垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)高氨氮濃度垃圾滲濾液處理工藝中試試驗(yàn)研究

1、采用氨吹脫生物接觸氧化工藝處理高氨氮濃度垃圾滲濾液中試試驗(yàn)研究摘要：通過(guò)近6個(gè)月的中試試驗(yàn)研究，基本上掌握了垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾滲濾液的水質(zhì)變化規(guī)律以及變化產(chǎn)生的原因，并且通過(guò)中試進(jìn)行了氨吹脫生物接觸氧化工藝進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)上述工藝對(duì)高濃度氨氮階段的垃圾滲濾液處理效果好于現(xiàn)在正在運(yùn)行中的氧化溝工藝。其中氨氮濃度平均低于10mg/l，CODcr濃度平均去除率在70%左右。在氨吹脫生物接觸氧化工藝中，氨吹脫階段為氨氮和CODcr去除的主要階段。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液 生物接觸氧化工藝 氨吹脫 氧化溝1、前言1.1 垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾滲濾液水質(zhì)變化規(guī)律根據(jù)2006年和2007年上半年水質(zhì)檢測(cè)的情況來(lái)看

2、，垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液的水質(zhì)呈周期性的變化：在春季和夏初季節(jié)（3-6月份），垃圾滲濾液有機(jī)物濃度較高，可生化性較好，氨氮濃度較低，此階段垃圾滲濾液水量比較大；在夏季中期晚期，此階段屬于高溫多雨季節(jié)，此階段垃圾滲濾液水量較大，有機(jī)物濃度較低，可生化性開(kāi)始變差，氨氮濃度開(kāi)始變高；而在秋冬季節(jié)，這段時(shí)間干旱少雨，溫度開(kāi)始降低，垃圾滲濾液有機(jī)物濃度較高，可生化性很差，氨氮濃度也較高。這種水質(zhì)的呈周期性變化也直接影響了整個(gè)系統(tǒng)的處理效果。表1 水質(zhì)周期性變化表項(xiàng)目名稱第一階段第二階段第三階段時(shí)間3-6月份，多雨季節(jié)7-10月份，高溫多雨11-2月份，干旱少雨水量多，600噸/日較多，400-600噸/日

3、較少，100-200噸/日有機(jī)物濃度CODcr:1500-2500mg/lCODcr:1000-1500mg/lCODcr:2000-3000mg/l可生化性BOD5/CODcr0.3，可生化性較好BOD5/CODcr0.3，可生化性較差BOD5/CODcr0.3，可生化性很差腐殖質(zhì)含量較低較高高氨氮濃度較低，400-800mg/l較高，1000-1500mg/l較高，1000-1500mg/l以上處理效果目前系統(tǒng)可以很好處理目前系統(tǒng)處理效果不好目前系統(tǒng)處理效果很差1.2 進(jìn)水水質(zhì)變化原因分析為什么進(jìn)水水質(zhì)會(huì)發(fā)生上述周期性的變化呢？這其實(shí)與垃圾填埋主體即垃圾填埋庫(kù)區(qū)有著很大的關(guān)系。經(jīng)過(guò)2-3年

4、的填埋，填埋庫(kù)區(qū)已經(jīng)成為一個(gè)良好的厭氧反應(yīng)系統(tǒng)。在庫(kù)區(qū)的垃圾填埋層中，厭氧菌、兼氧菌非?；钴S，這些微生物將填埋的有機(jī)垃圾進(jìn)行分解，最終產(chǎn)物分別為甲烷、氨氣、硫化氫、腐殖質(zhì)以及部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物。這些最終產(chǎn)物中，甲烷在水中的溶解度較低，大部分通過(guò)石籠釋放出來(lái)，少部分溶于垃圾滲濾液中；氨氣在水中的溶解度較高，大部分溶于水，進(jìn)入垃圾滲濾液處理系統(tǒng)；部分可降解的有機(jī)物和難以降解的腐殖質(zhì)溶于水中，同樣進(jìn)入垃圾滲濾液；一部分沒(méi)有來(lái)得及分解的有機(jī)物進(jìn)入垃圾滲濾液中；垃圾中的部分金屬離子等無(wú)機(jī)鹽也進(jìn)入垃圾滲濾液中。這樣組成垃圾滲濾液的主要組成部分為：、部分氣體物質(zhì)，如甲烷（少量，大部分通過(guò)石籠排入大氣中）、硫化

