关键词：活性污泥法；垃圾渗滤液；脱氮技术
引言：随着我国人口不断增加、城市化进程加快，生活垃圾产量节节攀升，由于垃圾填埋的处理成本相对较低，有80%的垃圾都以填埋的方式处理。但是，在填埋处理过程中会产生垃圾渗滤液，主要来自于垃圾内部含水与大气降水降雪等等，需要采取新型脱氮技术，通过活性污泥法提高垃圾渗滤液的处理效果。
1垃圾渗滤液概述
1.1水质特点
垃圾渗滤液大多为黑色或者黄褐色，伴随着恶臭气味，内部含有大量有机和无机物，污染物质含量较高，且具有生物毒性，COD质量浓度高达20000mg/L，包括苯与多种衍生物，氨氮质量浓度达到2000mg/L，此类物质的处理难度较大。在渗滤液中还包括大量腐殖酸、腐殖质等有机物，虽然这些物质不具备毒性，但因数量较多，化学稳定性强，如若单纯采用活性污泥法无法达到理想的降解效果，必须引入先进的处理工艺。此外，渗滤液的水质、水量不断变化，受地域因素的影响较大，亚洲国家渗滤液中氨氮含量通常在1000mg/L左右，有时甚至可达5000mg/L，而欧美国家的浓度则相对较低。
1.2处理难点
由于垃圾渗滤液的内含丰富，处理难度较大，主要存在以下难点：
（1）有机物含量较高，且含有大量有毒物质，沿用以往单一物化工艺无法达到彻底清除的效果，应通过多样化综合处理工艺才可提高处理成效，但如何选择经济合理的处理工艺，需要相关工作者进行思考；
（2）氨氮含量较高，增加脱氮难度。我国对渗滤液中总氮的排放标准进行明确规定，在无形中增加了渗滤液处理难度。以往传统工艺中对总氮的去除效果不够明显，如何提高处理效率，严格控制总氮排放量成为又一难题；
（3）渗滤液的水质与水量变化较大，受场所、季节等因素影响，在处理工艺选择与应用方面带来较大挑战。如何才能在既定组合的情况下，将工艺最大处理能力充分发挥，成为相关工作者面临的重要难题之一[1]。
2新型脱氮技术在垃圾渗滤液处理中的应用
在以往对渗滤液中氨氮物质处理时，主要采用活性污泥法，处理效果较为理想，能够满足国家固定的排放标准。但是，在硝化过程中，渗滤液有机物的消耗量大，在很大程度上增加了反硝化难度。为了降低总氮处理投入资本，研制出以下新型脱氮技术，力求通过使用先进的脱氮技术，使渗滤液处理的经济性、有效性得到显著提升。
2.1内源反硝化技术
对于反硝化菌来说，其具有贮存内碳源特点，如若污水中不存在外碳源，则反硝化菌将借助自身的碳源实施反硝化；如若通过人为干预使上述特点得以增强，便可在不具备碳源的情况下，对渗滤液进行深度脱氮。对此，在起初渗滤液处理过程中，采用ASBR与脉冲SBR有机结合的方式，前者的浓度为8528mg/L，后者浓度为1154±50mg/L，系统出水的COD为89.61%—96.73%，总氮去除率为97.03%—98.87%，并且无需将碳源加入其中；还可采用ASBR与SBR相结合的方式，COD为6000±100mg/L，氨氮为1100±50mg/L。最终，系统COD为90%，总氮去除率超过95%。由此可见，在内源反硝化的作用下，与传统方式相比，可实现对渗滤液的深度脱氮。在SBR中采取过程控制方式，将反应中的PH曲线作为“氨谷”特征点，可精准的对硝化与反硝化的终点进行控制，渗滤液中氨氮的质量浓度为2114mg/L，出水氨氮的质量浓度不超过10mg/L，可使去除率超过99%；在短程硝化方面，可采用FA与FNA工艺进行处理，研究结果可知，当最小FA超过3.1mg/L时，系统可持续短程硝化，氮氨去除率超过99%；当最小FA低于0.6mg/L时，在过曝气情况下，可通过降低PH值的方式使FNA得以快速提升，并维持短程硝化[2]。
2.2一段式厌氧氨氧化技术
该技术属于自养脱氮技术，具有先进性特点，其主要作用在于无需碳源的帮助，且脱氮效率较高。采用SBBR技术对晚期渗滤液进行处理，结果显示，此种脱氮方式主要借助氧氨氧化的作用来实现。在SBBR硝化过程中，溶解氧可被控制在2.7mg/L上下，在氧化作用下可促进总氮去除率提升，去除率超过90%。溶解氧对厌氧氨氧化具有一定的控制作用。对此，可采用间歇曝气SBR技术，对渗滤液进行有效处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在曝气过程中，很容易出现短程的消化，在缺氧阶段出现反硝化与氧氨氧化等现象，提高总氨的去除效果，使去除率超过90%；还可采用SBR工艺进行处理，COD为1900±200mg/L，氨氮为1950±250mg/L，提高总氨的去除效果，使去除率超过92%；其中，在反硝化作用下去除15.6%，在厌氧氨氧化作用下去除77.1%。由此可见，在厌氧氨氧化技术中，开展间歇曝气，可有效减少溶解氧对氧化工艺产生的负面影响，但是应根据实际情况科学操作，以免因工艺复杂、操作混乱影响最终的脱氮效果。
2.3两段式厌氧氨氧化技术
