以A/O+MBR為核心的滲濾液處理廠工藝調(diào)試運(yùn)行

黃永勝，司海瀛，張廣芳，趙旭紅，嵇 磊

(溧陽(yáng)中材環(huán)保有限公司，江蘇 常州 213000)

1 工程概況

本項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，原有設(shè)計(jì)處理水量為60 m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)中的要求，設(shè)計(jì)工藝為“混凝反應(yīng)沉淀+調(diào)節(jié)+厭氧+A/O+MBR+RO”，出水部分回用，部分排放，RO濃水回灌填埋場(chǎng)。

表1 工程進(jìn)水水質(zhì)及出水排放標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Inlet water quality and effluent discharge standards of the project

項(xiàng)目改造后，其處理規(guī)模為：最小處理量62 m3/d，最大處理量125 m3/d。濃水產(chǎn)生量通過循環(huán)，可小于15%。出水水質(zhì)為《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)中標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)工藝為“調(diào)節(jié)池(填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池)+一級(jí)A/O+二級(jí)A/O+MBR+RO”，出水部分回用，部分直接排放。

圖1 系統(tǒng)工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of the system

本項(xiàng)目的垃圾滲濾液的主要來(lái)源有三個(gè)部分，即垃圾本身含有的和填埋過程中發(fā)生厭氧生物反應(yīng)生成的水分；填埋區(qū)內(nèi)的雨水匯集和淺層地表滲流水。

影響垃圾滲濾液生產(chǎn)量和成份的因素很多，主要包括垃圾成份，溫度氣候條件，年平均降雨及垃圾填埋的地的地質(zhì)條件。還有一個(gè)重要因素，即垃圾填埋齡的影響尤為明顯。垃圾滲濾液成份復(fù)雜，含有許多有害的有機(jī)物和重金屬。對(duì)垃圾滲濾液做過抽樣測(cè)定，有機(jī)物污染物達(dá)到100多種，其中含有近20種難以生物降解的雜環(huán)類化合物和長(zhǎng)鏈有機(jī)化合物。垃圾滲濾液的有機(jī)物濃度和氨氮濃度都很高。屬于典型的難處理高濃度廢水[1]。而且隨著季度性降雨量和氣溫的變化，水質(zhì)水量變化幅度很大，總體水質(zhì)情況會(huì)隨垃圾填埋齡的延長(zhǎng)發(fā)生質(zhì)的變化。

垃圾填埋根據(jù)垃圾填埋年限分為：初期填埋場(chǎng)、成熟填埋場(chǎng)和老齡填埋場(chǎng)。3年以下的填埋場(chǎng)為初期填埋場(chǎng)，COD和BOD濃度都很高，但可生化性較好，氨氮濃度相對(duì)較低，相對(duì)來(lái)說(shuō)要好處理。3至10年的為成熟填埋場(chǎng)，COD和BOD濃度有所下降，但B/C比下降更明顯，可生化性很差，而氨氮濃度則迅猛上升，這個(gè)時(shí)期的滲濾液極難處理。10年以上的為老齡填埋場(chǎng)，此時(shí)COD和BOD都下降到了一個(gè)比較低的濃度，污染程度有所減輕。但直接排放仍不能達(dá)標(biāo)，而且廢水仍較難處理。溧陽(yáng)垃圾填埋場(chǎng)是成熟期的垃圾填埋場(chǎng)，滲濾液COD偏低而氨氮很高，屬于難處理垃圾滲濾液[2-3]。

2 培養(yǎng)及調(diào)試過程

2.1 生化段原理

本項(xiàng)目采用反硝化+硝化(A/O)進(jìn)行有機(jī)物、氨氮、總氮以及總磷的去除。反硝化作用也稱脫氮作用。反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮(N2)或一氧化二氮。另外廢水經(jīng)過反硝化后可以提高其可生化性，降低污水的pH值，減少污泥產(chǎn)量，為后續(xù)好氧生物處理創(chuàng)造有利條件；可以提高整個(gè)系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物和懸浮物的去除效果，減輕硝化系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷，使整個(gè)系統(tǒng)的能耗相比于單獨(dú)使用硝化系統(tǒng)大為降低。硝化作用是利用硝化菌和異氧菌，在好氧的條件下，將廢水中的氨氮和有機(jī)物進(jìn)行有效去除，其中硝化菌是完成硝化作用，即將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮的主要微生物。硝化池中的混合液，即廢水和污泥(含硝化菌和反硝化菌)，通過回流反硝化池，使硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮還原為分子態(tài)氮(N2)或一氧化二氮，達(dá)到脫氮的目的[5]。

