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摘要：在参考国内外垃圾渗滤液的处理方案后，选择厌氧预处理+SBR工艺作为处理方案，通过实验对该废水处理的情况来看，该工艺较好地适应了垃圾渗滤液的处理特点，能达到比较良好的效果。
关键词：垃圾渗滤液；活性污泥法；SBR
渗滤液是液体在垃圾填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水，由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理、化学以及生物因素等，渗滤液的水质在一个比较大的范围内变动。一般说来，其PH值在4～ 9之间，COD在2000～ 62000mg/L的范围内，BOD5 在60～45000mg/L，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致，由此可见垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。
1、垃圾渗滤液的水质情况及水质分析
1.1渗滤液的水质情况
城市垃圾渗滤液的成分与当地居民的生活习惯、民俗等社会因素也有一定的关系，不同地域的垃圾渗滤液的成分各不相同。
1.2水质分析
从渗滤液的水质情况来看，绝大部分种类的渗滤液的BOD5/COD值大于0.3，属于可生化降解的有机废水。垃圾渗滤液的三大因素（有机物、氨氮、重金属离子浓度比较高）制約了微生物对其的处理。高浓度有机物经过厌氧水解产生挥发性脂肪酸，可能导致反应器内PH值下降到4～ 5以下。使微生物的酶体系失活，活性丧失。高浓度氨氮对微生物也是有毒性的，常规的微生物对氨氮的50%IC值为50mg/L左右。但是微生物经过驯化可以忍受较高浓度的氨氮而不失活，适当浓度的氨氮可以作为微生物的营养源。高浓度的重金属离子可以使微生物蛋白质凝结，使微生物的代谢停止。对垃圾渗滤液的处理工艺的设计主要是基于这三者的具体情况来考虑的。原水+ 淀粉溶液+ 营养组分+ 水的方式向反应器供水，最初垃圾渗滤液原水量在进水中的比重较小，约10%，辅以淀粉等有机养料促进细菌适应垃圾渗滤液的水质情况。由于废水中添加了部分高浓度的垃圾渗滤液，反应器内的微生物迅速陷于失活状态，水色带有较明显的黄褐色。当SBR反应器沉淀后的上清液的有机物浓度较低，COD去除率达到75～ 80%以上时，给反应器内的微生物进水，提供有机养料，有机物去除率稳定一段时间后，将垃圾渗滤液的比重提高5%，这样逐步提高垃圾渗滤液在进水中的比重，培养适应高浓度有机物和氨氮、重金属离子浓度的微生物。到12月初，反应器内微生物长势良好，在曝气8H，厌氧搅拌4H的运行工艺条件下，反应器的进、出水水质如下：典型工艺流程为渗滤液→调节池→水解酸化池→SBR反应池→加CaO调pH→混凝沉淀池→出水，SBR池出水加CaO调节pH后进行混凝沉淀处理。水解、酸化过程可使渗滤液中某些难以好氧降解的有机物在水解菌的作用下进行不同程度的降解。另外，水解酸化池还可避免厌氧过程中产生过多的NH3-N，加重后续生化处理的负担。SBR反应器广泛运用于中小水量的难降解有机物的处理。污水中有机污染物的去除主要是一个微生物生长的过程，微生物对养料、溶解氧、温度、PH值等有具体的要求，一旦偏离了这个范围，微生物的活性就会受到限制，生长停止，污水处理效果不好。SBR反应器是在常温、PH7。0以上的环境中下运行的，与实际情况比较符合，水中PH值低于6。5时，大多数微生物的活性比较低，所以将SBR反应器的酸碱性调到中性偏碱性。氨氮在厌氧罐内的降解效果不大，它主要依靠好氧生物工艺中的硝化细菌氧化为硝酸盐。在SBR反应器的操作工序的设置上，可以根据不同的有机物浓度和毒物的浓度选择不同的操作工序。如进水期区分为曝气进水和厌氧搅拌进水也即非限制曝气和限制曝气方式，还有半限制曝气方式，垃圾渗滤液一般属于有机物浓度和毒性物质较多的有机废水，可采用非限制曝气方式，再根据实际运行中的去除效果，调整曝气和搅拌工序的时间，在该实验中，以曝气8小时、厌氧搅拌4小时循环操作，出水CODCR、BOD5的水质能达到国家规定的排放标准。