5、氫（極少量，大部分直接通過(guò)石籠排入大氣中）、氨氣（溶于水中，少部分通過(guò)石籠排入大氣中）；、易降解有機(jī)物，其中一部分為厭氧反應(yīng)的最終產(chǎn)物，一部分為沒(méi)有來(lái)得及降解的有機(jī)物；、難降解有機(jī)物，大部分以腐殖質(zhì)存在于垃圾滲濾液中；、無(wú)機(jī)鹽，其中包括重金屬離子、硫酸鹽、氯化物等。組成垃圾滲濾液主要成分的比例會(huì)隨著填埋場(chǎng)填埋期限、季節(jié)的變化而變化。第一階段水質(zhì)情況：柳州的春天和夏季初期（3-6余份）雨水較多，在這段時(shí)期內(nèi)，由于垃圾滲濾液在填埋區(qū)的停留時(shí)間較短，填埋層溫度不是很高，填埋區(qū)的厭氧微生物和兼氧微生物逐漸開(kāi)始恢復(fù)，填埋區(qū)內(nèi)厭氧反應(yīng)不是特別活躍，這樣進(jìn)入垃圾滲濾液中的易降解有機(jī)物比例較高，垃圾滲濾液CO

6、Dcr可以達(dá)到2000mg/l以上，BOD5可以達(dá)到1000mg/l左右，垃圾滲濾液的可生化性比較好；相應(yīng)的，垃圾滲濾液中的難降解有機(jī)物腐殖質(zhì)比例較低，氨氮濃度也較低，在400-600mg/l左右。第二階段水質(zhì)情況：進(jìn)入盛夏之后，此時(shí)填埋層內(nèi)的溫度逐漸提高，厭氧微生物和兼氧微生物的數(shù)量也達(dá)到最大，微生物的厭氧反應(yīng)非常劇烈，而且反應(yīng)比較徹底，這樣進(jìn)入垃圾滲濾液中的易降解有機(jī)物比例開(kāi)始降低，難降解有機(jī)物腐殖質(zhì)含量大大提高，同時(shí)由于反應(yīng)劇烈，大量的氨氮進(jìn)入垃圾滲濾液中。在這一階段，盡管填埋庫(kù)區(qū)反應(yīng)劇烈，但垃圾滲濾液CODcr濃度反而降低到1500mg/l以下，垃圾滲濾液的可生化性變差，難降解有機(jī)物腐

7、殖質(zhì)含量達(dá)到垃圾滲濾液TOC的60-80%；同時(shí)，垃圾滲濾液中的氨氮濃度達(dá)到1000mg/l以上。第三階段水質(zhì)情況：在秋冬季節(jié)，溫度開(kāi)始下降，但同時(shí)降雨量非常少，垃圾滲濾液在填埋區(qū)的停留時(shí)間非常長(zhǎng)，由此微生物的厭氧反應(yīng)比較徹底，大部分的易降解有機(jī)物都轉(zhuǎn)化為惰性物質(zhì)，即甲烷、腐殖質(zhì)、二氧化碳等。在這一階段，垃圾滲濾液的水量大大降低，CODcr濃度大約在2000-3000mg/l左右；氨氮濃度較高，有時(shí)甚至可以達(dá)到2000mg/l以上；垃圾滲濾液中的TOC以難降解的腐殖質(zhì)為主，垃圾滲濾液的可生化性非常差；同時(shí)垃圾滲濾液中的無(wú)機(jī)鹽濃度也有所提高。在秋冬季節(jié)的末期，由于溫度不斷降低，微生物活性也逐漸降