2.2 污泥的采集和處理

硝化和反硝化單元中所需要的微生物，均來(lái)自活性污泥?；钚晕勰嗟某醮尾杉刹勺詽B濾液處理站剩余污泥(干污泥)或者其它生活污水處理廠曝氣池、氧化溝等產(chǎn)生的活性污泥(濕污泥)。本項(xiàng)目可采用溧陽(yáng)市垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理站脫水污泥進(jìn)行投加。

采用壓濾后的80%含水的泥餅時(shí)，應(yīng)注意將污泥中的纖維物質(zhì)或較大顆粒物質(zhì)挑選清除(可用5 mm間隔的細(xì)格柵進(jìn)行污泥清洗)，以免堵塞膜處理系統(tǒng)。按照10000 mg/L污泥濃度(絕干污泥量/池中污水體積)進(jìn)行初次投加，投加量約為30 t(80%含水)。投加80%含水的泥餅時(shí)，也可以采用垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理站的硝化或反硝化稀污泥進(jìn)行補(bǔ)充，更利于菌種的培養(yǎng)。

投加前，硝化池(指好氧池)和反硝化池(指缺氧池)要做到水面沒有漂浮物，池底沒用金屬、砂石等，硝化池和反硝化池中之前投加的清水或污水中沒有大的懸浮物、漂浮物、纖維等雜質(zhì)。干污泥投加時(shí)，可人工均勻投加到硝化池或反硝化池。濕污泥投加時(shí)，可用泵車直接打。

2.3 活性污泥的培養(yǎng)和馴化

無(wú)論是干污泥還是濕污泥投加，因?yàn)樗鼈兌鄶?shù)來(lái)源于滲濾液處理站，因此處理滲濾液要進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，以便逐步適合處理垃圾滲濾液。為了加快污泥培養(yǎng)馴化速度，一般會(huì)采用同類型污水處理產(chǎn)生的污泥，本工程即可采取附近填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理站的污泥。但即使用同類型污水處理產(chǎn)生的污泥，開始也需要進(jìn)行培養(yǎng)和馴化。

培養(yǎng)和馴化的目標(biāo)是：硝化池和反硝化池中的污泥濃度(MLSS)穩(wěn)定在2500～4000 mg/L之間(與進(jìn)水水質(zhì)相關(guān))，污泥顏色棕黃，呈絮狀，半小時(shí)沉降數(shù)20%～30%。同時(shí)，污水處理的指標(biāo)對(duì)于COD可達(dá)到35%～60%的去除率(與進(jìn)水水質(zhì)相關(guān))，對(duì)于氨氮可達(dá)到45%～75%(與進(jìn)水水質(zhì)相關(guān))的去除率時(shí)，視為活性污泥培養(yǎng)成功[4]。

2.4 碳源和磷源的準(zhǔn)備

生化調(diào)試過程中理想的碳源是葡萄糖、淀粉或糞便。鑒于滲濾液中氨氮含量較高，本項(xiàng)目主要考慮碳源和磷源的補(bǔ)充。

磷源、氮源的準(zhǔn)備。調(diào)試中補(bǔ)充碳源采用葡萄糖，1 kg葡萄糖約折合COD為1.06 kg。初期進(jìn)水COD濃度控制在1500～2000 mg/L左右。如果實(shí)際投放的滲濾液COD占1000 mg/L，則需要補(bǔ)500～1000 mg/L的碳源。隨著實(shí)際投放的滲濾液逐漸增加，補(bǔ)充碳源的量相應(yīng)減少。(在運(yùn)行中補(bǔ)充碳源要根據(jù)脫氮的情況而定，調(diào)試過程中碳源的投加只為了活性污泥增長(zhǎng)到正常范圍)。補(bǔ)充磷源一般以Na(H2PO4)2為主，生化池BOD5和COD的質(zhì)量濃度比一般按0.3～0.4計(jì)，補(bǔ)充量按 m(BOD5):m(N):m(P)=100:5:1折算。

