摘要:本文针对深圳下坪固体废弃物填埋场的垃圾渗滤液处理工艺进行小试研究,证明了“氨吹脱—厌氧生物滤池—SBR的渗滤液处理工艺”的可行性。试验水量和COD、BOD5、氨氮、总氮等各项指标均达到了试验要求,其中COD、NH3-N去除效率达到94%、97%。
关键词:垃圾填埋场 渗滤液 氨吹脱 厌氧生物滤池 SBR工艺
1 前言垃圾渗滤液的成分非常复杂,不仅含有高浓度的有机污染物,还含有高浓度的氨氮、碱度和重金属等。因此垃圾渗滤液处理难度很大,在国内外可供参考的成功典范很少。

 

深圳市下坪固体废弃物填埋场位于罗湖区清水河下坪谷地,是我国第一座采用九十年代国际通用卫生填埋技术处理的大型城市生活垃圾填埋处理场。厂址占地149公顷,总库容4693万立方米,设计服务年限为30年。该场于1997年10月正式投产使用,平均日处理垃圾1600吨,产生的垃圾渗滤液量约为750m3/d。本次小试试验目的是论证渗滤液处理方案的合理性和科学性,确定优化试验过程中的参数。

2 渗滤液的水质特点

填埋场渗滤液水质变化受垃圾特性、填埋作业方式和当地气候、水文状况、时间、地形、填埋深度和覆土性质等因素影响而有显著变化,了解填埋场生活垃圾组成特点才能针对性的提出合理渗滤液处理方案。垃圾深圳市生活垃圾组成成分见表1,垃圾浸泡试验统计结果列于表2

表1 深圳市生活垃圾组成成分含量单位:%

项目
厨余
纸类
塑料
纤维
皮胶
竹木
玻璃
金属
砖陶
脏土
含量
60.57
9.92
13.11
3.62
0.55
0.87
3.63
1.59
1.86
4.57

表2 垃圾浸泡试验统计结果

项目
pH
mg/L
BODmg/L
新鲜垃圾
4.46-5.51
1.49×104-2.34×104
6.33×103-1.73×104
陈腐垃圾
7.62-7.82
2.32×103-3.08×103
336-1.33×103

3 试验水质水量及要求

 

试验原水计划采用7500m3调节池内废水,水质情况大致如下:5000~10000mg/L,BOD5 2000~6000 mg/L,NH3-N 1000~4000 mg/L,SS250 mg/L。考虑老化垃圾渗滤液的处理,可在试验过程中根据其水质情况,人工模拟配制。动态连续试验水量为100L/h,每个试验单体的处理水量可根据试验过程中的具体情况进行适当调节,但基本处理能力不小于这个水量。处理后废水要求达到《GB8978-1996污水综合排放标准》中的指标。见表3

表3 处理后废水水质 单位:mg/L

BOD5
NH3-N
TN
TP
硫化物
pH
SS
<1000
<600
<50
<300
<8
<2
6~9
<200

4 试验工艺流程

 

4.1 试验工艺流程

  大量研究表明,对于高浓度垃圾渗滤液,厌氧加好氧的处理是较为有效的方法。渗滤液水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高,因此所选择的工艺应具有处理效果好,耐冲击负荷能力强的特点。

4.2 试验装置

现场小型试验装置规格及数量情况列于表4:

表4 实验装置一览表

处理单元名称
数量
外形尺寸(mm)
水力停留时间
材料
厌氧塘
1
D=2000 H=2000
HRT=2d
加碱反应器
1
D=1000 H=2500排泥斗H=500
HRT=8hr
中间水箱
2
D=1000 H=1700
HRT=8hr
中间水箱
1
D=1000 H= 700
HRT=3.3hr
氨吹脱、吸收塔
1
D=300 H= 11000
pH调整池
1
D=1000 H=2500排泥斗H=500
HRT=8hr
厌氧生物滤池
1
D=2000 H=5000填料H=3000
HRT=5d
SBR池
2
D=1500 H=2500中心筒D=300 H=1000
HRT=1d
加药槽
1
500×500×700
氨吸收槽
1
600×600×600
PVC

试验装置的尺寸是根据理论计算和垃圾场现有设施的实际情况,运用模型和原型的几何相似、运动相似和动力相似原理设计的,以更好的模拟工程实际,为工程设计提供可靠的设计数据。

 

5 试验过程

试验工作分为三个阶段:试验准备阶段、现场调试阶段、稳定运行阶段。

5.1 试验准备阶段 (10月25日~11月17日)

在此阶段,主要进行了试验装置的加工和安装工作,并对整个试验系统进行了清水试运行工作。

5.2 现场调试阶段(11月17日~12月26日)

此阶段主要进行了氨的吹脱、SBR池的污泥驯化培养及厌氧滤池的生物挂膜等工作。由于SBR池和厌氧滤池的生物挂膜等生物驯化时间较长,试验采用各单元独立运行的方式,在考证各个处理单元处理效果的同时也为下一步的连续运行作准备。

⑴ 氨的吹脱

氨的吹脱试验主要考证原水NH3-N浓度、pH值、气液比及塔高等条件对吹脱效率的影响。

⑵ SBR池的污泥培养驯化

向SBR池投加滨河污水厂浓缩污泥,其中SBR1池投加了50kg左右,SBR2池投加了30kg左右,SBR1池中的部分污泥由泵抽入厌氧滤池。培养驯化采用间歇运行的方式,一天为一个运行周期。前期进水采用氨吹脱出水后的稀释液,稀释比为2:1-5:1,进水量为250-600l/d·池;后期进水为厌氧滤池出水。通过近30天的培养驯化,SBR池中污泥浓度提高到3000mg/L左右,SV达到20%;镜检SBR池中活性污泥发现很多的固着型钟虫出现,标志着污泥培养驯化基本成功,SBR池具备正常工作的能力。

