摘要：礦化垃圾含有大量的高活性微生物種群，具有高效處理滲濾液的能力。2004年9月以礦化垃圾反應(yīng)床為主體的規(guī)模為70m3/d的滲濾液處理系統(tǒng)在山東省即墨市垃圾填埋場(chǎng)正式運(yùn)行，其出水COD濃度可達(dá)到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，BOD5、NH3-N、TP、SS和大腸桿菌等指標(biāo)均達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用約為3元/m3。

關(guān)鍵詞：礦化垃圾反應(yīng)床；滲濾液；工程應(yīng)用

1礦化垃圾反應(yīng)床

城市生活垃圾經(jīng)過8年以上的填埋，在物理、化學(xué)和生物的作用下發(fā)生了改變，由散發(fā)出惡臭氣體的原生垃圾慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心嗤翚馕兜年惛�，稱之為“礦化垃圾”。在礦化垃圾里大部分可降解有機(jī)物已被去除，形成一些具有吸附和絡(luò)合能力的腐殖質(zhì)類物質(zhì)，并留下了很多微小的孔道，這些微孔適合微生物的附著生長(zhǎng)。與此同時(shí)，在厭氧、缺氧或微氧的條件下，經(jīng)過含有重金屬、高濃度鹽類、高濃度氨氮和其他有毒有害物質(zhì)的滲濾液沖刷或浸泡，生長(zhǎng)于垃圾中的微生物經(jīng)過馴化、選擇和變異等作用，逐漸形成一個(gè)適應(yīng)于這種環(huán)境的微生物群體。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)生物處理法中的微生物種群，礦化垃圾中的微生物種群對(duì)滲濾液具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和處理能力。礦化垃圾反應(yīng)床就是利用礦化垃圾本身的吸附和絡(luò)合性能，以及其中的微生物來處理滲濾液的。

2工程應(yīng)用

2.1工程概述

山東省即墨市靈山固體廢棄物綜合處理場(chǎng)一期工程于2003年5月4日建成投產(chǎn)，生活垃圾平均處理量為250t/d，平均滲濾液產(chǎn)生量為60m3/d。采用以礦化垃圾反應(yīng)床為主體的處理工藝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為70m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水COD濃度為12000mg/L、BOD5濃度為3000mg/L、SS濃度為 500mg/L、NH3-N濃度為1000mg/L；設(shè)計(jì)出水按《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889—1997)中滲濾液排放控制項(xiàng)目及其限值的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即COD濃度≤300mg/L、BOD5濃度≤150mg/L、SS濃度≤200mg/L、NH3-N≤25mg/L、大腸菌值為 10-1～10-2。

2.2工藝流程

滲濾液處理工程的核心為3個(gè)礦化垃圾反應(yīng)床，在一級(jí)礦化垃圾反應(yīng)床前設(shè)有調(diào)節(jié)池和厭氧池，對(duì)應(yīng)的每一級(jí)反應(yīng)床之后建有一座集水池。其工藝流程如圖1所示。

2.3構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)

①調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，其尺寸為B×L×H=35m×110m×3.5m，有效容積為13000m3，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為60d(按遠(yuǎn)期滲濾液量為210m3/d設(shè)計(jì))，為半地下式結(jié)構(gòu)，塊石漿砌，內(nèi)襯2mm厚的HDPE膜。為了防止降水的進(jìn)入，以及使部分滲濾液能夠厭氧酸化，在其頂部覆蓋了 HDPE膜。

②厭氧池

厭氧池主要利用了滲濾液本身帶有的微生物進(jìn)行厭氧處理，并具有調(diào)節(jié)水量的作用。其尺寸為 B×L×H=20m×35m×4.5m，有效容積為3000m3，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為50d，為半地下式結(jié)構(gòu)，首先用開挖出來的泥土筑堤，再在其內(nèi)壁用片石漿砌，并在上面襯2mm厚的HDPE膜，池頂部覆蓋HDPE膜。

③礦化垃圾反應(yīng)床

礦化垃圾反應(yīng)床是整個(gè)滲濾液處理系統(tǒng)的核心。有機(jī)物的降解、氮和磷的去除主要在3個(gè)反應(yīng)床內(nèi)發(fā)生。反應(yīng)床均為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，上部設(shè)有大阻力布水裝置，下部采用穿孔HDPE管作為收集管。3個(gè)反應(yīng)床的總有效容積為6000m3，一級(jí)和二級(jí)反應(yīng)床的尺寸均為B×L×H=20m×40m×4m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為25d；三級(jí)反應(yīng)床的尺寸為 B×L×H=25m×35m×4m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為30d。反應(yīng)床進(jìn)水采用間歇式，每天布水8次(白天6次，晚上2次)，每次布水10～15min，單純水力負(fù)荷為80～90L/(m2•d)。

④集水池

集水池的主要作用是調(diào)節(jié)各個(gè)反應(yīng)床之間的水量平衡，并通過觀察池子的水位和檢測(cè)池內(nèi)水質(zhì)來了解礦化垃圾反應(yīng)床的運(yùn)行狀況。采用敞開式結(jié)構(gòu)，塊石漿砌，內(nèi)襯2mm厚的HDPE膜。一級(jí)和二級(jí)集水池的尺寸均為 B×L×H=12m×12m×5m，三級(jí)集水池尺寸為B×L×H=8m×24m×5m。

