趙宗升1，劉鴻亮2，袁光鈺1，李炳偉2
(1.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100084;2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)

　　摘　要：采用厭氧—缺氧—好氧—混凝沉淀工藝處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液。當(dāng)進(jìn)水COD為2 000 mg/L左右時(shí)，好氧出水COD可降至900 mg/L，混凝沉淀出水COD可降至80 mg/L；當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度為1 300 mg/L左右時(shí)，好氧出水氨氮＜10 mg/L。生物處理系統(tǒng)對(duì)總氮的去除率較低，僅為20%～30%，因而提高總氮的去除率應(yīng)是今后研究的方向之一。
　　關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；A²/O；混凝；脫氮
　　中圖分類號(hào)：X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)11-0013-04

Study on A2/O and Coagulation/Sedimentation Process for Treatment of Landfill Leachate

ZHAO Zong-sheng1,LIU Hong-liang2,YUAN Guang-yu1,LI Bing-wei2

(1.Department of Environmental Science and Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China; 2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China)

　　Abstract：The results show that A2/O and coagulation/sedimentation process is feasible for the treatment of landfill leachate. When influent COD is about 2 000 mg/L,　COD from aerobic effluent can be reduced to 900 mg/L and COD from coagulation/sedimentation effluent reduced to 80 mg/L;when influent NH4-N concentration is about 1 300 mg/L,NH4-N from aerobic effluent can be＜10 mg/L.The biological treatment system has less removal rate of TN with 20%～30% only.The future trend of study is to improve the removal rate of TN.
　　Keywords:landfill leachate;A2/O;coagulation;nitrogen removal

　　垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的場(chǎng)內(nèi)單獨(dú)處理是控制滲濾液污染的重要環(huán)節(jié)^［1］。由于滲濾液的污染成分十分復(fù)雜，有機(jī)物和氨氮濃度都很高，簡(jiǎn)單的生物處理很難達(dá)到較好的去除效果，因而采用生物與物化處理相結(jié)合的處理流程應(yīng)為首選，而物化處理尤以較為經(jīng)濟(jì)的混凝沉淀更適用。為此，進(jìn)行了厭氧—缺氧—好氧生物處理+混凝沉淀處理流程的可行性研究。其中，厭氧處理是為去除BOD和提高滲濾液的可生化性而設(shè)計(jì)的，缺氧—好氧處理是為生物脫氮而設(shè)計(jì)的，混凝沉淀是為去除難生物降解的有機(jī)物而設(shè)計(jì)的。

1　試驗(yàn)裝置與方法

　?、倩舅|(zhì)
　　試驗(yàn)用滲濾液取自北京某市政垃圾填埋場(chǎng)，其填埋年限為4年。
　?、诠に嚵鞒?br> 　　處理工藝的厭氧段為內(nèi)循環(huán)式厭氧流化床，容積為40 L，內(nèi)裝2 L煤質(zhì)活性炭；缺氧池容積為15 L，曝氣池容積為40 L，沉淀池是直徑為200 mm的豎流式沉淀池?；炷恋聿捎瞄g歇杯皿試驗(yàn)。
　　滲濾液水質(zhì)見(jiàn)表1，工藝流程見(jiàn)圖1。

表1　滲濾液水質(zhì) 項(xiàng)目 數(shù)值范圍 pH值 8.0～8.5 CODCr(mg/L) 1 600～3 200 BOD₅(mg/L) 500～1 500 SS(mg/L) 300～400 氨氮(mg/L) 400～1 600 總氮(mg/L) 600～2 100 堿度(mg/L) 3 600～9 700 總磷(mg/L) 5～25

　?、圻\(yùn)行條件
　　生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行條件見(jiàn)表2。

表2　生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行條件 運(yùn)行條件 厭氧流化床溫度(°C) 曝氣池溫度(°C) 污泥回流比 混合液回流比 曝氣池溶解氧濃度(mg/L) 數(shù)值 35 20～30 2 5 2～3

2　結(jié)果與討論

2.1生物處理
　　主要進(jìn)、出水指標(biāo)的變化曲線見(jiàn)圖2～5。

　　　　

