丁玲，沈辉

1.山东新华医药化工设计有限公司；2.淄博禹科环保科技有限公司

一、垃圾渗滤液处理工艺现状

生活垃圾的处理方式主要有填埋法、焚烧法、堆肥法，我国垃圾处理现状以填埋法为主，占垃圾处理总量的70%左右，由此带来了垃圾渗滤液的处理难题[1]。垃圾渗滤液属于高浓度难降解有机废水，COD高、氨氮高、有机物种类多、含盐量高、水质水量变化较大，可生化性（B/C）低等特点[2]。

我国对于垃圾渗滤液的实际工程应用起步较晚，在工艺路线选择上走了很多弯路。导致国内前期建设的有相当数量的垃圾渗滤液处理工程排放不达标或者闲置不用。经过十几年的探索与新技术的应用，基本确定了垃圾渗滤液的几种主流处理工艺。

一是生化处理+膜处理工艺[3]。工艺流程：厌氧+AO+超滤（或MBR）+反渗透。先通过厌氧去除大部分有机物，AO系统主要是进一步去除有机物和脱氮除磷，超滤系统作为反渗透预处理系统，浓液回流至前端生化系统，出水进入反渗透进行深度过滤。生化系统和膜处理系统根据不同公司的经验和喜好可衍生出很多组合，但主体思路基本都是一致的。

此种工艺路线优点是出水水质较好，通过最后一级过滤后出水基本可以达到或优于一级A标准，甚至达到地表五类水。

这种工艺路线看似步步为营，步步推进，缺点也很明显。（1）反渗透浓水回灌造成难降解污染物浓度和盐分越来越高，首先崩溃的是生化系统，生化系统效率下降后，膜处理系统随即崩溃；（2）垃圾渗滤液水质本身就存在营养失衡（碳氮比），厌氧处理更是加剧了这种失衡，造成AO系统非正常运行，处理压力全落在膜处理系统上；（3）膜处理系统不堪重压，膜污染、膜堵塞造成产水率下降，化学清洗频率越来越高，不得不经常性地进行膜更换，最重要的膜系统成了整个处理系统中最为脆弱的一环；（4）运维成本极高；（5）对运行人员专业性要求较高；（6）由于原水水质水量变化大，系统运行极不稳定

二是二级碟管式反渗透（DTRO）处理模式。DTRO膜属与反渗透的一种，是近年来出现的一种极耐污染的工业膜，对进水悬浮物和含盐量要求比较宽泛，对氯化钠的去除率可达到99%以上，对COD和总氮也有极高的去除率，产水率可达60%。最高运行压力可达160bar以上。

该工艺或者说该设备优点非常明显，对进水要求宽泛；工艺简单；产水水质好；工期短，见效快；占地面积小。

缺点也是显而易见的：不稳定；易堵塞；清洗更换频次较高；一次更换成本极高；膜片性能和压力产生设备要求极高；装配工艺要求极高；最大的缺点也是浓缩液的问题。

三是蒸发和离子交换工艺。此种工艺投资和运行成本极高，极少单独进行工程化应用。

另外，两级AO+深度氧化+BAF组合是近年新兴工艺的组合，但由于生化系统稳定性差，影响了后续工艺，造成出水超标。

高污泥浓度生化工艺是针对垃圾渗滤液处理系统不足而开发的一种新型的高效稳定工艺，笔者曾对南方某城市垃圾渗滤液进行过为期半年的30m³/d中试研究。

二、中试情况

（一）实验装置设计

处理水量：30m³/d

图1 工艺流程

O1～O4是四个连续曝气池，单个尺寸4m×2.5m×4.5m，有效池深4m，总HRT=5d。

二沉池 :尺寸 2.0m×2.0m×4.5m，停留时间12h

（二）进水水质

表1 进水水质

（三）控制因素

表2 溶解氧控制参数

表3 回流比控制参数

（四）调试过程

接种其他垃圾渗滤液处理系统二沉池污泥，接种浓度2000mg/L，闷曝三天。初始进水水量5m³/d，每过一周水量增加5m³/d。10天左右池内清水置换完毕。调试期间严格控制溶解氧和回流比，待污泥浓度没达到设计浓度之前系统不排泥。调试从三月份开始，到五一污泥浓度达到12000mg/L时，出水各项指标达到最优值，CODcr＜500mg/L，TN＜60mg/L，氨氮＜5mg/L持续稳定，此时污泥浓度不断攀升，两周后污泥浓度达到设计值15000mg/L，此时开始排泥。