⑤設(shè)備與裝置

整個(gè)處理系統(tǒng)設(shè)有揚(yáng)程 H=350kPa、流量Q=70m3/h的潛水泵3臺(tái)，分別放在厭氧池、一級(jí)和二級(jí)集水池內(nèi)，各自向一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)礦化垃圾反應(yīng)床的大阻力布水裝置供水。另設(shè)1臺(tái)揚(yáng)程H=100kPa、流量Q=80m3/h的潛水泵，用于把調(diào)節(jié)池的滲濾液泵至厭氧池。所有潛水泵的開啟均由帶有水位控制和時(shí)間控制的配電系統(tǒng)來控制。

2.4運(yùn)行結(jié)果和討論

2.4.1運(yùn)行結(jié)果

該工程自2004年9月運(yùn)行以來，除布水裝置偶爾出現(xiàn)小故障以外，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，出水被用作場(chǎng)內(nèi)洗車、道路噴灑、綠化、養(yǎng)魚、填埋作業(yè)防塵灑水和蚊蠅打藥用水等。運(yùn)行期間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了多次水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)的主要指標(biāo)有COD、BOD5、NH3-N、TP、pH、SS和大腸桿菌。

系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度范圍為 8500～12000mg/L，出水COD濃度范圍為170～800mg/L，去除率>95%。在大部分時(shí)間里出水COD濃度<300mg /L(滿足國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn))，在少部分時(shí)間里出現(xiàn)出水COD濃度>300mg/L的情況，通過附加物理化學(xué)處理可使出水COD濃度<300mg/L。分析表明，出現(xiàn)出水COD濃度>300mg/L的主要原因是布水系統(tǒng)出現(xiàn)故障而未能及時(shí)維修，布水不均勻則使進(jìn)水工況發(fā)生了比較大的變化。當(dāng)修復(fù)好布水系統(tǒng)后，出水水質(zhì)恢復(fù)正常。

該系統(tǒng)對(duì)BOD5、NH3-N、TP的處理效果一直是比較穩(wěn)定的,出水BOD5、NH3-N和TP均滿足國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)進(jìn)水BOD5的平均濃度為810mg/L時(shí)，出水BOD5的平均濃度為11mg /L，平均去除率為98.6%。另外，從系統(tǒng)對(duì)NH3-N和TP的去除情況看，當(dāng)進(jìn)水NH3-N、TP的平均濃度分別為940mg/L和7.53mg/L 時(shí)，出水平均濃度分別為5.4mg/L和0.07mg/L，平均去除率為99.4%和99.1%。另外，三級(jí)礦化垃圾反應(yīng)床出水的pH、SS和大腸桿菌3 項(xiàng)指標(biāo)也都滿足了一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2討論

礦化垃圾反應(yīng)床作為一種新型的滲濾液處理工藝，能夠高效地去除各種污染物質(zhì)。其主要工作原理是：

①由于礦化垃圾有大量微小的孔道，比表面積大，具有很強(qiáng)的吸附和離子交換性能，懸浮物質(zhì)和大腸桿菌就是通過吸附和過濾截留而被去除的。

②有機(jī)污染物首先是在礦化垃圾的物理吸附和生物吸附的共同作用下被截留下來，最后被存在于礦化垃圾里的高活性微生物所降解。

③ 含氮物質(zhì)在調(diào)節(jié)池和厭氧池里被轉(zhuǎn)化分解為氨。由于大阻力配水系統(tǒng)所噴出的水霧非常細(xì)小，因此在第一級(jí)礦化垃圾反應(yīng)床布水期間大部分的氨被空氣所吹脫，余下的氨同樣有部分在第二和第三級(jí)被吹脫掉，連續(xù)的三次吹脫總共可以去除80%以上的氨。由于礦化垃圾反應(yīng)床的上部與大氣接觸為好氧狀態(tài)，中間為兼氧，底部為厭氧，因此剩余未被吹脫的氨是在硝化和反硝化的作用下得到去除的。

④由于滲濾液里磷的本底容量比較低，在礦化垃圾的物理化學(xué)吸附以及微生物利用下可以得到去除。

3結(jié)論

從實(shí)際工程的建設(shè)和運(yùn)行情況來看，以礦化垃圾反應(yīng)床為主體的滲濾液處理工藝具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

①工藝流程簡(jiǎn)單，無重大設(shè)備需要維護(hù)，不需要固液分離裝置，運(yùn)行管理方便。反應(yīng)床運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷，對(duì)滲濾液COD、BOD5、NH3-N和TP去除效果顯著。

② 該工藝所用的礦化垃圾分選來自原有垃圾堆場(chǎng)的陳垃圾，開挖和分選每噸礦化垃圾的費(fèi)用約為50元；工程總投資約為120萬元。系統(tǒng)運(yùn)行管理編制為2人(負(fù)責(zé)日常巡視和反應(yīng)床表面的翻松)；運(yùn)行中不需要投加任何藥劑；除4臺(tái)潛水泵外，無其他電耗大的設(shè)備，包括工人工資福利待遇在內(nèi)的運(yùn)行成本約為3元/m3。

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