蘇德欣, 付 元, 馬 賽, 金麗麗, 程 材, 肖 艷

(中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司, 浙江 杭州 311201)

0 引 言

與垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的水量水質(zhì)特征相比[5-6],垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液既有相似之處又有獨(dú)特之處。垃圾中的廚余以及各種有機(jī)垃圾含水率較高,易產(chǎn)生滲濾液,而我國(guó)垃圾成分與季節(jié)有一定的相關(guān)關(guān)系[7-8],所以,垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液隨著季節(jié)的變化,水量也發(fā)生變化,冬季甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象[9]。水質(zhì)方面,由于垃圾在中轉(zhuǎn)站停留時(shí)間較短,產(chǎn)生的滲濾液均是未礦化的新鮮濾液[10],懸浮固體含量較高[1],還含有較高濃度的油脂[11]。綜上,垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液的水量水質(zhì)的干擾因素復(fù)雜、難于界定,對(duì)其處理工藝的選擇難度大。

生物處理法結(jié)合物理化學(xué)處理法是垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理的常規(guī)工藝,發(fā)展較成熟[12]。生物處理法主要是厭氧消化結(jié)合活性污泥法或生物膜法去除有機(jī)物和氮,物理化學(xué)處理法主要是采用納濾結(jié)合反滲透深度處理生物處理出水,這可以借鑒到中轉(zhuǎn)站滲濾液處理中[13-14]。然而與填埋場(chǎng)滲濾液相比,中轉(zhuǎn)站滲濾液含有大量的懸浮固體和油脂,這些污染物為生化處理帶來(lái)高負(fù)荷和堵塞的弊端,影響反應(yīng)的順利進(jìn)行[15]。垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液中的油脂類(lèi)更是危害后續(xù)反應(yīng)的順利進(jìn)行,它影響好氧生物處理的充氧效果,導(dǎo)致生物活性降低,出水質(zhì)量下降[16]。此外,油脂類(lèi)還會(huì)造成深度處理工藝的膜污染問(wèn)題[17]。因此,垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液的處理不能簡(jiǎn)單套用垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝,采用合理、可靠的處理工藝非常必要。

本文綜合考慮垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液的水質(zhì)水量特點(diǎn),以實(shí)際污水為處理對(duì)象,基于污水的物化、生化處理技術(shù),探究了混凝沉淀-氣浮-厭氧折流板反應(yīng)器(Anaerobic Baffled Reactor, ABR)-厭氧-缺氧-好氧法(Anaerobic-Anoxic-Oxic, AA/O)-膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor, MBR)工藝在處理垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液中的應(yīng)用;對(duì)工藝的試驗(yàn)參數(shù)、污染物去除情況等方面進(jìn)行分析,為該工藝廣泛應(yīng)用于該類(lèi)型污水的處理提供工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)試等方面的參考。

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1 試驗(yàn)水質(zhì)

本研究所用的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液主要取自浙江省某垃圾中轉(zhuǎn)站出水,滲濾液呈黑色或灰褐色,同時(shí)帶有強(qiáng)烈惡臭。垃圾中轉(zhuǎn)站原有隔油裝置、沉淀池等,只能對(duì)滲濾液進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理,不能有效去除滲濾液中的主要污染物,且設(shè)備目前已不能高效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此,將原有滲濾液處理設(shè)施進(jìn)行拆除后空間再利用,建設(shè)一套滲濾液處理裝置,處理能力Q為50 m3/d,主體采用混凝沉淀-氣浮-ABR-AA/O-MBR工藝,產(chǎn)生的污泥采用疊螺壓濾機(jī)壓濾。排放水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)[18]中的排放標(biāo)準(zhǔn),排入污水處理廠進(jìn)行處理深度處理。進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)流程

針對(duì)懸浮固體較高還含有較高濃度的油脂的水質(zhì)特點(diǎn),采用“混凝沉淀+氣浮”串聯(lián)組成的預(yù)處理單元,包括混凝反應(yīng)器、混凝沉淀區(qū),氣浮反應(yīng)區(qū)和氣浮接觸區(qū)?；炷磻?yīng)區(qū)用于投加混凝劑和助凝劑等試劑進(jìn)行反應(yīng),混凝沉淀區(qū)用于對(duì)反應(yīng)后生成的絮體進(jìn)行沉淀分離;氣浮反應(yīng)區(qū)用于投加助凝劑進(jìn)行反應(yīng),氣浮接觸區(qū)用于通入高壓溶氣水進(jìn)行氣浮。針對(duì)有機(jī)物、總氮、氨氮等污染物濃度較高的水質(zhì)特點(diǎn),采用“ABR+AA/O”串聯(lián)組成的生化處理單元。ABR內(nèi)設(shè)有若干交錯(cuò)排布的折流隔板,折流隔板一端與池的側(cè)壁連接,另一端與池的相對(duì)一側(cè)側(cè)壁之間形成過(guò)水通道,可延長(zhǎng)滲濾液在ABR的流動(dòng)路線,減小ABR面積的同時(shí)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,提高處理效率。AA/O包括相連通的厭氧池、缺氧池和好氧池,均設(shè)有活性污泥。在厭氧池,污泥中的聚磷菌進(jìn)行磷的釋放和低級(jí)脂肪酸等的吸收;在缺氧池,污泥中的反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?在好氧池,污泥中的硝化細(xì)菌將氨氮氧化成硝酸鹽,經(jīng)好氧處理后的硝化液可由硝化液回流泵泵入缺氧池繼續(xù)進(jìn)行反硝化。為提高出水水質(zhì),生化反應(yīng)后采用MBR進(jìn)行深度處理,反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液處理工藝如圖1所示。