1.3 SBR法短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化是当前生物脱氮研究领域内的新技术，关键是控制生化脱氮中硝化为亚硝酸型硝化，在反硝化中不经历传统的NO3-阶段，从而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量，大大降低了运行费用，节省碳源。处理垃圾渗滤液形成短程硝化反硝化的条件有很多，其中温度、pH、游离氨FA、溶解氧、污泥龄等。较高FA是导致NO2--N累积的主要原因，而DO是重要的促进因素，在一定游离氨的范围内，通过调整溶解氧可以促进短程硝化和全程硝化之间的相互转化。此外，ALR、pH、碱度、温度通过直接或间接的影响游离氨的浓度，从而影响NO2--N累积率。污泥浓度也是实现短程硝化的重要因素，由于污泥絮体内存在FA梯度，较高的污泥浓度能减弱减弱FA对其的抑制作用。
1.4 同步硝化反硝化生物脱氮技术
同步硝化反硝化（SND）工艺和传统生物脱氮工艺相比具有节省反应器体积、缩短反应时间和不需要酸碱中和等优点，适合低COD/NH4+-N的垃圾渗滤液的脱氮处理。利用SND工艺，通过控制供氧量和调控营养配比，使垃圾渗滤液的高浓度氨氮经过NO2-途径同步硝化反硝化，达到高效、经济的除氮效果。在对深圳市下坪垃圾渗滤液进行试验和试运行当中，证实了SBR反应器中存在同步硝化反硝化反应。
1.5 氨氧化生物脱氮技术
厌氧氨氧化是在厌氧条件下，自养的厌氧氨氧化细菌以NH3为电子供体，以NO2-和NO3-为电子受体将NH3-N与NOx--N转化为N2等气态物质的过程。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化具有不需要氧气，不需要外加碳源，生物产量低，因而污泥量低等优点。SBR反应器自身的运行特点决定了其具有持留微生物能力强，可有效减少污泥流失，因此有利于世代期长的微生物生长。Dongene等人利用SHARON-Anammox工艺处理高氨氮浓度（1000～1500mg·L-1）废水，经过两年连续运行，SBR反应器中超过80%的NH4+-N转化为氮气。Siegrist等人利用SBR处理高氨氮浓度的垃圾渗滤液，获得了较高的氨氮去除率，并分析了氨氮去除的可能机理，得出垃圾渗滤液中的氨氮有高达70%通过厌氧氨氧化途径去除。
1.6 CANON工艺
CANON工艺原理是在亚硝酸盐和氨氮同时存在的条件下，通过控制溶解氧，利用自养型的ANAMMOX细菌将氨和亚硝酸盐同时去除，产物为氮气，另外还伴随产生少量硝酸盐。由于参与反应的微生物属于自养型微生物，因此CANON工艺不需要碳源。另外由于CANON工艺只需要硝化50%的氨氮，硝化步骤只需要控制到亚硝化阶段，因此可以节约碱度50%。CANON工艺在限氧条件下进行，因此可以节约供氧量，理论上可节约供氧62.5%。深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂通过一年多的运行，发现溶解氧控制在1mg·L-1左右，进水氨氮<800mg·L-1，氨氮负荷<0.46kgNH+4-N·m-3·d的条件下，可以利用SBR反应器实现CANON工艺，氨氮的去除率>95%，总氮的去除率>90%。
小结
目前关于垃圾渗滤液的处理研究在实际中应用并取得实效的工艺并不常见，本课题组针对垃圾渗滤液中高负荷的有机物、氨氮和重金属离子，采用有很强的抗冲击负荷、高有机负荷的活性污泥法工艺——SBR工艺作为有机污染物生物处理的主要工艺，并通过在实验室里进行渗滤液的处理实验获得良好的出水效果，可以说明采用该工艺治理垃圾渗滤液在技术上是可行的。
