垃圾卫生填埋场高氨氮浓度垃圾渗滤液处理工艺中试试验研究

1、采用氨吹脱生物接触氧化工艺处理高氨氮浓度垃圾渗滤液中试试验研究摘要：通过近6个月的中试试验研究，基本上掌握了垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液的水质变化规律以及变化产生的原因，并且通过中试进行了氨吹脱生物接触氧化工艺进行了比较研究，发现上述工艺对高浓度氨氮阶段的垃圾渗滤液处理效果好于现在正在运行中的氧化沟工艺。其中氨氮浓度平均低于10mg/l，CODcr浓度平均去除率在70%左右。在氨吹脱生物接触氧化工艺中，氨吹脱阶段为氨氮和CODcr去除的主要阶段。关键词：垃圾渗滤液 生物接触氧化工艺 氨吹脱 氧化沟1、前言1.1 垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液水质变化规律根据2006年和2007年上半年水质检测的情况来看

2、，垃圾填埋场垃圾渗滤液的水质呈周期性的变化：在春季和夏初季节（3-6月份），垃圾渗滤液有机物浓度较高，可生化性较好，氨氮浓度较低，此阶段垃圾渗滤液水量比较大；在夏季中期晚期，此阶段属于高温多雨季节，此阶段垃圾渗滤液水量较大，有机物浓度较低，可生化性开始变差，氨氮浓度开始变高；而在秋冬季节，这段时间干旱少雨，温度开始降低，垃圾渗滤液有机物浓度较高，可生化性很差，氨氮浓度也较高。这种水质的呈周期性变化也直接影响了整个系统的处理效果。表1 水质周期性变化表项目名称第一阶段第二阶段第三阶段时间3-6月份，多雨季节7-10月份，高温多雨11-2月份，干旱少雨水量多，600吨/日较多，400-600吨/日

3、较少，100-200吨/日有机物浓度CODcr:1500-2500mg/lCODcr:1000-1500mg/lCODcr:2000-3000mg/l可生化性BOD5/CODcr0.3，可生化性较好BOD5/CODcr0.3，可生化性较差BOD5/CODcr0.3，可生化性很差腐殖质含量较低较高高氨氮浓度较低，400-800mg/l较高，1000-1500mg/l较高，1000-1500mg/l以上处理效果目前系统可以很好处理目前系统处理效果不好目前系统处理效果很差1.2 进水水质变化原因分析为什么进水水质会发生上述周期性的变化呢？这其实与垃圾填埋主体即垃圾填埋库区有着很大的关系。经过2-3年

4、的填埋，填埋库区已经成为一个良好的厌氧反应系统。在库区的垃圾填埋层中，厌氧菌、兼氧菌非常活跃，这些微生物将填埋的有机垃圾进行分解，最终产物分别为甲烷、氨气、硫化氢、腐殖质以及部分简单的有机物。这些最终产物中，甲烷在水中的溶解度较低，大部分通过石笼释放出来，少部分溶于垃圾渗滤液中；氨气在水中的溶解度较高，大部分溶于水，进入垃圾渗滤液处理系统；部分可降解的有机物和难以降解的腐殖质溶于水中，同样进入垃圾渗滤液；一部分没有来得及分解的有机物进入垃圾渗滤液中；垃圾中的部分金属离子等无机盐也进入垃圾渗滤液中。这样组成垃圾渗滤液的主要组成部分为：、部分气体物质，如甲烷（少量，大部分通过石笼排入大气中）、硫化

5、氢（极少量，大部分直接通过石笼排入大气中）、氨气（溶于水中，少部分通过石笼排入大气中）；、易降解有机物，其中一部分为厌氧反应的最终产物，一部分为没有来得及降解的有机物；、难降解有机物，大部分以腐殖质存在于垃圾渗滤液中；、无机盐，其中包括重金属离子、硫酸盐、氯化物等。组成垃圾渗滤液主要成分的比例会随着填埋场填埋期限、季节的变化而变化。第一阶段水质情况：柳州的春天和夏季初期（3-6余份）雨水较多，在这段时期内，由于垃圾渗滤液在填埋区的停留时间较短，填埋层温度不是很高，填埋区的厌氧微生物和兼氧微生物逐渐开始恢复，填埋区内厌氧反应不是特别活跃，这样进入垃圾渗滤液中的易降解有机物比例较高，垃圾渗滤液CO