　　試驗(yàn)分4個(gè)階段。第一階段(9月1日—9月16日)進(jìn)水的污染物濃度較低，BOD、氨氮去除率均較高，COD也達(dá)到了比較好的處理效果。第二階段(9月17日—9月28日)的污染負(fù)荷增加，平均進(jìn)水氨氮濃度從前一階段的481 mg/L增加到1 262 mg/L，但進(jìn)水流量從36 L/d調(diào)至31 L/d。氨氮濃度雖有較大幅度的增加，氨氮負(fù)荷也從0.2kg/(m³·d)增至0.7kg/(m³·d)，但COD、氨氮、總氮去除率均有所上升。這一階段曝氣池污泥沉降比上升，說(shuō)明負(fù)荷較高，但二沉池未發(fā)生污泥上浮。在第三階段(9月29日—11月11日)降低了進(jìn)水負(fù)荷，將進(jìn)水流量從30 L/d下調(diào)為20 L/d，此時(shí)除污泥沉降性能得以改善外，對(duì)污染物的去除效果不但沒(méi)有改善，反而有所下降。其原因是系統(tǒng)內(nèi)堿度消耗殆盡，曝氣池混合液的pH值下降，最低降至4.95,平均pH值為5.68。較低的pH值使硝化反應(yīng)不能進(jìn)行到底，反硝化速率下降，好氧出水的氨氮上升，總氮去除率下降，所以必須對(duì)曝氣池的pH值進(jìn)行控制。第四階段(11月12日—12月16日)采用向曝氣池投加堿液的方法控制pH值，這一階段的平均pH值為7.74，硝化反應(yīng)進(jìn)行得較為徹底，好氧出水平均氨氮濃度為9.8 mg/L，總氮去除率提高到23%。
　　各階段測(cè)定指標(biāo)的平均值分別見(jiàn)表3～6。

表3　生物處理系統(tǒng)第一階段的運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù) 進(jìn)水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ?%) COD(mg/L) 2348 1891 616 718 69 COD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 1.68 1.63 　 　 　 BOD(mg/L) 769 691 9.2 28.9 96 BOD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.62 　 　 　 氨氮(mg/L) 481 466 66 14 97 氨氮負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.20 　 　 　 總氮(mg/L) 633 605 491 483 23 NO₃-N(mg/L) 3.4 4.4 163 260 　 NO₂-N(mg/L) 1.2 3.7 36 40 　 SS(mg/L) 307 384 743 　 　 pH值 8.41 8.22 8.05 7.29 　 堿度(mg/L) 3 920 3 8191 188 351 91 注：生物系統(tǒng)中進(jìn)水流量為36 L/d，污泥沉降比為65%，污泥濃度為3 859 mg/L，污泥指數(shù)為168，ΔCOD/ΔTN=9.6。

表4　生物處理系統(tǒng)第二階段的運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù) 進(jìn)水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ?%) COD(mg/L) 3020 2914 1122 866 71 COD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 2.34 1.61 　 　 　 BOD(mg/L) 1136 1092 135 38 96 BOD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.62 　 　 　 氨氮(mg/L) 1262 1276 245 28 98 氨氮負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.70 　 　 　 總氮(mg/L) 1688 1638 1139 1122 33 NO₃-N(mg/L) 18.8 2.5 495 647 　 NO₂-N(mg/L) 1.2 3.2 51 38 　 SS(mg/L) 292 　 　 803 　 pH值 8.2 8.1 8.0 6.8 　 堿度(mg/L) 　 　 2002 142 　 注：生物系統(tǒng)中的進(jìn)水流量為31 L/d，污泥沉降比為95.5%，污泥濃度為6 364 mg/L，污泥指數(shù)為150，ΔCOD/ΔTN=3.96。

表5 生物處理系統(tǒng)第三階段的運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù) 進(jìn)水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ?%) COD(mg/L) 2112 1712 1071 1007 52 COD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 1.05 0.62 　 　 　 BOD(mg/L) 530 262 66 54 90 BOD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.09 　 　 　 氨氮(mg/L) 1367 1352 424 186 86 氨氮負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.42 　 　 　 總氮(mg/L) 1693 1843 1541 1547 8.6 NO₃-N(mg/L) 5.9 7.0 562 676 　 NO₂-N(mg/L) 0.5 0.9 136 172 　 SS(mg/L) 362 595 　 1615 　 pH值 7.8 8.0 7.67 5.68 　 堿度(mg/L) 7943 8322 1424 44 99 注：生物系統(tǒng)中進(jìn)水流量為20 L/d，污泥沉降比為36%，污泥濃度為3 945 mg/L，污泥指數(shù)為91，ΔCOD/ΔTN=2.28。

表6 生物處理系統(tǒng)第四階段的運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù) 進(jìn)水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ?%) COD(mg/L) 1980 1643 1071 896 54 COD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 0.87 0.60 　 　 　 BOD(mg/L) 258 177 15 15 94 BOD負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.06 　 　 　 氨氮(mg/L) 1321 1290 49 9.8 99 氨氮負(fù)荷［kg/(m³·d)］ 　 0.47 　 　 　 總氮(mg/L) 1680 1628 1475 1287 23 NO₃-N(mg/L) 　 　 606 751 　 NO₂-N(mg/L) 　 　 99 139 　 SS(mg/L) 409 381 　 845 　 pH值 8.47 8.41 7.79 7.74 　 堿度(mg/L) 8048 7951 997 1087 86 注：生物系統(tǒng)中進(jìn)水流量為20 L/d，污泥沉降比為33%，污泥濃度為3 144 mg/L，污泥指數(shù)為105，ΔCOD/ΔTN=2.2。

