趙宗升1，劉鴻亮2，袁光鈺1，李炳偉2
(1.清華大學環境科學與工程系，北京100084;2.中國環境科學研究院，北京100012)

　　摘　要：采用厭氧—缺氧—好氧—混凝沉淀工藝處理垃圾填埋場滲濾液。當進水COD為2 000 mg/L左右時，好氧出水COD可降至900 mg/L，混凝沉淀出水COD可降至80 mg/L；當進水氨氮濃度為1 300 mg/L左右時，好氧出水氨氮＜10 mg/L。生物處理系統對總氮的去除率較低，僅為20%～30%，因而提高總氮的去除率應是今后研究的方向之一。
　　關鍵詞：垃圾滲濾液；A²/O；混凝；脫氮
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2001)11-0013-04

Study on A2/O and Coagulation/Sedimentation Process for Treatment of Landfill Leachate

ZHAO Zong-sheng1,LIU Hong-liang2,YUAN Guang-yu1,LI Bing-wei2

(1.Department of Environmental Science and Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China; 2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China)

　　Abstract：The results show that A2/O and coagulation/sedimentation process is feasible for the treatment of landfill leachate. When influent COD is about 2 000 mg/L,　COD from aerobic effluent can be reduced to 900 mg/L and COD from coagulation/sedimentation effluent reduced to 80 mg/L;when influent NH4-N concentration is about 1 300 mg/L,NH4-N from aerobic effluent can be＜10 mg/L.The biological treatment system has less removal rate of TN with 20%～30% only.The future trend of study is to improve the removal rate of TN.
　　Keywords:landfill leachate;A2/O;coagulation;nitrogen removal

　　垃圾填埋場滲濾液的場內單獨處理是控制滲濾液污染的重要環節^［1］。由于滲濾液的污染成分十分復雜，有機物和氨氮濃度都很高，簡單的生物處理很難達到較好的去除效果，因而采用生物與物化處理相結合的處理流程應為首選，而物化處理尤以較為經濟的混凝沉淀更適用。為此，進行了厭氧—缺氧—好氧生物處理+混凝沉淀處理流程的可行性研究。其中，厭氧處理是為去除BOD和提高滲濾液的可生化性而設計的，缺氧—好氧處理是為生物脫氮而設計的，混凝沉淀是為去除難生物降解的有機物而設計的。

1　試驗裝置與方法

　　①基本水質
　　試驗用滲濾液取自北京某市政垃圾填埋場，其填埋年限為4年。
　　②工藝流程
　　處理工藝的厭氧段為內循環式厭氧流化床，容積為40 L，內裝2 L煤質活性炭；缺氧池容積為15 L，曝氣池容積為40 L，沉淀池是直徑為200 mm的豎流式沉淀池。混凝沉淀采用間歇杯皿試驗。
　　滲濾液水質見表1，工藝流程見圖1。

表1　滲濾液水質 項目 數值范圍 pH值 8.0～8.5 CODCr(mg/L) 1 600～3 200 BOD₅(mg/L) 500～1 500 SS(mg/L) 300～400 氨氮(mg/L) 400～1 600 總氮(mg/L) 600～2 100 堿度(mg/L) 3 600～9 700 總磷(mg/L) 5～25

　　③運行條件
　　生物處理系統的運行條件見表2。

表2　生物處理系統的運行條件 運行條件 厭氧流化床溫度(°C) 曝氣池溫度(°C) 污泥回流比 混合液回流比 曝氣池溶解氧濃度(mg/L) 數值 35 20～30 2 5 2～3

2　結果與討論

2.1生物處理
　　主要進、出水指標的變化曲線見圖2～5。

　　　　

