城鎮(zhèn)生活污水和滲濾液的新處理方法研究

鄭馳輪

（九江市生態(tài)環(huán)境預(yù)警應(yīng)急管控中心，江西 九江 332000）

引言

隨著城市化水平的不斷提升，每年產(chǎn)生的生活垃圾產(chǎn)量迅速增加，目前已經(jīng)達(dá)到了2 億t/a，目前對(duì)城市垃圾的處理主要是依靠填埋、焚燒的方式進(jìn)行，但在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液，這些滲濾液如果滲透到地下水中，將導(dǎo)致嚴(yán)重的污染[1]。目前將垃圾滲濾液加入到市政污水中進(jìn)行混合處理是一種較為常用的處理手段，但由于垃圾滲濾液的水質(zhì)具有高度復(fù)雜的特性，在實(shí)際處理過(guò)程中極易因比例控制不當(dāng)而導(dǎo)致其脫氮效果差、污泥產(chǎn)率高，嚴(yán)重影響了市政污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了提高對(duì)垃圾滲濾液處理的可靠性，本文以MUCT 工藝[2]為核心，對(duì)不同滲濾液配比情況下的凈化效果進(jìn)行分析，同時(shí)通過(guò)控制變量試驗(yàn)，探索了生活污水和滲濾液混合情況下的凈化處理策略，提高了現(xiàn)有凈化處理工藝對(duì)混合液的處理效果。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，當(dāng)混合溶液中滲濾液的添加比例為0.175%時(shí)具有最佳的凈化效果，將水力停留時(shí)間（HRT）從7.1 h 增加到8.3 h 時(shí)能夠進(jìn)一步提高污水處理效率和經(jīng)濟(jì)性。極大地提升了污水效果和可靠性。

1 MUCT 工藝技術(shù)簡(jiǎn)介

MUCT 工藝是一種新型的兩段式凈化過(guò)濾技術(shù)，在工作時(shí)污水先從二沉池回流到缺氧池1 中，而從好氧區(qū)回過(guò)來(lái)的混合液則會(huì)回流到缺氧池2 中，由于兩個(gè)池中的溶液不同，因此能夠在兩個(gè)獨(dú)立的缺氧段分別進(jìn)行硝化反應(yīng)[3]，使兩個(gè)缺氧池中存在著不同的硝酸鹽濃度差，從而避免對(duì)溶液反應(yīng)過(guò)程中反硝化過(guò)程的影響，減少傳統(tǒng)凈化處理工藝中因碳源供給不足而導(dǎo)致厭氧釋磷過(guò)程加強(qiáng)的影響。雖然該工藝采用了多級(jí)污泥回流方式[4]，加強(qiáng)對(duì)污水的處理效果，但其在實(shí)際工作中也存在著污泥的回流比難控制等不足，因此在處理生活污水和垃圾滲濾液時(shí)表現(xiàn)的就相對(duì)明顯，因此需重點(diǎn)對(duì)垃圾滲濾液的占比進(jìn)行研究，提高M(jìn)UCT 工藝的凈化處理效果，MUCT 工藝流程如圖1所示[5]。

圖1 MUCT 凈化處理工藝流程圖

2 不同混合濃度處理效果對(duì)比

以某生活污水凈化廠設(shè)備為研究對(duì)象，在生活污水中加入一定量的垃圾滲濾液，垃圾滲濾液的添加比例分別為0.05%、0.10%、0.125%、0.15%、0.175%、0.20%、0.30%、0.40%[6]，然后在進(jìn)行7 d 的過(guò)濾后分別對(duì)凈化液中的氨氮濃度、硝態(tài)氮濃度及總氮濃度變化情況進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，從而確定在進(jìn)行凈化處理時(shí)垃圾滲濾液的最佳添加比例。

2.1 氨氮濃度變化規(guī)律研究

在相同的凈化工藝流程條件下，分別加入含有不同比例滲濾液的混合溶液，在進(jìn)行7 d 凈化處理后水中的氨氮濃度變化如圖2 所示。

圖2 氨氮質(zhì)量濃度變化示意圖

由圖2 可知，隨著滲濾液添加比例的不斷增加出水口處凈化液中的氨氮濃度呈逐步升高的趨勢(shì)，當(dāng)滲濾液的添加比例升高到0.20%時(shí)，出水口處的氨氮濃度升高到了約3.6 mg/L，溶液中氨氮的去除率則下降到了89%。