关键词：垃圾渗滤液；活性污泥法；SBR
渗滤液是液体在垃圾填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水，由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理、化学以及生物因素等，渗滤液的水质在一个比较大的范围内变动。一般说来，其PH值在4～ 9之间，COD在2000～ 62000mg/L的范围内，BOD5 在60～45000mg/L，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致，由此可见垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。
1、垃圾渗滤液的水质情况及水质分析
1.1渗滤液的水质情况
城市垃圾渗滤液的成分与当地居民的生活习惯、民俗等社会因素也有一定的关系，不同地域的垃圾渗滤液的成分各不相同。
1.2水质分析
从渗滤液的水质情况来看，绝大部分种类的渗滤液的BOD5/COD值大于0.3，属于可生化降解的有机废水。垃圾渗滤液的三大因素（有机物、氨氮、重金属离子浓度比较高）制約了微生物对其的处理。高浓度有机物经过厌氧水解产生挥发性脂肪酸，可能导致反应器内PH值下降到4～ 5以下。使微生物的酶体系失活，活性丧失。高浓度氨氮对微生物也是有毒性的，常规的微生物对氨氮的50%IC值为50mg/L左右。但是微生物经过驯化可以忍受较高浓度的氨氮而不失活，适当浓度的氨氮可以作为微生物的营养源。高浓度的重金属离子可以使微生物蛋白质凝结，使微生物的代谢停止。对垃圾渗滤液的处理工艺的设计主要是基于这三者的具体情况来考虑的。原水+ 淀粉溶液+ 营养组分+ 水的方式向反应器供水，最初垃圾渗滤液原水量在进水中的比重较小，约10%，辅以淀粉等有机养料促进细菌适应垃圾渗滤液的水质情况。由于废水中添加了部分高浓度的垃圾渗滤液，反应器内的微生物迅速陷于失活状态，水色带有较明显的黄褐色。当SBR反应器沉淀后的上清液的有机物浓度较低，COD去除率达到75～ 80%以上时，给反应器内的微生物进水，提供有机养料，有机物去除率稳定一段时间后，将垃圾渗滤液的比重提高5%，这样逐步提高垃圾渗滤液在进水中的比重，培养适应高浓度有机物和氨氮、重金属离子浓度的微生物。到12月初，反应器内微生物长势良好，在曝气8H，厌氧搅拌4H的运行工艺条件下，反应器的进、出水水质如下：典型工艺流程为渗滤液→调节池→水解酸化池→SBR反应池→加CaO调pH→混凝沉淀池→出水，SBR池出水加CaO调节pH后进行混凝沉淀处理。水解、酸化过程可使渗滤液中某些难以好氧降解的有机物在水解菌的作用下进行不同程度的降解。另外，水解酸化池还可避免厌氧过程中产生过多的NH3-N，加重后续生化处理的负担。SBR反应器广泛运用于中小水量的难降解有机物的处理。污水中有机污染物的去除主要是一个微生物生长的过程，微生物对养料、溶解氧、温度、PH值等有具体的要求，一旦偏离了这个范围，微生物的活性就会受到限制，生长停止，污水处理效果不好。SBR反应器是在常温、PH7。0以上的环境中下运行的，与实际情况比较符合，水中PH值低于6。5时，大多数微生物的活性比较低，所以将SBR反应器的酸碱性调到中性偏碱性。氨氮在厌氧罐内的降解效果不大，它主要依靠好氧生物工艺中的硝化细菌氧化为硝酸盐。在SBR反应器的操作工序的设置上，可以根据不同的有机物浓度和毒物的浓度选择不同的操作工序。如进水期区分为曝气进水和厌氧搅拌进水也即非限制曝气和限制曝气方式，还有半限制曝气方式，垃圾渗滤液一般属于有机物浓度和毒性物质较多的有机废水，可采用非限制曝气方式，再根据实际运行中的去除效果，调整曝气和搅拌工序的时间，在该实验中，以曝气8小时、厌氧搅拌4小时循环操作，出水CODCR、BOD5的水质能达到国家规定的排放标准。
