摘要：介紹了同時(shí)硝化/反硝化(SND)生物脫氮技術(shù)在江蘇省吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液處理中的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用情況。研究結(jié)果表明：同時(shí)好氧硝化/反硝化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補(bǔ)，使得反應(yīng)pH控制變得簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)；在第一曝氣池中的溶解氧濃度在1～2mg/L、第二曝氣池中溶解氧濃度維持在 3～4mg/L時(shí)，出水氨氮濃度可以保持在<5mg/L的水平，去除率達(dá)99%。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；好氧；硝化；反硝化

1引言

據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)已經(jīng)有垃圾填埋場(chǎng)幾百座，但垃圾滲濾液都未能有效處理和實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，在不同程度上存在處理系統(tǒng)不完善或處理方法缺乏可靠技術(shù)保證。造成這種情況的主要原因有對(duì)垃圾滲濾液的水質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，僅將該類廢水于歸為高濃度有機(jī)廢水，對(duì)垃圾滲濾液很高的NH3-N含量(常高達(dá)1000mg/L)，很低的有機(jī)物和NH3-N含量(比值C/N＝2～4)等問題，未引起足夠重視。反映在滲濾液處理技術(shù)上多為一般技術(shù)的簡(jiǎn)單串聯(lián)應(yīng)用，目的也主要是針對(duì)有機(jī)物。雖然處理費(fèi)用高昂，但最終對(duì)較高濃度的NH3-N處理不當(dāng)，處理出水NH2-N難以達(dá)到國(guó)家垃圾滲濾液水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于某些環(huán)境敏感地區(qū)更高的排放要求 (如江蘇省蘇州地區(qū)要求達(dá)到一級(jí)排放，NH3-N＜15mg/L)則更難。

國(guó)內(nèi)外用于這類高氨氮高有機(jī)廢水的處理技術(shù)主要有兩類：一類是傳統(tǒng)的缺氧/好氧工藝(A/O)；另一類是在曝氣池內(nèi)加填料，造成生物膜內(nèi)外不同的缺氧和好氧兩種微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)同時(shí)硝化/反硝化(SND)。

好氧反硝化近來(lái)可見一些文獻(xiàn)報(bào)道，其原理尚不完全清楚。工藝上實(shí)現(xiàn)單純完全好氧狀態(tài)下的SND，可應(yīng)用于普通曝氣池而無(wú)需添加填料。由于硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補(bǔ)，使得反應(yīng)pH控制變得簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)；而曝氣段存在異氧的反硝化菌，可以承受更高有機(jī)負(fù)荷和獲得更高的CODcr去除率，因而脫氮工藝可以變得簡(jiǎn)單，脫氮效率更高。

好氧硝化/反硝化在實(shí)際工程實(shí)踐中的應(yīng)用尚未見報(bào)道。該項(xiàng)目在前期好氧硝化/反硝化實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，在江蘇省吳江市垃圾滲濾液處理的工程實(shí)踐中現(xiàn)實(shí)了好氧硝化/反硝化(SND)生物脫氮。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1垃圾滲濾液的水質(zhì)水量

垃圾滲濾液的水質(zhì)水量如表1所示。

表1垃圾滲濾液的水質(zhì)水量情況

2.2實(shí)驗(yàn)裝置

該實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2003年9月5日～12月20日；實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及裝置為吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液生物處理裝置，工藝流程見圖1。

圖1吳江市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液生物原處理裝置工藝流程

原設(shè)計(jì)的生物處理流程為A2/O+接觸氧化流程，為1個(gè)厭氧池、1個(gè)兼氧池和1個(gè)推流式曝氣池之后串聯(lián)1個(gè)接觸氧化池。在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，僅運(yùn)行生物處理部分，將兼氧池作為第1曝氣池(1～2mg/L DO)，推流式曝氣池作為第2曝氣池(3～4mg/L DO)。