　　通過(guò)上述試驗(yàn)可以得出：①高濃度氨氮滲濾液的處理，必須合理控制曝氣池的pH值，否則硝化反應(yīng)會(huì)將堿度消耗殆盡、使pH值下降到5左右，從而使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的生物化學(xué)過(guò)程受到抑制。向曝氣池中投加堿液是控制其pH值的直接方法，但在經(jīng)濟(jì)上是不足取的。②應(yīng)進(jìn)一步研究合理控制反應(yīng)速度問(wèn)題——提高反硝化速度，而將硝化反應(yīng)速度控制在較低的水平，使反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度抵消一部分硝化反應(yīng)對(duì)堿度的消耗。③影響硝化反應(yīng)速度的主要因素是溶解氧濃度，故如何將溶解氧濃度控制在恰當(dāng)?shù)乃剑瓜趸头聪趸俣认噙m應(yīng)是進(jìn)一步研究的方向。這樣不僅可以使硝化反應(yīng)進(jìn)行得徹底，而且可以最大限度地提高反硝化脫氮效率。④應(yīng)研究應(yīng)用高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑，如厭氧氨氧化和好氧反硝化技術(shù)等［2］。
2.2　混凝
　　滲濾液經(jīng)生物處理后，出水中的BOD、氨氮等污染物可以達(dá)到我國(guó)的有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，但出水的COD濃度還比較高，必須進(jìn)行進(jìn)一步的處理。為此，對(duì)生物處理出水進(jìn)行了混凝沉淀處理。
　?、賞H值對(duì)混凝效果的影響
　　投加含Al2(SO4)3濃度為16 g/L的溶液1 mL，于不同pH值條件下的混凝試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　不同pH值下的硫酸鋁混凝效果 pH值 3 4 5 6 7 8 9 10 11 COD(mg/L) 816 758 397 535 582 490 352 371 402 注：原水COD值為847 mg/L。

　　　　試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH=5和pH=9時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)處理COD效果的較好點(diǎn)，其中pH=9時(shí)的處理效果最好。
　　采用含鐵量為160 g/L、投加量為1 mL的聚合硫酸鐵混凝劑，在不同pH值條件下的混凝試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8　不同pH值下的聚合硫酸鐵混凝效果 pH值 3 4 5 6 7 8 9 10 11 COD(mg/L) 578 538 88 343 314 351 431 581 416 注：原水的COD值為653 mg/L。

　　　試驗(yàn)結(jié)果表明，pH=5時(shí)的出水COD濃度最低(為88 mg/L)，且聚鐵的混凝效果優(yōu)于硫酸鋁的混凝效果。
　?、谕都恿繉?duì)混凝效果的影響
　　在pH=5的條件下，聚鐵投加量不同時(shí)的混凝試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9　聚鐵投加量不同時(shí)的混凝效果 pH值 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 COD(mg/L) 245 149 114 98.6 74.6 注：原水的COD值為597 mg/L。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，處理后的COD隨聚鐵投加量的增加而逐漸降低，最低可降至80 mg/L以下。
　　在pH=9的條件下，硫酸鋁投加量不同時(shí)的混凝試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10　硫酸鋁投加量不同時(shí)的混凝效果 pH值 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 COD(mg/L) 440 375 278 272 238 264 291 注：原水的COD值為572 mg/L。

　　試驗(yàn)結(jié)果顯示硫酸鋁的最佳投加量為3 mL,但處理效果仍不如聚鐵。

3　結(jié)論

　　①試驗(yàn)流程對(duì)滲濾液COD的處理效果較好，可將COD從1 980 mg/L降至80 mg/L以下，總?cè)コ士蛇_(dá)96%。其中生物處理部分可將COD降低到800 mg/L左右，其去除率為54%。
　　②該流程對(duì)高濃度的氨氮也可取得較好的處理效果，可將氨氮濃度從1 321 mg/L降至10 mg/L以下，其去除率達(dá)99%。
　?、墼摿鞒痰目偟コ蕛H為20%～30%，因而脫氮效率有待提高。
　?、鼙仨殞?duì)曝氣池的pH值加以控制，否則高濃度氨氮的硝化會(huì)將pH值降至5左右，嚴(yán)重影響生物凈化過(guò)程的進(jìn)行。
　　⑤生物處理后的混凝處理宜采用聚鐵為混凝劑，其混凝的最佳pH=5，投加量以1 L水投加6 mL聚鐵為宜。

參考文獻(xiàn)：

　?。?］趙宗升，劉鴻亮，李炳偉，等.垃圾填埋場(chǎng)滲濾液污染的控制技術(shù)［J］.中國(guó)給水排水，2000，16(6)：20-23.
　?。?］趙宗升，劉鴻亮，李炳偉，等.高濃度氨氮廢水高效生物脫氮途徑［J］.中國(guó)給水排水，2001，17(5)：24-28.

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　　作者簡(jiǎn)介：趙宗升(1959-)，男，北京順義人，副研究員，博士，研究方向?yàn)樗廴究刂啤?br> 　　電　話：(010)84915277
　　收稿日期：2001-06-14