圖1 垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液處理試驗(yàn)流程Fig. 1 Treatment flow chart of leachate from the refuse transfer station

1.3 試驗(yàn)參數(shù)

主要試驗(yàn)參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2 主要試驗(yàn)參數(shù)

1.4 試驗(yàn)方法及設(shè)備

2 結(jié)果與討論

2.1 混凝沉淀-氣浮的處理效果

以調(diào)節(jié)后的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液為進(jìn)水(主要污染物指標(biāo)見(jiàn)表1),連續(xù)運(yùn)行,對(duì)混凝沉淀-氣浮組合預(yù)處理單元進(jìn)行15周取樣分析,結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 混凝沉淀-氣浮對(duì)SS的去除效果Fig. 2 Removal effect of coagulation precipitation and air flotation for SS

圖3 混凝沉淀-氣浮對(duì)CODCr的去除效果Fig. 3 Removal effect of coagulation precipitation and air flotation for CODCr

在混凝沉淀-氣浮預(yù)處理中,進(jìn)水SS為4 330～6 317 mg/L,平均為5 270 mg/L,懸浮固體含量較高,遠(yuǎn)超垃圾填埋場(chǎng)滲濾液[19]。出水SS在183～351 mg/L,平均為258 mg/L,SS去除率基本在94.00%以上,最高達(dá)到了96.91%。在該處理單元,滲濾液、混凝劑和助凝劑充分混合,通過(guò)電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕的協(xié)同作用,SS聚集并形成沉淀得以去除;再加入助凝劑進(jìn)一步反應(yīng)后,通入高壓溶氣水,難以自然沉降或懸浮的乳化油和微小懸浮顆粒等污染物黏附于氣泡表面并隨之上浮到水面,通過(guò)刮渣得以去除?？梢?jiàn),氣浮作為混凝沉淀的后續(xù)處理,提高了預(yù)處理效果。進(jìn)水CODCr為15 130～20 540 mg/L,平均為17 460 mg/L,有機(jī)污染物含量較高;出水CODCr最高為8 197 mg/L,最低為4 819 mg/L,平均為6 742 mg/L。從CODCr的去除率來(lái)看,均達(dá)到50%以上,最高去除率達(dá)到了68.93%,CODCr的平均去除率為61.29%?；炷恋?氣浮處理垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液取得良好效果,也說(shuō)明了垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液中的懸浮固體主要由CODCr構(gòu)成。良好的預(yù)處理效果為后續(xù)生化處理減輕負(fù)擔(dān),同時(shí)也避免了反應(yīng)器堵塞造成流態(tài)改變等問(wèn)題。

2.2 ABR-AA/O的處理效果

ABR-AA/O單元對(duì)CODCr的去除效果如圖4所示。進(jìn)水CODCr為4 819～8 197 mg/L(平均為6 742 mg/L),進(jìn)水濃度波動(dòng)均較大。出水CODCr為214～481 mg/L(平均為334 mg/L),出水CODCr比較平穩(wěn),最高CODCr濃度與最低CODCr濃度相差267 mg/L,僅為進(jìn)水CODCr平均濃度的4%。這可能與高污染物濃度進(jìn)水情況下ABR高產(chǎn)氣量有關(guān)。有機(jī)物在ABR內(nèi)進(jìn)行水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等過(guò)程的厭氧發(fā)酵,反應(yīng)器可以厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氣體作為動(dòng)力推動(dòng)內(nèi)部混合物均勻[20-21]。在沒(méi)有外部驅(qū)動(dòng)力的情況下,這種循環(huán)膨脹并使污泥床流態(tài)化,有效地改善了活性生物質(zhì)和有機(jī)污染物的接觸機(jī)會(huì)[22],提高了污水和污泥之間的傳質(zhì)效率[23]。污泥床流態(tài)化更加理想,污水和污泥之間的傳質(zhì)效率進(jìn)一步提高。從CODCr的去除率也可以看出,ABR-AA/O單元對(duì)CODCr的去除率在93.14%～97.03%(平均為95.00%)。

圖4 ABR-AA/O對(duì)CODCr的去除效果Fig. 4 Removal effect of ABR-AA/O for CODCr

圖5 ABR-AA/O對(duì)的去除效果Fig. 5 Removal effect of ABR-AA/O for

圖6 ABR-AA/O對(duì)TN的去除效果Fig. 6 Removal effect of ABR-AA/O for TN

2.3 MBR的處理效果

圖7 MBR對(duì)CODCr的去除效果Fig. 7 Removal effect of MBR for CODCr

圖8 MBR對(duì)的去除效果Fig. 8 Removal effect of MBR for

3 結(jié) 論

(1)混凝沉淀-氣浮-ABR-AA/O-MBR工藝對(duì)垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液進(jìn)行處理具有良好效果,出水水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)中的排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)混凝沉淀-氣浮作為預(yù)處理單元,保證了后續(xù)生化反應(yīng)的順利進(jìn)行,出水SS平均為258 mg/L,對(duì)SS去除率基本在94%以上,最高達(dá)到了96.91%,對(duì)CODCr的去除率達(dá)到50%以上。

(4)MBR高效截留作用使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的污泥濃度,可對(duì)ABR-AA/O出水進(jìn)行深度處理,提高出水水質(zhì)。