8、低，微生物數(shù)量也不斷減少。1.3 進(jìn)水水質(zhì)的變化對(duì)目前生化系統(tǒng)的影響本垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾滲濾液的周期性變化對(duì)目前的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)造成了極大影響，現(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹如下：在第一階段，這時(shí)垃圾滲濾液的可生化性比較好，氨氮濃度比較低，本垃圾滲濾液系統(tǒng)的處理效果比較好。2006年第一次調(diào)試、2007年第二次啟動(dòng)都是在這一階段，經(jīng)過(guò)短短兩個(gè)月的時(shí)間，氧化溝內(nèi)的運(yùn)行狀況非常好，上清液呈淡黃色，氧化溝出水CODcr在400-600mg/l左右，氨氮去除效率達(dá)到95%以上。整個(gè)垃圾處理系統(tǒng)可以比較輕易的達(dá)標(biāo)排放。在第二階段，這時(shí)的垃圾滲濾液可生化性開(kāi)始變差，氨氮濃度開(kāi)始提高，系統(tǒng)的生化系統(tǒng)處理效果開(kāi)始變差，在具

9、體表現(xiàn)上則為：氧化溝內(nèi)污泥開(kāi)始解絮，上清液逐漸變得渾濁，上清液也出現(xiàn)深褐色（高濃度的腐殖質(zhì)顏色），氧化溝出水CODcr也逐漸提高到1000mg/l以上，氨氮去除效率開(kāi)始逐漸降低。整個(gè)系統(tǒng)達(dá)標(biāo)排放已經(jīng)非常困難。在2006年7月底正常運(yùn)行的氧化溝SV值逐漸升高，直至達(dá)到100%，污泥開(kāi)始解絮，氧化溝CODcr濃度逐漸升高；在2007年系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在進(jìn)入7月份之后，氧化溝運(yùn)行狀況開(kāi)始變差，上清液變的非常渾濁；同步進(jìn)行的中試試驗(yàn)上清液雖然比較清澈，但也出現(xiàn)了深深的紅褐色，經(jīng)過(guò)處理后出水CODcr也在1000mg/l左右，這表明此時(shí)的垃圾滲濾液中腐殖質(zhì)的百分比含量已經(jīng)非常高，而腐殖質(zhì)是非常難以

10、降解的有機(jī)物質(zhì)。在進(jìn)入第三階段，這時(shí)的垃圾滲濾液可生化性已經(jīng)開(kāi)始變得非常差。氧化溝內(nèi)污泥解絮已經(jīng)非常嚴(yán)重，上清液已經(jīng)非常渾濁，氧化溝出水CODcr濃度常常大于進(jìn)水，氨氮去除率也下降非?？?。整個(gè)系統(tǒng)可以說(shuō)已經(jīng)處于崩潰狀態(tài)。2、中試試驗(yàn)裝置及參數(shù)2.1 中試試驗(yàn)流程 試驗(yàn)流程如下：原水氨吹脫箱配水箱一級(jí)接觸氧化池二級(jí)接觸氧化池出水接觸氧化池共分兩組。工藝流程說(shuō)明：原水主要來(lái)自于調(diào)節(jié)池垃圾滲濾液。試驗(yàn)中所需空氣來(lái)源于現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)。原水首先進(jìn)入氨吹脫箱，氨吹脫箱采用鼓風(fēng)曝氣吹脫方式。氨吹脫箱預(yù)計(jì)氨氮出水濃度小于100mg/l，有機(jī)物去除率在30%左右。經(jīng)過(guò)氨吹脫之后，進(jìn)入配水箱，在本箱內(nèi)調(diào)節(jié)pH值，出水

11、pH控制在7-8之間。經(jīng)過(guò)配水箱的污水分別進(jìn)入兩組接觸氧化池。接觸氧化池內(nèi)分別采用彈性立體填料和懸浮球填料。整個(gè)流程污水采用連續(xù)流方式。本試驗(yàn)處理規(guī)模為：3/d2.2 試驗(yàn)主要設(shè)備氨吹脫箱：1個(gè)，尺寸：500×500×400mm；材質(zhì)：UPVC。配水箱：1個(gè) 500×500×1000mm；材質(zhì)：UPVC。生化箱：4個(gè)，其中1#箱和3#箱裝設(shè)彈性立體填料，2#箱和4#箱裝設(shè)懸浮球填料。尺寸：500×500×1000mm；材質(zhì)：UPVC。曝氣裝置：采用穿孔管曝氣，共4套。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)：43/h。3 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析3.1 中試試驗(yàn)裝置

