許磊 黃家榜 桑建偉 周銳 朱守誠(chéng)

（污水凈化與生態(tài)修復(fù)材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合肥市東方美捷分子材料技術(shù)有限公司，安徽合肥 230088）

1 引言

垃圾滲濾液是由于垃圾填埋場(chǎng)中雨水或水分滲透而形成的高濃度難降解廢水［1］。目前垃圾滲濾液常用處理方法主要有物化法和生化法，其中物化法由于處理成本高昂、工藝流程復(fù)雜、除氮效率低、操作管理難度大等問題，往往作為生物處理的一種補(bǔ)充手段來達(dá)到更佳的處理效果［2-6］。生化法由于處理成本低、可循環(huán)利用，常作為垃圾滲濾液處理的核心工藝階段，不過其出水常存在無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的問題［7］。因此一般通過物化法去除老齡垃圾滲濾液生物難降解的有機(jī)物，再采用生化法深度去除氨氮。

序批式活性污泥法（SBR），由于具有實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，常用作垃圾滲濾液的生化處理工藝［8-9］。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，SBR 工藝簡(jiǎn)單、成本低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行方法靈活多變、污泥沉降性能良好、不易發(fā)生污泥膨脹、脫氮除磷效率高［10］?，F(xiàn)有研究大多集中于物化法與生化法耦合處理效果的比較，而對(duì)生化法處理?xiàng)l件的研究較少，其中，對(duì)SBR 系統(tǒng)處理老齡垃圾滲濾液的最佳脫氮條件的優(yōu)化研究更少［11-13］。本研究以物化法處理后的垃圾滲濾液為對(duì)象，采用SBR工藝的中試設(shè)備處理垃圾滲濾液，研究分析SBR 實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行方式、曝氣量、碳源補(bǔ)充量等對(duì)老齡垃圾滲濾液污染物去除效果的影響，以期為利用SBR實(shí)驗(yàn)裝置處理老齡垃圾滲濾液提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及材料

SBR 實(shí)驗(yàn)裝置由進(jìn)水池、SBR 池和出水池3 部分組成，如圖1 所示。進(jìn)水池中安裝攪拌裝置，SBR池底部安裝曝氣噴頭進(jìn)行曝氣供氧，右上角裝置潷水器組件。實(shí)驗(yàn)用水在進(jìn)水池中由自來水稀釋后經(jīng)進(jìn)水泵從上部進(jìn)入SBR 池，處理后由潷水器組件潷出至出水池；整個(gè)反應(yīng)裝置中進(jìn)水流量、曝氣量均由轉(zhuǎn)子流量計(jì)監(jiān)測(cè)。

圖1 SBR 實(shí)驗(yàn)裝置

2.2 實(shí)驗(yàn)用水及接種污泥特征

實(shí)驗(yàn)用水為某垃圾填埋場(chǎng)中老齡垃圾滲濾液經(jīng)混凝沉淀、芬頓與臭氧處理后出水，其pH 為7～8，COD 濃度為450～650 mg/L，NH3－N 濃度為1 000～2 000 mg/L，TN，TP 濃度分別為1 500～2 500 mg/L，15～30 mg/L。以某生活污水處理廠生化處理的活性污泥作為接種污泥，接種后SBR 池污泥濃度為6 000 mg/L。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

常溫條件下運(yùn)行SBR 實(shí)驗(yàn)裝置至出水COD 和NH3－N 去除率趨于穩(wěn)定，即完成活性污泥的馴化過程。待馴化結(jié)束后，通過改變SBR 實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行方式、曝氣量、外加碳源量、實(shí)驗(yàn)用水量，分析測(cè)定不同條件下對(duì)老齡垃圾滲濾液中污染物去除效果的影響。

2.3.1 運(yùn)行方式的確定

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，曝氣量為0.5 m3/h，分別測(cè)定每小時(shí)后COD 和NH3－N 值，確定運(yùn)行方式的最佳條件。

2.3.2 曝氣量的確定

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，分別采用0.50，0.75，1.00 m3/h 曝氣量進(jìn)行處理，曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，測(cè)定出水COD 和NH3－N 值，確定最佳曝氣量。

