)站垃圾滲濾液，COD含量較高，可生化性較好。同為高濃度有機(jī)廢水，垃圾滲濾液、餐廚廢液的處理近幾年得到了廣大研究人員的關(guān)注，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，取得了不少成果。

目前我國(guó)垃圾滲濾液處理工藝有物化處理、微生物處理、膜處理技術(shù)；餐廚廢液的處理方法主要有厭氧消化、堆肥、填埋、焚燒等。傳統(tǒng)單一的處理方法無法實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液或餐廚廢液的達(dá)標(biāo)排放，本項(xiàng)目將垃圾滲濾液與餐廚廢液協(xié)同處理，采用AOMBR工藝進(jìn)行處理，通過控制溶解氧、污泥濃度、pH值考察對(duì)出水COD、氨氮，總磷，總氮等影響，得到最優(yōu)工藝參數(shù)，為工程運(yùn)營(yíng)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)廢水

試驗(yàn)所用水樣主要由三部分組成：垃圾滲濾液取自湖南株洲某垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液，生活垃圾中轉(zhuǎn)站滲瀝液取自湖南株洲某生活垃圾中轉(zhuǎn)站滲瀝液、餐廚廢液取自湖南株洲某餐廚及廚余垃圾處理廠出水。各原水水質(zhì)見表1。為提高搭配后廢水的可生化性，參照B／C比為：0.5，對(duì)以上三種廢水進(jìn)行了搭配，搭配比如下：

表1 廢水水質(zhì)分析表 mg／L

生活垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液∶餐廚及廚余垃圾處理廠污水∶生活垃圾中轉(zhuǎn)站滲瀝液＝15∶5∶3

試驗(yàn)所用的活性污泥取自湖南株洲某垃圾焚燒廠的硝化池，污泥為黃褐色液體，沉降性良好。搭配后進(jìn)水水質(zhì)見表2。

表2 設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)分析表mg／L

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置由反硝化池（A池）、硝化池（O池）、MBR池共3個(gè)反應(yīng)器組成，反應(yīng)器材質(zhì)均為有機(jī)玻璃，有效容積分別為6 L、3 L、6 L；MBR膜為平板膜，材質(zhì)為PVDF，有效膜面積200 mm×317 mm；A池中設(shè)有攪拌機(jī)，O池與MBR池中設(shè)有曝氣裝置，試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝流程圖

1.3 試驗(yàn)過程

將活性污泥靜置沉淀3 h左右，去除上清液，分別向各反應(yīng)器中加入60%有效容積的活性污泥，然后加入滲濾液至有效容積液面處，進(jìn)行悶曝，悶曝3 d后，連續(xù)進(jìn)水（滲濾液的稀釋液）培養(yǎng)至微生物完成馴化后，進(jìn)水改為原滲濾液，在不同的試驗(yàn)條件下連續(xù)運(yùn)行，通過控制溶解氧、污泥濃度、pH值考察對(duì)出水氨氮，總磷，總氮等影響，得到最優(yōu)工藝參數(shù)。O池到A池的硝化液回流比R＝15，MBR池到O池的污泥回流比R＝6，pH通過滴加稀硫酸和NaHCO3進(jìn)行調(diào)控。

1.4 試驗(yàn)分析方法

水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)及分析方法見表3。

表3 水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)及分析方法

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溶解氧對(duì)垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝中污染物去除率的影響

通過控制曝氣量分別控制O池溶解氧為1.0 mg／L、1.5 mg／L、2.0 mg／L、2.5 mg／L、3.0 mg／L，控制O池活性污泥濃度為8 000 mg／L，pH值為7.99（原水pH值），按不同溶氧梯度分別控制O池中曝氣量，得到出水，水樣檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。

圖2 溶解氧對(duì)污染物脫除效果的影響

由圖2可見，各污染物指標(biāo)的去除率都在80%以上，去除效果較好。一般情況下，垃圾滲透液處理在生化段去除率很難達(dá)以上效果，該試驗(yàn)由于加入較多餐廚廢液，營(yíng)養(yǎng)源豐富，微生物活性好，所以去除率較高。氨氮和總磷去除率比較穩(wěn)定，基本維持在90%以上。COD去除率隨著溶解氧的上升在逐步下降，原因在于隨著溶氧的提高，曝氣量增大，部分污泥存在解體情況，上清液的渾濁度增加，導(dǎo)致上清液中COD上升。總氮去除率相對(duì)較低原因?yàn)閻炂剡^程中連續(xù)曝氣，未達(dá)到缺氧條件，反硝化反應(yīng)受到了抑制，且溶解氧越高，反硝化效果越差。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，得出最佳溶解氧控制范圍是1 mg／L左右。

2.2 污泥濃度對(duì)垃圾滲透液處理的影響

分別控制O池污泥濃度為10 000 mg／L、8 000 mg／L、6 000 mg／L、4 000 mg／L、2 000 mg／L，控制溶解氧1 mg／L左右，控制，pH值為7.99（原水pH值），通過排泥分別控制O池中污泥濃度，得到出水，水樣檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 污泥濃度對(duì)污染物脫除效果的影響