當(dāng)滲濾液的添加比例增加到0.30%時(shí)，在出水口位置的氨氮的平均去除率下降到了85.9%，出水口處的平均出水質(zhì)量濃度上升到了4.76 mg/L。當(dāng)滲濾液的添加比例增加到0.40%時(shí)，在出水口位置的氨氮的平均去除率下降到了83.8%，出水口處的平均出水濃度上升到了6.2 mg/L。此情況下出水口的平均氨氮濃度已經(jīng)超過(guò)了污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求值，因此表明在處理時(shí)溶液中的滲濾液添加比例不能超過(guò)0.20%，否則將造成凈化不完全的情況，影響凈化水排放要求。

2.2 硝態(tài)氮質(zhì)量濃度變化規(guī)律

在不同的滲濾液添加比例情況下，溶液中的硝態(tài)氮濃度變化規(guī)律如圖3 所示。

圖3 硝態(tài)氮濃度變化示意圖

經(jīng)對(duì)比分析可知，當(dāng)滲濾液的添加比例小于0.175%時(shí)，在出水口位置的硝態(tài)氮質(zhì)量濃度基本保持在1.22 mg/L 以?xún)?nèi)。而當(dāng)滲濾液的添加比例增加到0.40%時(shí)，在出水口位置的硝態(tài)氮濃度則升高到了14.6 mg/L，而且對(duì)硝態(tài)氮的去除率也得到了顯著的上升，這主要是由于滲濾液中含有豐富的有機(jī)物，因此能夠快速地補(bǔ)充混合液中的碳源[7]，增加了溶液中的反硝化速度，進(jìn)而使反應(yīng)過(guò)程中對(duì)硝態(tài)氮的去除率得到了提升。

2.3 總氮濃度變化規(guī)律

不同滲濾液添加比例情況下，溶液中總氮質(zhì)量濃度變化規(guī)律如圖4 所示。

圖4 總氮濃度變化示意圖

通過(guò)分析可知，當(dāng)滲濾液的添加比例小于0.125%時(shí)，出口位置的總氮的平均質(zhì)量濃度由最初的11.3 mg/L 升高到了13.9 mg/L，而其對(duì)水中總氮的去除率也由最初的62.1%降低到了53.7%，而且在出水口位置的多次觀測(cè)中，總氮超標(biāo)率達(dá)到了17.4%。而且對(duì)滲濾液為0.175%、0.20%、0.30%、0.40%情況下出水口位置的總氮濃度進(jìn)行測(cè)量，其超標(biāo)了達(dá)到了44.6%、72.1%、100%、100%。由此可知，只有當(dāng)滲濾液的添加比例小于0.125%的情況下，才能保證在現(xiàn)有凈化體系下的凈化可靠性。

3 控制流程優(yōu)化

根據(jù)對(duì)污水凈化過(guò)程的分析，凈化時(shí)的水力停留時(shí)間是影響污水凈化處理效果的核心因素[8]，因此對(duì)不同水力停留時(shí)間下的污水凈化效果進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 不同控制邏輯下凈化效果對(duì)比

由實(shí)際對(duì)比結(jié)果可知，當(dāng)水力停留時(shí)間（HRT）[9]從7.1 h 增加到8.3 h 后，水中氨氮的去除率整體提升了約10.9%，水中總氮的質(zhì)量濃度降低到了10.11 mg/L，其他物質(zhì)的質(zhì)量濃度也出現(xiàn)了明顯的降低。而當(dāng)水力停留時(shí)間再?gòu)?.3 h 增加到10 h 時(shí)，水中氨氮的去除率僅再增加約0.17%，效果并不是十分明顯。因此經(jīng)過(guò)整體分析后，將反應(yīng)時(shí)的水力停留時(shí)間（HRT）從7.1 h 增加到8.3 h 能夠進(jìn)一步提升污水的凈化效果。

4 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)在處理污水和垃圾滲濾液時(shí)存在的脫氮效果差、污泥產(chǎn)率高的不足，提出了一種新的城鎮(zhèn)生活污水和滲濾液混合處理工藝，對(duì)不同滲濾液配比情況下的凈化效果進(jìn)行分析，同時(shí)通過(guò)控制變量試驗(yàn)，探索了生活污水和滲濾液混合情況下的凈化處理策略，根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證表明：

1）MUCT 工藝采用了多級(jí)污泥回流方式，但在實(shí)際工作中也存在著污泥的回流比難控制的不足，因此需重點(diǎn)對(duì)垃圾滲濾液的占比進(jìn)行研究，提高對(duì)混合液的處理效果；

2）當(dāng)混合溶液中滲濾液的添加比例為0.175%時(shí)具有最佳的處理效果，能夠獲得凈化效率和凈化度兩方面的平衡；

3）將反應(yīng)時(shí)的水力停留時(shí)間（HRT）從7.1 h 增加到8.3 h 能夠進(jìn)一步提升污水的凈化效果，提高對(duì)混合液的處理效率和經(jīng)濟(jì)性。