2.5 培養(yǎng)和馴化階段

為配合生化調(diào)試，需對(duì)生化池中的COD(鉻法)、溶解氧、pH值、細(xì)菌等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般生化處理調(diào)試需配備以下監(jiān)測(cè)儀器：COD測(cè)定儀、溶解氧測(cè)定儀、pH值測(cè)定儀、顯微鏡。

2.5.1 初期(3 d)

(1)首先將生化池注入一定量的清水和部分待處理的污水(本項(xiàng)目加入1/3待處理的滲濾液，其它用自來(lái)水或雨水將生化池補(bǔ)充至設(shè)計(jì)液位)，然后將污泥倒入反硝化池和硝化池。一般第1次投加2/3污泥，同時(shí)投加葡萄糖或面粉等培養(yǎng)料，加水?dāng)嚢韬蟀幢壤鶆?投加到各生化池內(nèi)。投加培養(yǎng)料以生化池COD的質(zhì)量濃度控制在設(shè)計(jì)COD值為準(zhǔn)，然后按比例補(bǔ)加磷。

(2)悶曝：投料后進(jìn)行悶曝。一、二級(jí)硝化池水氣體積控制在1:(20～30)。第1天曝氣采取6 h充氧，4 h停機(jī)的方式進(jìn)行。

(3)再次投料：經(jīng)過1 d悶曝后，第2天COD的質(zhì)量濃度將會(huì)降低。需再次投料，第2次可投入剩下的1/3污泥至化料池，(留下部分作為備用)。同時(shí)投加以葡萄糖為主的培養(yǎng)料，投加培養(yǎng)料仍以控制生化池COD的質(zhì)量濃度在設(shè)計(jì)COD值為為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù) 需要補(bǔ)磷后悶曝。

(4)悶曝：第二、三天的悶曝可減少停機(jī)時(shí)間，生化曝氣可控制為開6 h停2 h。

2.5.2 中期(4～7 d)

一般經(jīng)過2～3 d的悶曝后，通過顯微鏡鏡檢，可能會(huì)看到少量的原生動(dòng)物。原則上，此時(shí)每天定時(shí)補(bǔ)加碳源逐步以葡萄糖或面粉為主，同時(shí)補(bǔ)充磷源。補(bǔ)充碳源的標(biāo)準(zhǔn)仍以生化池COD的質(zhì)量濃度在生化池設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度左右為準(zhǔn)。

此階段為排除生化代謝物，生化池需適量換水，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行悶曝。此階段為加速污泥菌膠團(tuán)的形成，在生化池中可適量投加粉狀PAM。

2.5.3 后期(7～10 d)

一般經(jīng)過7～10 d悶曝，生化污泥表現(xiàn)顯淡黃色，污泥30 min 沉降比達(dá)到10%左右。通過鏡檢可發(fā)現(xiàn)有較多活躍的原生動(dòng)物鐘蟲、纖毛蟲，以及后生動(dòng)物輪蟲、線蟲等，此時(shí)生化污水處理即可進(jìn)入馴化及增負(fù)荷調(diào)試階段。 增負(fù)荷調(diào)試一般以每2 d增加五分之一的污水負(fù)荷進(jìn)行。1周后基本可以全負(fù)荷運(yùn)行。為平穩(wěn)過度，增負(fù)荷全幾天視具體情況可適量補(bǔ)充碳源。 生化調(diào)試期間，曝氣強(qiáng)度原則上應(yīng)結(jié)合水中溶解氧類控制氣水比，一般好氧區(qū)溶解氧的質(zhì)量濃度控制在1～3 mg/L，兼氧區(qū)控制在0～0.5 mg/L。 其它監(jiān)控指標(biāo)主要有COD，生物相、pH值、污泥沉降比。取樣分析頻率為調(diào)試初期一般4 h取1次樣，中期6 h取1次，后期8 h取1次樣。

2.6 調(diào)試注意事項(xiàng)