2.3污泥的培訓(xùn)與馴化

污泥的培養(yǎng)與馴化在第1曝氣池和第2曝氣池進(jìn)行，保持池中液位低于第2曝氣池溢流堰。在合適的碳氮磷比例下，加入一定量的滲濾液，利用河水進(jìn)行適當(dāng)稀釋，控制池中CODcr在1000mg/L左右，添加脫水污泥并持續(xù)曝氣，待CODcr降到300～400mg/L時(shí)，停曝沉降，排部分上清液，再補(bǔ)充垃圾滲濾液、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使CODcr重新回到8000～1000mg/L的濃度，再曝氣，如此重復(fù)以增加污泥的數(shù)量和增強(qiáng)污泥活性。

經(jīng)過(guò)大約2周的馴化后，SVI為15%，MISS為6.2～6.3g/L，污泥呈棕色絮狀，活性較好。垃圾滲濾液的CODcr在1d內(nèi)可以由稀釋后的1000mg/L降到 350mg/L，氨氮降至未檢出，出水中NO2-N和NO3-N的濃度均維持較為恒定的數(shù)值，說(shuō)明活性污泥在有較高的CODcr去除率的同時(shí)已經(jīng)具有好氧硝化/反硝化作用，可以認(rèn)為污泥馴化完成。

2.4逐步提高入水負(fù)荷至滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

連續(xù)進(jìn)水，但流量應(yīng)逐步提高至滿負(fù)荷。其間通過(guò)添加磷鹽來(lái)維持廢水的營(yíng)養(yǎng)成分的比例，同時(shí)通過(guò)補(bǔ)充葡糖來(lái)恢復(fù)接觸氧化池中微生物的活性。此過(guò)程分3個(gè)階段進(jìn)行。
第 1階段滲濾液的流量基本控制在0.4～0.6m3/h。在此階段中，滲濾液CODcr的去除情況見圖2。滲濾液進(jìn)水的CODcr基本保持在2500mg /L左右，二沉池出口的CODcr基本上維持在500mg/L左右。16d的穩(wěn)定運(yùn)行表明：微生物已經(jīng)可以穩(wěn)定去除滲濾液中的CODcr。在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)二沉池出水CODcr超過(guò)500mg/L后，在運(yùn)行156h后開動(dòng)了電解裝置，運(yùn)行結(jié)果表明，電解對(duì)CODcr的去除量很少，對(duì)降低二沉池出水 CODcr沒有明顯效果。

圖2流量為0.4～0.6m3/h時(shí)的CODcr去除情況

滲濾液氮氮的去除情況示見于圖3。由圖3可以看出，二沉池出口的氨氮和亞硝基氮始終維持在很低的水平。在開始連續(xù)運(yùn)行的初期，二沉池出口氨氮濃度有一個(gè)急劇下降的趨勢(shì)，主要是由于在污泥馴化階段未進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，二沉池中的水為原來(lái)積存的水，連續(xù)運(yùn)行后，其氨氮被從第2曝氣池中出來(lái)的水稀釋�？疾爝\(yùn)行初期第 2曝氣池出水的氨氮濃度，可以知道，其濃度幾乎為零。這表明，污泥中已經(jīng)存在硝化菌，且已經(jīng)適于處理滲濾液中的氨氮。

圖3流量為0.4～0.6m3/h時(shí)的氨氮去除情況

從圖3還可以看出，第2曝氣池出口的硝基氮也維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。減小缺氧池中的曝氣量，有利于硝基氮的去除。但由于缺氧池中的攪拌功率不夠，在減小曝氣量后，污泥不能保持很好的懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致缺氧池中的污泥向第2曝氣池的溢流量下降，第2曝氣池中的污泥濃度下降。為了保證CODcr的去除效果，缺氧池中的曝氣量又調(diào)回原來(lái)狀態(tài)。

第2階段滲濾液的流量基本控制在1.0m3/h，其間通過(guò)添加磷鹽來(lái)維持廢水的營(yíng)養(yǎng)成分的比例，同時(shí)通過(guò)補(bǔ)充葡糖作為碳源保證反硝化作用。

由于天氣逐漸變冷且雨水較少，滲濾液的產(chǎn)生量減少，濃度有所上升，基本上維持在3000mg/L左右。從這一段時(shí)間的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，二沉池出口的CODcr逐漸上升至1000mg/L，之后基本穩(wěn)定在1000mg幾左右見圖4。