12、對(duì)氨氮的處理效果通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本中試試驗(yàn)裝置對(duì)氨氮有著很好的去除效果。氨氮的主要去除階段為氨吹脫階段，通過(guò)提高pH值和進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，氨氮濃度從1000-1500mg/l迅速將到10mg/l以下，不僅可以保證最終的出水達(dá)標(biāo)，而且有利于后續(xù)的生化處理。相對(duì)應(yīng)的同時(shí)運(yùn)行的氧化溝處理效果，1#氧化溝出水氨氮濃度為mg/l-217.2mg/l，2#氧化溝出水氨氮濃度為mg/l-1113mg/l。9月份、10月份中試試驗(yàn)裝置和氧化溝對(duì)氨氮的處理效果項(xiàng)目名稱中試試驗(yàn)裝置（第一組）中試試驗(yàn)裝置（第二組）氧化溝1#氧化溝2#出水氨氮濃度（mg/l）770平均去除率（%）表中數(shù)據(jù)取自2007年9、10月份數(shù)據(jù)；1

13、#氧化溝只取10月份數(shù)據(jù)。進(jìn)水氨氮平均濃度為1247mg/l（取2007年9、10月份平均值）。說(shuō)明：中試試驗(yàn)裝置第一組氨氮處理結(jié)果采用3#箱出水氨氮濃度；中試試驗(yàn)裝置第二組氨氮處理結(jié)果采用5#箱出水氨氮濃度；1#氧化溝氨氮處理結(jié)果采用其內(nèi)溝氨氮濃度；2#氧化溝氨氮處理結(jié)果采用其內(nèi)溝氨氮濃度。3.2 中試試驗(yàn)裝置對(duì)CODcr的去除效果通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本中試試驗(yàn)裝置對(duì)CODcr有著較好的去除效果。CODcr濃度從進(jìn)水的2200-3000mg/l降到500-1200mg/l左右，去除率最高可以達(dá)到80%左右，最低為50%左右，平均去除率為75%左右，處理效果相對(duì)穩(wěn)定。相對(duì)應(yīng)的同時(shí)運(yùn)行的氧化溝處理效果

14、，1#氧化溝出水CODcr濃度為1600-3000mg/l，去除率為0%-50%，2#氧化溝出水CODcr濃度為1700 -1900mg/l，去除率為20%-30%。氧化溝處理效果不穩(wěn)定。10月份中試試驗(yàn)裝置和氧化溝對(duì)有機(jī)物的處理效果項(xiàng)目名稱中試試驗(yàn)裝置（第一組）中試試驗(yàn)裝置（第二組）氧化溝1#氧化溝2#出水CODcr濃度（mg/l）79384420301586平均去除率（%）表中數(shù)據(jù)取自2007年9、10月份數(shù)據(jù)；1#氧化溝只取10月份數(shù)據(jù)。進(jìn)水CODcr平均濃度為2917mg/l（取2007年9、10月份平均值）。說(shuō)明：中試試驗(yàn)裝置第一組CODcr處理結(jié)果采用3#箱出水CODcr濃度；中試

15、試驗(yàn)裝置第二組CODcr處理結(jié)果采用5#箱出水CODcr濃度；1#氧化溝CODcr處理結(jié)果采用其內(nèi)溝CODcr濃度；2#氧化溝CODcr處理結(jié)果采用其內(nèi)溝CODcr濃度。4 結(jié)論通過(guò)中試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用氨吹脫生物接觸氧化工藝其對(duì)氨氮和有機(jī)物的去除效果明顯好于目前正在運(yùn)行的氧化溝工藝，通過(guò)分析主要有以下幾個(gè)方面的原因： 在氨氮濃度超過(guò)1000mg/l的時(shí)候，進(jìn)行氨吹脫是非常必要的，而且效果也是非常明顯的。通過(guò)氨吹脫裝置，可以將氨氮濃度降到10mg/l以下，不僅保證了達(dá)標(biāo)排放，而且對(duì)后續(xù)的生化處理階段非常有利。而氨吹脫裝置可以采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鼓風(fēng)，氣水比為100-500。 采用氨吹脫生物接觸氧化工藝對(duì)有機(jī)物的去除效果比較穩(wěn)定，去除率在50-80%之間，平均72%左右，相應(yīng)的氧化溝去