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C/N比值在外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液中脫氮效果的影響研究

李濤宏1.2楊仁斌1

1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2.湖南軍信環(huán)保集團(tuán)有限公司 410128

[摘要]垃圾滲瀝液具有高COD、高氨氮、水質(zhì)復(fù)雜、危害性大的特點(diǎn)，如何有效處理垃圾滲瀝液成為目前該領(lǐng)域的一個(gè)難題。本文以長(zhǎng)沙市城市固體廢棄物處理場(chǎng)垃圾滲瀝液處理廠為研究對(duì)象，研究了關(guān)于碳氮比對(duì)外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用，通過(guò)研究表明，當(dāng)COD：NH3/N =5.5:1的情況下，運(yùn)行效果最佳，即對(duì)MBR生化系統(tǒng)達(dá)到最佳脫氮效果。

[關(guān)鍵詞]碳氮比；外置式MBR；反滲透；納濾

1、C/N比對(duì)MBR生化系統(tǒng)脫氮效果影響

C/N比是指在污水處理過(guò)程中，污水中所含有的碳和氮兩種不同元素物質(zhì)的量比值[1]。C/N比影響著污水處理過(guò)程中污染物在生物降解的各階段，為不同類別微生物的繁殖和發(fā)育提供必需的營(yíng)養(yǎng)元素。

當(dāng)前所采取的生物脫氮工藝技術(shù)（如MBR工藝）都與微生物代謝有密切關(guān)系。在進(jìn)行微生物脫氮過(guò)程中所發(fā)生的硝化反應(yīng)或者是反硝化反應(yīng)等，都要在一定的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境下進(jìn)行[2]。如硝化反應(yīng)過(guò)程中，包括氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的過(guò)程將有機(jī)碳分解為CO2，通過(guò)亞硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的過(guò)程，都是利用污水有機(jī)物來(lái)作為能源與碳源的。同樣，在硝化反應(yīng)過(guò)程中，硝化細(xì)菌利用污水有機(jī)物中的CO2作為能源物質(zhì)，將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硝酸鹽過(guò)程中[3]。獲得了自身生長(zhǎng)的能量物質(zhì)和細(xì)胞合成有機(jī)物。反硝化反應(yīng)過(guò)程中，由反硝化均在缺氧環(huán)境下利用污水有機(jī)物作為碳源獲得能量并氧化有機(jī)物，因此，當(dāng)污水中的有機(jī)碳化物缺乏時(shí)，將導(dǎo)致反硝化微生物進(jìn)行內(nèi)源硝化而導(dǎo)致微生物數(shù)量下降，因此，污水中必須與充足的碳源，但過(guò)多的碳源將會(huì)造成污水出水含污量升高，使得污水水質(zhì)不符合排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

綜上所示，采用生物脫氮工藝技術(shù)進(jìn)行污水處理過(guò)程中，進(jìn)水C/N比對(duì)于硝化細(xì)菌的正常代謝具有非常重要的影響作用，C/N比過(guò)高或過(guò)低，都將影響到污水處理的效果。因此，本文以長(zhǎng)沙市城市固體廢棄物處理場(chǎng)垃圾滲瀝液處理廠為研究對(duì)象，研究了關(guān)于C/N比對(duì)外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用，確保MBR生化系統(tǒng)達(dá)到最佳脫氮效果。

2、C/N比對(duì)污水處理效果試驗(yàn)分析

2.1工程概況

湖南軍信環(huán)保集團(tuán)有限公司長(zhǎng)沙市城市固體廢棄物處理場(chǎng)滲瀝液處理廠采用以水質(zhì)均衡+外置式膜生化反應(yīng)器(MBR)+NF/反滲透(RO)為核心工藝的處理工藝，本工程執(zhí)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GBl6889--2008)一般地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)滲瀝液出水標(biāo)準(zhǔn)的要求

2.2水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)

