復(fù)合碳源在填埋場(chǎng)滲濾液中脫氮實(shí)驗(yàn)研究

周 瑋

(廣西金水建設(shè)開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530000)

隨著人民生活水平的提升，城市垃圾的產(chǎn)量與日俱增，衛(wèi)生填埋是對(duì)城市垃圾的主要處理方式，但其產(chǎn)生的垃圾滲濾液具有高濃度有機(jī)物和氨氮的特點(diǎn)，如果直接排放會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1]。為使垃圾滲濾液達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行生物處理去除有機(jī)物和氨氮。在反硝化脫氮過程中，有機(jī)碳作為電子供體被反硝化菌消耗[2]。盡管垃圾滲濾液含有高濃度的有機(jī)物，但成熟垃圾滲濾液中的溶解有機(jī)物主要由難降解的有機(jī)質(zhì)組成，可生化性低，難以作為反硝化的碳源[3]。因此在垃圾滲濾液的處理過程中需投加額外碳源來達(dá)到較好的脫氮效果。常用碳源大致分為兩類：單一碳源材料和復(fù)合碳源材料。本文選乙酸鈉作為單一碳源，乙酸鈉產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸易于被反硝化菌利用，脫氮效果好[4]，但長期使用后會(huì)改變微生物的種群結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致反硝化途徑單一，垃圾滲濾液中的其他類型碳源不能得到充分利用，影響總氮的去除效果[5]。復(fù)合碳源材料是將多種性能互補(bǔ)的材料混合制成，具有馴化時(shí)間短、耐受能力強(qiáng)的特點(diǎn)，投加較少的量也能去除大量硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。本實(shí)驗(yàn)探究了投加單一碳源和復(fù)合碳源和改變C/N比對(duì)垃圾滲濾液的反硝化效果的影響情況，并初步計(jì)算經(jīng)濟(jì)成本，為垃圾滲濾液反硝化處理中碳源種類的使用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)備

污泥：南寧平里某垃圾滲濾液處理廠1號(hào)線一級(jí)反硝化活性污泥。

水樣：取自南寧平里某衛(wèi)生填埋廠，經(jīng)曝氣硝化處理過20 h后，垃圾滲濾液中的氨氮完全轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，初始硝酸鹽氮濃度為400～700 mg/L。

試劑：乙酸鈉來自上海潤捷化學(xué)試劑有限公司；復(fù)合碳源來自環(huán)潔化工有限公司，出于商業(yè)保密和知識(shí)產(chǎn)權(quán)要求，不對(duì)外公開復(fù)合碳源組分。

1.2 檢測(cè)方法

1.3 現(xiàn)場(chǎng)工藝

該垃圾填埋場(chǎng)采用“厭氧+膜處理(MBR)+超濾+反滲透”工藝對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的滲濾液進(jìn)行處理，MBR處理工藝由反硝化生化+硝化生化+超濾膜分離三部分組成，膜濾濃縮液采用回灌的方式進(jìn)行處理，出水水質(zhì)達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)。

1.4 滲濾液水質(zhì)

滲濾液成分復(fù)雜，難降解有機(jī)物和重金屬離子多，鹽含量高，可生化性差。具體水質(zhì)含量如表1所示。

表1 滲濾液水質(zhì)含量

2 結(jié)果與討論

2.1 不同碳源對(duì)反硝化效果的影響

圖1 碳源類型對(duì)硝酸鹽氮濃度的影響

圖2 碳源類型對(duì)亞硝酸鹽氮濃度的影響

2.2 不同碳源對(duì)反硝化速率的影響

圖3 復(fù)合碳源反硝化速率圖

圖4 乙酸鈉反硝化速率圖

圖5 反硝化平均速率圖

2.3 不同碳氮比對(duì)反硝化效果的影響

圖6 不同碳氮比對(duì)硝酸鹽氮濃度的影響

圖7 不同碳氮比對(duì)亞硝酸鹽氮濃度的影響

2.4 經(jīng)濟(jì)分析

運(yùn)行成本是垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)，不同外投碳源的投加成本不同，因此分別對(duì)乙酸鈉和復(fù)合碳源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。由表2可見，2022年1-6月所使用的碳源為乙酸鈉(30%液體)，7-12月使用的碳源為復(fù)合碳源，復(fù)合碳源的噸水成本比略高于乙酸鈉，但用量比乙酸鈉少，原因是復(fù)合碳源的COD當(dāng)量是乙酸鈉的2.8～3.5倍，這樣可避免使用大量碳源而導(dǎo)致用量儲(chǔ)存和運(yùn)輸頻繁等問題，減少隱性成本。

表2 碳源的成本核算表

3 結(jié) 論

(2)從經(jīng)濟(jì)方面分析，復(fù)合碳源的噸水成本比略高于乙酸鈉，但用量比乙酸鈉少，可減少用量儲(chǔ)存和運(yùn)輸頻繁等隱性成本，更適合作投加碳源。