由圖3可見，污泥濃度的高低可以表征反應(yīng)容器中微生物的多少，一般情況下，污泥濃度越高，微生物數(shù)量越多，污染物去除效果最好，但過量的微生物可能導(dǎo)致進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)源不夠，微生物之間競(jìng)爭(zhēng)過于激烈，部分微生物將會(huì)自我解體形成細(xì)碎的懸浮顆粒，影響出水水質(zhì)，同時(shí)對(duì)氧氣等資源進(jìn)行爭(zhēng)奪，會(huì)導(dǎo)致曝氣困難，增加運(yùn)行成本，也會(huì)影響硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。同樣，污泥濃度過低，微生物數(shù)量不夠會(huì)導(dǎo)致污染物去除效果差，滿足不了正常工藝需求。根據(jù)圖3中數(shù)據(jù)可知，各污染物指標(biāo)的去除率差異較大，總氮去除率相對(duì)其它污染物指標(biāo)較差，根據(jù)圖中試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，污泥濃度控制范圍在8 000 mg／L左右，各污染物去除效果最好。

2.3 pH值對(duì)垃圾滲透液處理的影響

分別控制O池pH值5、6、7、8、9，控制溶解氧1 mg／L左右，控制O池活性污泥濃度為8 000 mg／L，通過滴加稀硫酸和NaHCO3進(jìn)行調(diào)控O池中pH值，得到出水，水樣檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可見，不同pH值條件下的污染物去除率差異較大，pH值過低或者過高都會(huì)影響微生物的正常代謝活動(dòng)，導(dǎo)致污染物去除效果大幅度下降。pH值為7時(shí)污染物總體去除率最好，但考慮現(xiàn)實(shí)條件，在滲濾液中投加藥劑調(diào)節(jié)pH值會(huì)增加運(yùn)行成本，并增加運(yùn)行人員的操作難度，投加酸堿藥劑存在一定的安全隱患。與此同時(shí)，pH值為8時(shí)（與原水pH值基本一致）各項(xiàng)污染物指標(biāo)的去除率也相對(duì)較高，能滿足深度凈化進(jìn)水水質(zhì)要求，因此，在該工藝中反應(yīng)pH值不需調(diào)節(jié)，按原水pH值范圍運(yùn)行即可。

圖4 pH值對(duì)污染物脫除效果的影響

3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

為了驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性，項(xiàng)目進(jìn)行了連續(xù)試驗(yàn)45 d，進(jìn)水流量為1 L／d，廢液在模型中的停留時(shí)間為9 d，共處理混合廢液45 L，試驗(yàn)過程中每隔1 d取出水檢測(cè)COD、氨氮、總氮、總磷等指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同試驗(yàn)時(shí)間下出水的污染物含量

由圖5可知，出水COD含量 為223～380.8 mg／L，氨氮含量15.17～37.89 mg／L，總磷含量1.74～3.54 mg／L，總氮24.68～57.28 mg／L。COD脫除率為95%左右，氨氮的脫除率在97%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在95%左右與小試結(jié)果基本一致。連續(xù)試驗(yàn)45 d期間試驗(yàn)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，污染物脫除率較高，證明了垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝可有效提高陳化垃圾滲濾液的可生化性，大大降低運(yùn)營(yíng)成本，并有效減少后期深度凈化處理的運(yùn)行負(fù)荷。

4 小 結(jié)

小試試驗(yàn)結(jié)果表明，垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝適宜條件為：溶解氧控制范圍是1 mg／L左右，污泥濃度控制范圍在8 000 mg／L左右，無需調(diào)節(jié)原水pH值，此時(shí)對(duì)COD脫除率為90%左右，氨氮的脫除率在95%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在92%左右。

連續(xù)性試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)水流量為1 L／d，廢液在模型中的停留時(shí)間為9 d，連續(xù)運(yùn)行45 d，COD脫除率為95%左右，氨氮的脫除率在97%左右，總磷的脫除率在98%左右，總氮的脫除率在95%左右，與小試結(jié)果基本一致。連續(xù)試驗(yàn)期間試驗(yàn)數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，污染物脫除率較高，證明了垃圾滲濾液協(xié)同餐廚廢液處理工藝可有效提高陳化垃圾滲濾液的可生化性，大大降低運(yùn)營(yíng)成本，并有效減少后期深度處理的運(yùn)行負(fù)荷。

該試驗(yàn)的研究背景是株洲市某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站擴(kuò)容改造項(xiàng)目。其中垃圾填埋場(chǎng)、餐廚廢液處理廠位置相鄰不遠(yuǎn)，適合協(xié)同處置；而中轉(zhuǎn)站垃圾滲濾液和餐廚廢液可生化性較好，可以調(diào)配垃圾填埋場(chǎng)生化性較差的滲濾液，搭配處理后提高污水的可生化性，減少運(yùn)行過程中碳源的投加，降低運(yùn)營(yíng)成本，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，相對(duì)三種污水單獨(dú)處理，其污水體量較小，分散式處理規(guī)模效益較差。因此，從區(qū)域位置、水質(zhì)及水量等方面考慮，這三種污水協(xié)同處理，可以減少占地面積和工程投資，降低運(yùn)營(yíng)管理難度，提高污水的可生化性，降低運(yùn)營(yíng)成本，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。