生化設(shè)施的調(diào)試，有以下幾點(diǎn)須特別注意。

(1)設(shè)置化料池及配備物料輸送系統(tǒng)對(duì)于規(guī)模較大的污水處理設(shè)施是必要的。

(2)投加的污泥需盡可能化開，避免垃圾進(jìn)入生化池，降低污泥使用效率。

(3)若投加糞便，則在投加時(shí)需做好垃圾的清理工作，避免垃圾進(jìn)入輸送泵，否則極易引起輸送泵的堵塞。

(4)需隨時(shí)掌握生化池內(nèi)的COD及溶解氧變化情況，及時(shí)補(bǔ)充碳源和調(diào)整供氣量。

(5)調(diào)試期間生化池pH值最好控制在7～8.5之間，發(fā)生異常及時(shí)尋找原因采取補(bǔ)救措施。

根據(jù)化驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)，每天往生化池投加225 kg的葡萄糖，用以滿足微生物繁殖所需的碳源。經(jīng)過幾天碳源的投加和對(duì)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，生化池已經(jīng)具備了碳氧化和硝化的作用，連續(xù)幾天的O2出水，COD在800～1000 mg/L之間、氨氮在30 mg/L左右。根據(jù)滲濾液的B/C比分析，生化的出水應(yīng)該在800～1000 mg/L的范圍。17日上午MBR開始產(chǎn)水，同時(shí)開始往系統(tǒng)進(jìn)滲濾液，當(dāng)天進(jìn)滲濾液26.2 t。第二天化驗(yàn)室檢測(cè)兩個(gè)好氧池的COD和氨氮仍處于較低值，指標(biāo)并沒有上升趨勢(shì)。18日RO膜系統(tǒng)運(yùn)行出水。

表2 現(xiàn)場(chǎng)MBR、RO膜出水檢測(cè)數(shù)據(jù)和每天進(jìn)水量表Table 2 Field MBR and RO film effluent test data and daily influent meter

進(jìn)水滲濾液中的COD極其不穩(wěn)定，最低只有1500 mg/L左右，最高超過2800 mg/L，但全部符合我司處理廠滲濾液處理范圍之內(nèi)；進(jìn)水氨氮較高，全部超過1000 mg/L，最低1085 mg/L，最高1562 mg/L，基本都在1000～1600 mg/L范圍，進(jìn)水碳氮比嚴(yán)重失調(diào)；連續(xù)九天的出水指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)，COD出水最高只有58 mg/L，平均46 mg/L，出水氨氮最高10.6 mg/L，最低只有0.1 mg/L，平均數(shù)據(jù)不到5 mg/L，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)氨氮出水標(biāo)準(zhǔn)。

從COD和氨氮總?cè)コ闆r上超過95%的去除率對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)工藝的能力是肯定的，兼氧環(huán)境的均質(zhì)調(diào)節(jié)池+一級(jí)反硝化池+一級(jí)硝化池+二級(jí)反硝化池+二級(jí)硝化池+MBR膜組件+RO反滲透的整個(gè)工藝組合對(duì)于出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)起到明顯效果，同時(shí)每一個(gè)單獨(dú)工藝都有著不可替代的作用，都發(fā)揮自身獨(dú)有的特點(diǎn)，組合到一起更是對(duì)于COD、氨氮的去除效率大大加強(qiáng)。同時(shí)系統(tǒng)對(duì)于磷的處理也同樣出色，進(jìn)水磷含量在20～30 mg/L之間，出水磷含量都在0.2～0.8 mg/L之間，遠(yuǎn)低于出水標(biāo)準(zhǔn)；pH出水檢測(cè)控制在7.1～7.4之間，出水總氮、色度、堿度等也同樣全部達(dá)標(biāo)。

3 結(jié) 論

(1)以A/O、MBR為核心的活性污泥法處理滲濾液工藝中，生化污泥培養(yǎng)的情況是關(guān)鍵，缺氧池中的反硝化作用和好氧池中的硝化作用都依賴于活性污泥的情況，為了保證生產(chǎn)節(jié)約時(shí)間可以選擇其他處理廠中合適的生化污泥進(jìn)行培養(yǎng)；

(2)缺氧池起到缺氧反硝化除氮作用，好氧池起到硝化氧化氨氮和吸磷作用，此工藝對(duì)于高氨氮、低COD的滲濾液有著出色的去除效果，最后經(jīng)過RO膜的物理反滲透過濾出水COD、氨氮分別平均僅有46和5左右；

(3)通過系統(tǒng)加入新的生化污泥后我司滲濾液處理站已穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)營(yíng)超過3個(gè)月，每天的出水?dāng)?shù)據(jù)證明接種污泥和活性污泥法處理此滲濾液是可行的。