三、结果分析

（一）对CODcr、氨氮、总氮的去除分析，按污泥浓度12000mg/L

CODcr的污泥负荷和容积负荷均小于传统活性污泥，这与过高的污泥浓度和进水SS未经预处理有关，污泥浓度过高，其中的有效活性污泥占比就会降低，进水中SS未经预处理完全进入系统，形成了惰性污泥，这部分污泥是没有活性的。传统的生化系统出水CODcr一般在800～1000mg/l左右，高浓度系统出水CODcr小于500mg/l，说明了高浓度污泥的优势，微生物对有机物的去除途径不仅有分解、转化，还有大量的吸附。高污泥浓度的生化系统，菌群也更加丰富。

氨氮和总氮负荷数据上看与一般硝化反硝化持平，但氨氮和总氮出水指标要远远优于一般硝化反硝化，垃圾渗滤液中碳氮比约为2.5，根据反硝化反应原理，污水中的碳氮比理论值必须大于2.86，实际工程应用时此值应大于3，低于此值反硝化则受到抑制，一般认为污水中碳氮比应保持在5～8左右，低于此值则需要外加碳源[4]。深究其中原因，应该是污水中脱氮优势菌群发生了变化，抑或进行了短程反硝化作用。

总的来说，出水水质和去除率的优越表现取决于此类工艺对于污泥浓度、溶解氧和回流比的控制。

（二）工艺控制参数的解读

（1）污泥浓度。维持较高的污泥浓度有利于对抗垃圾渗滤液水质水量的变化，种群更加丰富，耐冲击负荷能力强、污染物的降解更加彻底，有强大的吸附作用（类似于生物选择池）。污泥浓度较高时，氧气利用速度快，有利于产生兼氧环境，为短程硝化反硝化提供条件。

SV30一直维持在85%～95%，污泥沉降性不太好，所以二沉池水力停留时间较长。

污泥浓度高，运行时极易产生泡沫，工程设计时一定注意采取相应措施。

（2）溶解氧控制，按照短程硝化反硝化原理进行设计[5]。一般的硝化反硝化作用是先将氨氮氧化为亚硝态氮，再将亚硝态氮氧化为硝态氮，反硝化时，将硝态氮转化为亚硝态氮，再将亚硝态氮转化为氮气排出。短程硝化反硝化原理是硝化作用将氨氮转化为亚硝态氮时马上进行反硝化作用，将亚硝态氮直接转化为氮气排出。短程硝化反硝化缩短了脱氮反应步骤，可节约25%的需氧量、40%的有机碳，提高了脱氮反应速率，而且污泥产量也大大降低。

表4 有机物去除率与负荷分析

（3）回流比控制，混合液回流比控制为400%左右，污泥回流比控制在300%左右，混合液回流和污泥回流是脱氮除磷的工艺控制方式，混合液回流将硝态氮和亚硝态氮回流至前端，水中的反硝化细菌利用进水中丰富的有机物将废水中的硝态氮和亚硝态氮还原成氮气排出，污泥回流是利用聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷的特性去除水中磷元素的主要手段。大的回流比还可以应对冲击负荷，通过稀释和吸附作用快速降低进水浓度。

四、结论

通过控制污泥浓度、溶解氧、回流比等因素，高污泥浓度生化系统对有机污染物的去除效率大大优于传统工艺，系统出水CODcr＜500mg/L，TN＜60mg/L，氨氮＜5mg/L，在垃圾渗滤液处理或者其他高浓度难降解污水中可以进行推广应用，微生物作用机理有待进一步分析确定。该工艺具有操作简单、投资小、运行成本低、效果好等特点，生化系统没有臭气产生。生化后端需要增加膜工艺或者深度氧化工艺，都大大减轻了设计和运行压力，可保证整个处理系统的高效稳定运行。