圖4流量為1.0m3/h時(shí)的CODcr去除情況

滲濾液氨氮的去除情況見圖5。從圖5可以看出，二沉池出口的氨氮和亞硝基氮在運(yùn)行后期維持在很低的水平。在開始連續(xù)運(yùn)行的初期，二沉池出口氨氮濃度有一個(gè)逐漸上升、再下降的趨勢(shì)，主要是由于停電導(dǎo)致壓縮機(jī)停止工作，水中的溶解氧下降，導(dǎo)致硝化作用降低，反硝化作用增強(qiáng)。從圖5可以看出這種作用非常明顯。亞硝基氮的濃度變化也主要是由于溶解氧的變化而引起的。這一現(xiàn)象再次表明，污泥中已經(jīng)存在硝化菌和反硝化菌，且已經(jīng)適于處理滲濾液中的氨氮。

圖5流量為1.0m3/h時(shí)的氨氮去除情況

第3階段滲濾液的流量基本控制在1.5m3/h，其間通過(guò)添加磷鹽來(lái)維持廢水的營(yíng)養(yǎng)成分的比例，同時(shí)通過(guò)補(bǔ)充葡糖作為碳源保證反硝化作用。

圖6顯示了在流量控制在1.5m3/h時(shí)二沉池和接觸氧化池出水CODcr的情況，可以看出：出水CODcr基本維持在1000mg/L左右，基本能夠穩(wěn)定去除垃圾滲濾液中的CODcr。

圖6流量為1.5m3/h時(shí)二沉池出口的CODcr含量

圖7顯示了二沉池出水中的氨氮、硝基氮和亞硝基氮的濃度變化情況。從圖上可以看出，出水中的氨氮、亞硝基氮的濃度均處于很低的水平，硝基氮?jiǎng)t在200mg/L上下波動(dòng)，其濃度主要受水中溶解氧濃度的影響。因此，控制生物處理裝置中的曝氣量是十分重要的。

3影響垃圾滲濾液SND生物脫氮的因素

3.1DO

該研究中，同時(shí)好氧硝化/反硝化是在溶解氧＞2mg/L的條件下進(jìn)行的。溶解氧的濃度對(duì)滲濾液中氨氮的去除有顯著地影響。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)溶解氧的濃度較大時(shí)，氨氮濃度會(huì)保持較低的水平，但硝基氮的濃度較高；當(dāng)溶解氧的濃度較小時(shí)，氨氮濃度會(huì)顯著上升，但硝基氮的濃度較低。

圖7流量為1.5m3/h時(shí)的氨氮去除情況

3.2營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)-有機(jī)物

在曝氣生物處理后，廢水的氨氮幾乎全部轉(zhuǎn)化為硝基氮，CODcr尚有1000mg/L未被去除。廢水再經(jīng)接觸氧化處理，硝基氮和CODcr仍然未被去除，表明廢水中的有機(jī)物均為難降解有機(jī)物。然而，在硝基氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程中，需要有機(jī)物作為電子受體。為了降低出水中硝基氮的濃度，需要向接觸氧化池中添加葡萄糖或玉米水等容易降解的有機(jī)物。實(shí)驗(yàn)研究表明，添加葡萄糖后，出水中的硝基氮的濃度確實(shí)得到降低。

4結(jié)論

(1)在實(shí)際工程上實(shí)現(xiàn)了同步硝化/反硝化(SND)，硝化耗堿和反硝化產(chǎn)堿互補(bǔ)，使得反應(yīng)pH控制變得簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)(在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需控制pH)。

(2)在生物曝氣處理中，應(yīng)合理控制曝氣量，控制廢水中的溶解氧在2mg/L以上，以保證氨氮的去除效率。

(3)在接觸氧化處理時(shí)，可向水中添加部分葡萄糖或玉米水，降低出水中的硝基氮濃度；或者對(duì)曝氣出水進(jìn)行氧化處理，提高有機(jī)物的生物降解性，再經(jīng)過(guò)接觸氧化降低出水中的硝基氮濃度。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”