2.2.1水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

由于填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池內(nèi)的滲瀝液可生化性較差和碳氮比較低，為保障滲瀝液處理系統(tǒng)的脫氮穩(wěn)定性、節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行成本，設(shè)計(jì)水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)，采用填埋場(chǎng)產(chǎn)生的可生化性較好的新鮮滲瀝液原液與調(diào)節(jié)池滲瀝液在水質(zhì)均衡池內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃|(zhì)混合調(diào)配，提高滲瀝液的可生化性，使?jié)B瀝液處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)維持較好的可生化性和較好的碳氮比。

綜合考慮到該生活系統(tǒng)脫氮效能已受到pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比等因素的影響作用，由于本系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的原水為滲瀝液，因此，根據(jù)過(guò)往試驗(yàn)的總結(jié)，確定pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比為確定系數(shù)，從而進(jìn)行C/N比對(duì)外置式MBR工藝處理垃圾滲瀝液的影響作用的研究。其中確定的相關(guān)系數(shù)包括：溶解氧（DO）（反硝化池DO值＜0.5mg/L，一級(jí)硝化池DO值2.5mg/L，二級(jí)硝化池的DO值1.5mg/L）；pH=7.5；污泥濃度（MLSS）維持在15—20mg/L；溫度在30 ℃-32 ℃。

2.2.2水質(zhì)均衡調(diào)配系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

試驗(yàn)過(guò)程中的水質(zhì)均衡系統(tǒng)各單元工藝設(shè)計(jì)參數(shù)包括360m3的原液池用來(lái)新鮮滲瀝液收集與儲(chǔ)存；10萬(wàn)m3的調(diào)節(jié)池用來(lái)老滲瀝液收集與儲(chǔ)存；780m3的均衡池用來(lái)進(jìn)行水質(zhì)均衡調(diào)配，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為12.5h。

試驗(yàn)研究C/N比對(duì)MBR生化系統(tǒng)脫氮效果的影響作用。因此本次試驗(yàn)選擇總氮的平均去除率作為該試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立五組不同的C/N比作為正交試驗(yàn)的因素來(lái)分析C/N比對(duì)MBR生化系統(tǒng)脫氮效果。具體的正交實(shí)驗(yàn)量?jī)?nèi)容如表1所示。

表1　MBR正交試驗(yàn)水平表

根據(jù)生化系統(tǒng)脫氮的指標(biāo)分析，水質(zhì)均衡的配比對(duì)生化系統(tǒng)的脫氮效果影響非常明顯，也決定了生化系統(tǒng)的外加碳源投加量。根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析總結(jié)：當(dāng)水質(zhì)均衡系統(tǒng)將COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的區(qū)間時(shí)，生化系統(tǒng)脫氮效果較為明顯，低于這個(gè)比值，脫氮將不完全，最終會(huì)導(dǎo)致出水總氮不達(dá)標(biāo)，而比值過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致生化系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)高，能耗增加，也不利于生化系統(tǒng)的運(yùn)行，尤其是進(jìn)水COD不能超過(guò)10000mg/L。

3、結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)沙市城市固體廢棄物處理場(chǎng)滲瀝液處理廠采用水質(zhì)均衡+外置式MBR+RO/NF的工藝流程，而進(jìn)水C/N比對(duì)于采用生物脫氮工藝技術(shù)的污水處理具有非常重要的影響作用，本文試驗(yàn)研究五組不同的C/ N比對(duì)MBR生化系統(tǒng)脫氮效果的影響作用。通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水質(zhì)均衡系統(tǒng)將COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的區(qū)間時(shí)，生化系統(tǒng)脫氮效果較為明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]任鶴云,李月中.MBR 法處理垃圾滲瀝液工程實(shí)例[J] .給水排水,2004(10).

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[4]張飛雁,何恭哲,曹洪濤,雷中方,劉翔,王悅超,吳婷.MUCT工藝在城市污水處理廠的應(yīng)用與問(wèn)題探討[J].中國(guó)給水排水,2011,27(6):51-53.