1.3 SBR法短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化是当前生物脱氮研究领域内的新技术，关键是控制生化脱氮中硝化为亚硝酸型硝化，在反硝化中不经历传统的NO3-阶段，从而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量，大大降低了运行费用，节省碳源。处理垃圾渗滤液形成短程硝化反硝化的条件有很多，其中温度、pH、游离氨FA、溶解氧、污泥龄等。较高FA是导致NO2--N累积的主要原因，而DO是重要的促进因素，在一定游离氨的范围内，通过调整溶解氧可以促进短程硝化和全程硝化之间的相互转化。此外，ALR、pH、碱度、温度通过直接或间接的影响游离氨的浓度，从而影响NO2--N累积率。污泥浓度也是实现短程硝化的重要因素，由于污泥絮体内存在FA梯度，较高的污泥浓度能减弱减弱FA对其的抑制作用。
1.4 同步硝化反硝化生物脱氮技术
同步硝化反硝化（SND）工艺和传统生物脱氮工艺相比具有节省反应器体积、缩短反应时间和不需要酸碱中和等优点，适合低COD/NH4+-N的垃圾渗滤液的脱氮处理。利用SND工艺，通过控制供氧量和调控营养配比，使垃圾渗滤液的高浓度氨氮经过NO2-途径同步硝化反硝化，达到高效、经济的除氮效果。在对深圳市下坪垃圾渗滤液进行试验和试运行当中，证实了SBR反应器中存在同步硝化反硝化反应。
1.5 氨氧化生物脱氮技术
厌氧氨氧化是在厌氧条件下，自养的厌氧氨氧化细菌以NH3为电子供体，以NO2-和NO3-为电子受体将NH3-N与NOx--N转化为N2等气态物质的过程。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化具有不需要氧气，不需要外加碳源，生物产量低，因而污泥量低等优点。SBR反应器自身的运行特点决定了其具有持留微生物能力强，可有效减少污泥流失，因此有利于世代期长的微生物生长。Dongene等人利用SHARON-Anammox工艺处理高氨氮浓度（1000～1500mg·L-1）废水，经过两年连续运行，SBR反应器中超过80%的NH4+-N转化为氮气。Siegrist等人利用SBR处理高氨氮浓度的垃圾渗滤液，获得了较高的氨氮去除率，并分析了氨氮去除的可能机理，得出垃圾渗滤液中的氨氮有高达70%通过厌氧氨氧化途径去除。
1.6 CANON工艺
CANON工艺原理是在亚硝酸盐和氨氮同时存在的条件下，通过控制溶解氧，利用自养型的ANAMMOX细菌将氨和亚硝酸盐同时去除，产物为氮气，另外还伴随产生少量硝酸盐。由于参与反应的微生物属于自养型微生物，因此CANON工艺不需要碳源。另外由于CANON工艺只需要硝化50%的氨氮，硝化步骤只需要控制到亚硝化阶段，因此可以节约碱度50%。CANON工艺在限氧条件下进行，因此可以节约供氧量，理论上可节约供氧62.5%。深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂通过一年多的运行，发现溶解氧控制在1mg·L-1左右，进水氨氮<800mg·L-1，氨氮负荷<0.46kgNH+4-N·m-3·d的条件下，可以利用SBR反应器实现CANON工艺，氨氮的去除率>95%，总氮的去除率>90%。
小结
目前关于垃圾渗滤液的处理研究在实际中应用并取得实效的工艺并不常见，本课题组针对垃圾渗滤液中高负荷的有机物、氨氮和重金属离子，采用有很强的抗冲击负荷、高有机负荷的活性污泥法工艺——SBR工艺作为有机污染物生物处理的主要工艺，并通过在实验室里进行渗滤液的处理实验获得良好的出水效果，可以说明采用该工艺治理垃圾渗滤液在技术上是可行的。