2.3.3 外加碳源量的確定

采用0.75 m3/h 曝氣量進(jìn)行處理，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，外加碳源分別使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N 為30∶1，25∶1，20 ∶1，曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，測(cè)定出水COD和NH3－N 值，確定最佳外加碳源量。

2.3.4 試驗(yàn)用水量的確定

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，曝氣量為0.75 m3/h，pH＝7.0～8.5，進(jìn)水量為40 L（分別添加3，4，5，6 L 實(shí)驗(yàn)用水用自來水稀釋至40 L），曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，測(cè)定出水COD 和NH3－N 值，確定最佳實(shí)驗(yàn)用水量。

2.4 分析方法

水質(zhì)COD，NH3－N，TN 和TP 值采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》［14］測(cè)定；pH 值采用pHS－3Cb 型pH計(jì)測(cè)定；MLSS 值采用CJ/T 211—2005《城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法》［15］測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 運(yùn)行方式對(duì)出水水質(zhì)的影響

3.1.1 曝氣時(shí)間對(duì)出水水質(zhì)的影響

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水采用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，曝氣量為0.50 m3/h，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置處理后，每隔1 h 測(cè)定出水COD 和NH3－N 值。不同曝氣時(shí)間對(duì)COD 去除率的影響見圖2。

圖2 不同曝氣時(shí)間對(duì)COD 去除率的影響

不同曝氣時(shí)間對(duì)NH3-N 去除率的影響見圖3。

圖3 不同曝氣時(shí)間對(duì)NH3－N 去除率的影響

由圖2 和圖3 可知，曝氣6 h 內(nèi)，實(shí)驗(yàn)裝置出水COD 和NH3－N 去除率逐漸上升后趨于穩(wěn)定。曝氣4 h后，出水COD 和NH3－N 去除率開始趨于穩(wěn)定（此時(shí)COD 去除率為90.60%，NH3－N 去除率為68.30%）。當(dāng)曝氣時(shí)間大于4 h 后COD 與NH3－N 去除率增長(zhǎng)緩慢，而曝氣不足4 h 出水NH3－N 值會(huì)較高，且為避免成本增高，故選擇曝氣時(shí)間為4 h。綜上所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 處理后，物化后老齡垃圾滲濾液中COD 和NH3－N 均有較好的去除效果，能有效降解其污染物。

3.1.2 靜置時(shí)間對(duì)出水水質(zhì)的影響

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水采用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，曝氣量為0.50 m3/h，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 處理后開始靜置，每隔1 h 測(cè)定出水COD 和NH3－N 值。不同靜置時(shí)間對(duì)COD 去除率的影響見圖4。

圖4 不同靜置時(shí)間對(duì)COD 去除率的影響

不同靜置時(shí)間對(duì)NH3－N 去除率的影響見圖5。

圖5 不同靜置時(shí)間對(duì)NH3－N 去除率的影響

由圖4 和圖5 可知，靜置6 h 內(nèi)，實(shí)驗(yàn)裝置出水COD 和NH3－N 去除率先上升后穩(wěn)定。靜置4 h 后，出水COD 和NH3－N 去除率開始趨于穩(wěn)定（此時(shí)COD 去除率為12.60%，NH3－N 去除率為14.53%）。在曝氣階段，SBR 池中可生化性有機(jī)物已被消耗，轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，反硝化微生物將其還原成氮?dú)鈸]發(fā)，故出水COD 和NH3－N 去除率較低［16］。綜上所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 處理后，物化后老齡垃圾滲濾液中COD 和NH3－N 均有一定程度的去除效果，有助于出水中污染物的降解與去除。

綜上實(shí)驗(yàn)所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 處理后，物化后老齡垃圾滲濾液中COD 和NH3－N 均有較好的去除效果，能有效降解其污染物。故根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得到最佳運(yùn)行方式為曝氣4 h 靜置4 h 一個(gè)循環(huán)。

3.2 曝氣量對(duì)出水水質(zhì)的影響

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水采用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，分別采用0.50，0.75，1.00 m3/h 曝氣量，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，測(cè)定出水COD 和NH3－N 值，結(jié)果見表1。由表1 可知，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，不同曝氣量對(duì)出水NH3－N 均具有不同去除效果，其中，0.75 m3/h 曝氣量處理對(duì)出水NH3－N 的去除效率最高（去除率為86.72%）；不同曝氣量對(duì)出水COD的去除效果無顯著差異，其COD 去除率均達(dá)95.00%以上。綜上所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，曝氣量0.75 m3/h 對(duì)出水NH3－N的去除效率最高，去除率達(dá)86.72%。