6、Dcr可以达到2000mg/l以上，BOD5可以达到1000mg/l左右，垃圾渗滤液的可生化性比较好；相应的，垃圾渗滤液中的难降解有机物腐殖质比例较低，氨氮浓度也较低，在400-600mg/l左右。第二阶段水质情况：进入盛夏之后，此时填埋层内的温度逐渐提高，厌氧微生物和兼氧微生物的数量也达到最大，微生物的厌氧反应非常剧烈，而且反应比较彻底，这样进入垃圾渗滤液中的易降解有机物比例开始降低，难降解有机物腐殖质含量大大提高，同时由于反应剧烈，大量的氨氮进入垃圾渗滤液中。在这一阶段，尽管填埋库区反应剧烈，但垃圾渗滤液CODcr浓度反而降低到1500mg/l以下，垃圾渗滤液的可生化性变差，难降解有机物腐

7、殖质含量达到垃圾渗滤液TOC的60-80%；同时，垃圾渗滤液中的氨氮浓度达到1000mg/l以上。第三阶段水质情况：在秋冬季节，温度开始下降，但同时降雨量非常少，垃圾渗滤液在填埋区的停留时间非常长，由此微生物的厌氧反应比较彻底，大部分的易降解有机物都转化为惰性物质，即甲烷、腐殖质、二氧化碳等。在这一阶段，垃圾渗滤液的水量大大降低，CODcr浓度大约在2000-3000mg/l左右；氨氮浓度较高，有时甚至可以达到2000mg/l以上；垃圾渗滤液中的TOC以难降解的腐殖质为主，垃圾渗滤液的可生化性非常差；同时垃圾渗滤液中的无机盐浓度也有所提高。在秋冬季节的末期，由于温度不断降低，微生物活性也逐渐降

8、低，微生物数量也不断减少。1.3 进水水质的变化对目前生化系统的影响本垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液的周期性变化对目前的垃圾渗滤液处理系统造成了极大影响，现在简单介绍如下：在第一阶段，这时垃圾渗滤液的可生化性比较好，氨氮浓度比较低，本垃圾渗滤液系统的处理效果比较好。2006年第一次调试、2007年第二次启动都是在这一阶段，经过短短两个月的时间，氧化沟内的运行状况非常好，上清液呈淡黄色，氧化沟出水CODcr在400-600mg/l左右，氨氮去除效率达到95%以上。整个垃圾处理系统可以比较轻易的达标排放。在第二阶段，这时的垃圾渗滤液可生化性开始变差，氨氮浓度开始提高，系统的生化系统处理效果开始变差，在具

9、体表现上则为：氧化沟内污泥开始解絮，上清液逐渐变得浑浊，上清液也出现深褐色（高浓度的腐殖质颜色），氧化沟出水CODcr也逐渐提高到1000mg/l以上，氨氮去除效率开始逐渐降低。整个系统达标排放已经非常困难。在2006年7月底正常运行的氧化沟SV值逐渐升高，直至达到100%，污泥开始解絮，氧化沟CODcr浓度逐渐升高；在2007年系统正常运转的情况下，在进入7月份之后，氧化沟运行状况开始变差，上清液变的非常浑浊；同步进行的中试试验上清液虽然比较清澈，但也出现了深深的红褐色，经过处理后出水CODcr也在1000mg/l左右，这表明此时的垃圾渗滤液中腐殖质的百分比含量已经非常高，而腐殖质是非常难以

10、降解的有机物质。在进入第三阶段，这时的垃圾渗滤液可生化性已经开始变得非常差。氧化沟内污泥解絮已经非常严重，上清液已经非常浑浊，氧化沟出水CODcr浓度常常大于进水，氨氮去除率也下降非常快。整个系统可以说已经处于崩溃状态。2、中试试验装置及参数2.1 中试试验流程 试验流程如下：原水氨吹脱箱配水箱一级接触氧化池二级接触氧化池出水接触氧化池共分两组。工艺流程说明：原水主要来自于调节池垃圾渗滤液。试验中所需空气来源于现有鼓风机。原水首先进入氨吹脱箱，氨吹脱箱采用鼓风曝气吹脱方式。氨吹脱箱预计氨氮出水浓度小于100mg/l，有机物去除率在30%左右。经过氨吹脱之后，进入配水箱，在本箱内调节pH值，出水