⑶ 厌氧生物滤池填料的挂膜

调试阶段初期对厌氧滤池进行的是清水试验,一星期后投加滨河污水厂的浓缩污泥近30kg。厌氧滤池中的生物驯化培养工作也是由低负荷到高负荷逐渐进行的。一个月后对填料纤维进行镜检,发现有生物膜形成,但生物相不十分丰富,处理效果有待进一步提高

5.3 稳定运行阶段(12.27~目前)

按照100L/h的规模,逐步提高进水负荷,对系统进行连续运行。监测分析处理后水质的各项指标。

6 试验结果及分析

6.1 试验结果

自12月中旬起,试验排水的、BOD5已达到试验要求。随着处理负荷的逐渐提高,系统稳定运行时间的延长,至12月27日,试验系统的各项指标完全达到了预期要求,处理水量达到2.4m3/d,排水、BOD5、NH3-N、TN等各项指标均也达到试验要求。

表5 试验结果一览表(单位:mg/L)

项目日期
处理前渗滤液
处理后水
BOD
NH3-N
BOD
NH3-N
TN
12月27日
13034.1
3309.7
1856.1
790.8
12.6
12月28日
18210.9
2284.5
1月3日
19749.6
6090.8
1173
614.4
7.9
1月4日
584
40.1
12.3
1月5日
17745.1
1202
514
6.2
1月7日
17690.8
3541.2
2305.3
600
5.73
51.8
1月11日上
16000
3856.2
2167.1
641.3
52.2
9.9
61.3
1月11日下
702.3
83.2
11.8
51.1
1月12日上
632
73.8
11.5
40.1
1月12日下
726.7
74.2
14.4
47.4
1月13日上
15300
3002.5
2192.2
550
70.1
11.7
31.3
1月13日下
623.7
50.0
11.6
42.3

6.2 试验结果分析

 

⑴ 氨吹脱

pH值与氨吹脱效率的关系结果见表6。表6表明在试验条件下,欲使渗滤液中的氨氮降至200mg/L以下,必须将渗滤液的pH值调到10.8以上。在氨吹脱的过程中,、BOD5下降不大,一般在10%以内。

表6 氨吹脱试验结果

项目pH值
进水NH3-N(mg/L)
出水NH3-N(mg/L)
去除效率%
10.3
1804
512.6
71.6
10.6
1576.6
306.5
80.6
10.8
1733.7
170.6
90.2
11.3
1733.7
106.5
93.9
12.3
1733.7
96.7
94.4
12.5
1733.7
79.4
95.4
13
1778.9
55.3
96.9

⑵ 厌氧生物滤池

 

厌氧生物滤池的进水由底部进入有填料的反应器。在填料表面与填料截留的大量微生物作用下,水中的有机物降解成甲烷与二氧化碳等,从反应器的顶部排出。反应器的生物膜也不断新陈代谢,脱落的生物膜随水带出。试验中,随着运行时间的延长和处理有机负荷的提高,厌氧生物滤池的运行也逐渐稳定,效率逐渐提高。至1月3日起,厌氧生物滤池出水已完全变黑,的去除效率在50%~60%之间。

⑶ SBR生物处理

在小型试验中,SBR单池序批式运行,底物浓度高,抗冲击负荷能力强,可根据进水水质、水量、水温等变化情况随时调整运行。沉淀方式为静沉(即理想沉淀), 出水水质可以得到保证。其排水详细情况见表5。稳定运行期间,SBR进水一般在4000~4900mg/L之间。根据进水浓度不同,SBR池对的去除效率在70%~90%之间。在近20天的连续监测中,出水<800mg/L,NH3-N<50mg/L,完全达到了要求。

SBR池曝气采用高效射流曝气器,氧转移效率可达30%左右,能耗较低。检测SBR池混合液的DO,一般情况下大于5mg/L。

⑷ 小型试验装置的综合处理能力

在整个小型试验期间,特别是稳定运行期间,使用的基本上都是新鲜渗滤液,其值一般在15000mg/L~20000mg/L之间,大大高于5000mg/L~ 10000mg/L的水平。通过氨吹脱-厌氧滤池-SBR组合工艺,其保持在800mg/L以下,总体去除效率达到94%以上;NH3-N保持在50mg/L以下,稳定运行期间基本保持在20mg/L以下,总体去除效率达到97%以上。这说明小型试验的处理装置能承受高负荷冲击,具有很强的综合处理能力。

参考文献:

1.高廷耀,顾国维.主编 水污染控制工程. 高等教育出版社. 北京:高等教育出版社.2001

2.张祥丹,王家民. 城市垃圾渗滤液处理工艺介绍. 给水排水.2000.26(10)

3.龙燕,深圳下坪生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理工艺探讨.有色冶金设计与研究.1994.15(1)

4.陈石,王克虹等. 城市生活垃圾填埋场渗滤液处理中试研究. 给水排水.2000.26(10)

5. K.C.Cheung,et al. Striping as a pretreatment for landfill leachate. Water air and pollution.1997

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