表1 不同曝氣量對(duì)COD 與NH3－N 去除率的影響

3.3 外加碳源量對(duì)出水水質(zhì)的影響

采用0.75 m3/h 曝氣量進(jìn)行處理，進(jìn)水量為40 L（4 L 實(shí)驗(yàn)用水采用自來水稀釋至40 L），pH＝7.0～8.5，外加碳源分別使得進(jìn)水初始COD ∶NH3－N 為30 ∶1，25 ∶1，20∶1，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，測(cè)定出水COD 和NH3－N 值，結(jié)果見表2。由表2 可知，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，不同初始COD/NH3－N 比值對(duì)出水NH3－N 均具有不同去除效果，其中，進(jìn)水初始COD/NH3－N＝33.30 時(shí)，出水NH3－N 的去除效率最高（去除率為88.08%）；進(jìn)水初始COD/NH3－N＝25.45 時(shí)，NH3－N 去除率次之。由于進(jìn)水初始COD/NH3－N 比值越高，其污泥負(fù)荷值越高，此時(shí)活性污泥增長(zhǎng)速率和氧的利用速率均高，污泥不易凝聚沉降，與水分離較差，而且進(jìn)水初始COD/NH3－N 為33.30 與25.45 對(duì)出水NH3－N 去除率影響差異不大，為節(jié)約資源消耗，故采用初始COD/NH3－N＝25.45 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。綜上所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，采用進(jìn)水初始COD/NH3－N＝25.45 進(jìn)行處理對(duì)出水NH3－N 的去除效率較好，污泥負(fù)荷適中，更有利于活性污泥凝聚沉降。

表2 不同外加碳源量對(duì)NH3－N 去除率的影響

3.4 實(shí)驗(yàn)用水量對(duì)出水水質(zhì)的影響

通過外加碳源使得進(jìn)水初始COD∶NH3－N＝25∶1，曝氣量為0.75 m3/h，pH＝7.0～8.5，進(jìn)水量為40 L（分別添加3，4，5，6 L 實(shí)驗(yàn)用水采用自來水稀釋至40 L），經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d后，測(cè)定出水COD 和NH3－N 值，結(jié)果見表3。由表3可知，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d后，不同實(shí)驗(yàn)用水量對(duì)出水NH3－N 均具有不同去除效果，其中，實(shí)驗(yàn)用水量為4 L 時(shí)對(duì)出水NH3－N 的去除效率最高（去除率為86.85%）；不同實(shí)驗(yàn)用水量對(duì)出水COD 的去除效果無顯著差異，其COD 去除率均達(dá)95.00%以上。綜上所述，經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行1 d 后，實(shí)驗(yàn)用水量為4 L 時(shí)對(duì)出水NH3－N 的去除效率較好，更有利于老齡垃圾滲濾液中污染物的降解。

表3 不同實(shí)驗(yàn)用水量對(duì)COD 與NH3－N 去除率的影響

4 結(jié)論

（1）經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 處理后，物化后老齡垃圾滲濾液中COD 和NH3－N 均有較好的去除效果，有效降解其污染物，確定最佳運(yùn)行方式為曝氣4 h 靜置4 h 一個(gè)循環(huán)。

（2）經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行處理1 d 后，采用曝氣量0.75 m3/h 對(duì)出水NH3－N 的去除效率最高，去除率達(dá)86.72%。

（3）經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行處理1 d 后，采用初始COD/NH3－N≈25 時(shí)對(duì)出水NH3－N 的去除效率較好，污泥負(fù)荷適中，更有利于活性污泥凝聚沉降。

（4）經(jīng)SBR 實(shí)驗(yàn)裝置曝氣4 h 靜置4 h 運(yùn)行處理1 d 后，采用實(shí)驗(yàn)用水量為4 L 時(shí)對(duì)出水NH3－N的去除效率較好，更有利于老齡垃圾滲濾液中污染物的降解。