与一段式技术相比，两段式技术更加复杂，但去除效率也随之增加。采用三级SBR系统对渗滤液进行处理，COD为2200±200mg/L，氨氮为2000±200mg/L，SBR的主要作用为短程硝化、除碳与厌氧氨氧化，可提高总氨的去除效果，使去除率超过90%；采用SBR与SBBR相结合的方式进行处理，COD与氨氮的数值相同，均为3000±100mg/L，该工艺中SBR的主要功能在于清除有机物与短程硝化，SBBR的主要功能为实现厌氧氨氧化。通过优化操作模式，总氮去除率可超过95%，出水总氮的去除率不超过20mg/L。根据研究结果可知，通过加入填料的方式，可促进脱氮效率的提升，对此，采用AO与UASB工艺相结合的方式，对渗滤液进行处理，COD为2305mg/L，氨氮为1240mg/L，提高总氨的去除效果，系统COD的去除率超过62%，总氮的去除率超过94%[3]。
3复合式SBR工艺处理垃圾渗透液试验
3.1试验装置
该试验在复合式SBR生物反应器中进行，反应器的主要材料为有机玻璃，容量为18L，内设挡板，上方放置填料，底部与空压机相连，内部安装曝气管，上方设置搅拌器，便于搅拌。将该设备与自控装置相连，可控制反应器序批式运行；通过计算泵对进水量进行计算，再设置进水时间，使进水量得到有效控制，利用电磁阀控制排水，在排水过程中，电磁阀开启，排水口自动排水。
3.2去除特性
在试验初期，将稀释后的原水注入反应器中，对水的COD进行控制，使其处于1200—1300mg/L之间，随着试验不断开展，COD的去除率随之提升，在第50天时，将ECAB反应器出水加入其中，当作SBR的进水，也就是将两个反应器串联起来，使去除率得到显著降低，这是由于进水COD数值不断提升，从原本的1300mg/L上升到5000mg/L，冲击负荷增加，致使系统出现非丝状菌膨胀，再经过半月驯化后，COD去除率陆续稳定，最终超过85%。在试验后期，水质可生化性能减弱，BOD与COD的比值从原本的0.6降低到0.2，使去除率再次降低。在本次试验中，系统容积负荷量为2.16kgCOD/m3·d，出水COD约为500mg/L，去除率达到87%。由此可见，此种脱氮技术拥有良好的渗滤液处理效果。究其原因，主要体现在两个方面，一是试验所采用的渗滤液为早期，液体可生化性能良好；二是填料上存在生物膜，且微生物的停留时间较长，使消化率增加，有效降低渗滤液中氨对微生物产生的抑制作用，使该技术对垃圾渗滤液中有机物的处理效果得到显著提升。
3.3总氮去除效果
在试验的前110d里，COD与NH3-N（C/N）的比值为5.2，经过一段时间的驯化后，总氮去除率始终超过70%，这说明在该条件下，总氮去除效果较为理想，特别是在第55—81d时，去除率为75.2%—79.2%，究其原因，在反硝化脱氮的基础上，微生物代谢增加，使部分氮被消解。在试验后期，脱氮效果逐渐减弱，总氮去除率降低到56%，这是由于垃圾渗滤液的水质发生改变，C与N的比值由原本的5.2降低到2.0，液体中的碳源不足，且利用率较低，极大抑制了反硝化菌活性，使TN去除率逐渐降低。从理论层面来看，通常情况下，进水COD与TN的比值达到3时，便可使反硝化对碳源的需求得以满足。对于该系统来说，影响脱氮效果的关键因素为C/N，由试验结果可知：
当进水COD为1046—3856mg/L之间时，未将PELIA生物填料加入反应器中的出水COD为226—628mg/L，加入填料后出水COD为182—322mg/L，反应器对COD的去除率为71.6%—83.9%，生物膜降解的去除率为3.3%—10.2%。当进水C/N的数值不断提升时，反硝化程度也不断提升，出水中NOX-—N降低时，总氮的去除率随之提升。由此可见，在条件符合的状态下，渗滤液中应保持足够的碳源，才可使反硝化的效果达到最佳状态[4]。
结论：综上所述，随着垃圾数量的不断增加，渗滤液处理问题日益严峻，新型脱氮技术与活性污泥工艺的结合具有诸多优势，将成为未来渗滤液处理的发展趋势。对此，应从大量实践中不断总结经验，促进工艺设计和优化，使脱氮效率得到显著提升。
参考文献：
[1]王凯,武道吉,彭永臻.垃圾渗滤液处理工艺研究及应用现状浅析[J].北京工业大学学报,2018(89):23.
[2]祝雷.膜法处理垃圾渗滤液新技术试验研究[J].环境保护科学,2018(03):42-45.
[3]方兵.磁加载强化活性污泥法处理城市垃圾渗滤液的研究[D].安徽工业大学,2019.
[4]贾寅卯.垃圾渗滤液生化处理—膜过滤综合处理工艺研究[D]，天津大学，2017.
论文作者:白光普
论文发表刊物:《城镇建设》2020年 1期
论文发表时间:2020/3/17
标签：碳源论文; 垃圾论文; 技术论文; 脱氮论文; 效果论文; 工艺论文; 污泥论文; 《城镇建设》2020年 1期论文;