11、pH控制在7-8之间。经过配水箱的污水分别进入两组接触氧化池。接触氧化池内分别采用弹性立体填料和悬浮球填料。整个流程污水采用连续流方式。本试验处理规模为：3/d2.2 试验主要设备氨吹脱箱：1个，尺寸：500×500×400mm；材质：UPVC。配水箱：1个 500×500×1000mm；材质：UPVC。生化箱：4个，其中1#箱和3#箱装设弹性立体填料，2#箱和4#箱装设悬浮球填料。尺寸：500×500×1000mm；材质：UPVC。曝气装置：采用穿孔管曝气，共4套。玻璃转子流量计：43/h。3 试验结果及数据分析3.1 中试试验装置

12、对氨氮的处理效果通过试验发现，本中试试验装置对氨氮有着很好的去除效果。氨氮的主要去除阶段为氨吹脱阶段，通过提高pH值和进行鼓风曝气，氨氮浓度从1000-1500mg/l迅速将到10mg/l以下，不仅可以保证最终的出水达标，而且有利于后续的生化处理。相对应的同时运行的氧化沟处理效果，1#氧化沟出水氨氮浓度为mg/l-217.2mg/l，2#氧化沟出水氨氮浓度为mg/l-1113mg/l。9月份、10月份中试试验装置和氧化沟对氨氮的处理效果项目名称中试试验装置（第一组）中试试验装置（第二组）氧化沟1#氧化沟2#出水氨氮浓度（mg/l）770平均去除率（%）表中数据取自2007年9、10月份数据；1

13、#氧化沟只取10月份数据。进水氨氮平均浓度为1247mg/l（取2007年9、10月份平均值）。说明：中试试验装置第一组氨氮处理结果采用3#箱出水氨氮浓度；中试试验装置第二组氨氮处理结果采用5#箱出水氨氮浓度；1#氧化沟氨氮处理结果采用其内沟氨氮浓度；2#氧化沟氨氮处理结果采用其内沟氨氮浓度。3.2 中试试验装置对CODcr的去除效果通过试验发现，本中试试验装置对CODcr有着较好的去除效果。CODcr浓度从进水的2200-3000mg/l降到500-1200mg/l左右，去除率最高可以达到80%左右，最低为50%左右，平均去除率为75%左右，处理效果相对稳定。相对应的同时运行的氧化沟处理效果

14、，1#氧化沟出水CODcr浓度为1600-3000mg/l，去除率为0%-50%，2#氧化沟出水CODcr浓度为1700 -1900mg/l，去除率为20%-30%。氧化沟处理效果不稳定。10月份中试试验装置和氧化沟对有机物的处理效果项目名称中试试验装置（第一组）中试试验装置（第二组）氧化沟1#氧化沟2#出水CODcr浓度（mg/l）79384420301586平均去除率（%）表中数据取自2007年9、10月份数据；1#氧化沟只取10月份数据。进水CODcr平均浓度为2917mg/l（取2007年9、10月份平均值）。说明：中试试验装置第一组CODcr处理结果采用3#箱出水CODcr浓度；中试

15、试验装置第二组CODcr处理结果采用5#箱出水CODcr浓度；1#氧化沟CODcr处理结果采用其内沟CODcr浓度；2#氧化沟CODcr处理结果采用其内沟CODcr浓度。4 结论通过中试试验发现，采用氨吹脱生物接触氧化工艺其对氨氮和有机物的去除效果明显好于目前正在运行的氧化沟工艺，通过分析主要有以下几个方面的原因： 在氨氮浓度超过1000mg/l的时候，进行氨吹脱是非常必要的，而且效果也是非常明显的。通过氨吹脱装置，可以将氨氮浓度降到10mg/l以下，不仅保证了达标排放，而且对后续的生化处理阶段非常有利。而氨吹脱装置可以采用结构简单的鼓风，气水比为100-500。 采用氨吹脱生物接触氧化工艺对有机物的去除效果比较稳定，去除率在50-80%之间，平均72%左右，相应的氧化沟去