　　試驗分4個階段。第一階段(9月1日—9月16日)進水的污染物濃度較低，BOD、氨氮去除率均較高，COD也達到了比較好的處理效果。第二階段(9月17日—9月28日)的污染負荷增加，平均進水氨氮濃度從前一階段的481 mg/L增加到1 262 mg/L，但進水流量從36 L/d調至31 L/d。氨氮濃度雖有較大幅度的增加，氨氮負荷也從0.2kg/(m³·d)增至0.7kg/(m³·d)，但COD、氨氮、總氮去除率均有所上升。這一階段曝氣池污泥沉降比上升，說明負荷較高，但二沉池未發生污泥上浮。在第三階段(9月29日—11月11日)降低了進水負荷，將進水流量從30 L/d下調為20 L/d，此時除污泥沉降性能得以改善外，對污染物的去除效果不但沒有改善，反而有所下降。其原因是系統內堿度消耗殆盡，曝氣池混合液的pH值下降，最低降至4.95,平均pH值為5.68。較低的pH值使硝化反應不能進行到底，反硝化速率下降，好氧出水的氨氮上升，總氮去除率下降，所以必須對曝氣池的pH值進行控制。第四階段(11月12日—12月16日)采用向曝氣池投加堿液的方法控制pH值，這一階段的平均pH值為7.74，硝化反應進行得較為徹底，好氧出水平均氨氮濃度為9.8 mg/L，總氮去除率提高到23%。
　　各階段測定指標的平均值分別見表3～6。

表3　生物處理系統第一階段的運行狀態 參數 進水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總去除率(%) COD(mg/L) 2348 1891 616 718 69 COD負荷［kg/(m³·d)］ 1.68 1.63 　 　 　 BOD(mg/L) 769 691 9.2 28.9 96 BOD負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.62 　 　 　 氨氮(mg/L) 481 466 66 14 97 氨氮負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.20 　 　 　 總氮(mg/L) 633 605 491 483 23 NO₃-N(mg/L) 3.4 4.4 163 260 　 NO₂-N(mg/L) 1.2 3.7 36 40 　 SS(mg/L) 307 384 743 　 　 pH值 8.41 8.22 8.05 7.29 　 堿度(mg/L) 3 920 3 8191 188 351 91 注：生物系統中進水流量為36 L/d，污泥沉降比為65%，污泥濃度為3 859 mg/L，污泥指數為168，ΔCOD/ΔTN=9.6。

表4　生物處理系統第二階段的運行狀態 參數 進水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總去除率(%) COD(mg/L) 3020 2914 1122 866 71 COD負荷［kg/(m³·d)］ 2.34 1.61 　 　 　 BOD(mg/L) 1136 1092 135 38 96 BOD負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.62 　 　 　 氨氮(mg/L) 1262 1276 245 28 98 氨氮負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.70 　 　 　 總氮(mg/L) 1688 1638 1139 1122 33 NO₃-N(mg/L) 18.8 2.5 495 647 　 NO₂-N(mg/L) 1.2 3.2 51 38 　 SS(mg/L) 292 　 　 803 　 pH值 8.2 8.1 8.0 6.8 　 堿度(mg/L) 　 　 2002 142 　 注：生物系統中的進水流量為31 L/d，污泥沉降比為95.5%，污泥濃度為6 364 mg/L，污泥指數為150，ΔCOD/ΔTN=3.96。

表5 生物處理系統第三階段的運行狀態 參數 進水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總去除率(%) COD(mg/L) 2112 1712 1071 1007 52 COD負荷［kg/(m³·d)］ 1.05 0.62 　 　 　 BOD(mg/L) 530 262 66 54 90 BOD負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.09 　 　 　 氨氮(mg/L) 1367 1352 424 186 86 氨氮負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.42 　 　 　 總氮(mg/L) 1693 1843 1541 1547 8.6 NO₃-N(mg/L) 5.9 7.0 562 676 　 NO₂-N(mg/L) 0.5 0.9 136 172 　 SS(mg/L) 362 595 　 1615 　 pH值 7.8 8.0 7.67 5.68 　 堿度(mg/L) 7943 8322 1424 44 99 注：生物系統中進水流量為20 L/d，污泥沉降比為36%，污泥濃度為3 945 mg/L，污泥指數為91，ΔCOD/ΔTN=2.28。

表6 生物處理系統第四階段的運行狀態 參數 進水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總去除率(%) COD(mg/L) 1980 1643 1071 896 54 COD負荷［kg/(m³·d)］ 0.87 0.60 　 　 　 BOD(mg/L) 258 177 15 15 94 BOD負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.06 　 　 　 氨氮(mg/L) 1321 1290 49 9.8 99 氨氮負荷［kg/(m³·d)］ 　 0.47 　 　 　 總氮(mg/L) 1680 1628 1475 1287 23 NO₃-N(mg/L) 　 　 606 751 　 NO₂-N(mg/L) 　 　 99 139 　 SS(mg/L) 409 381 　 845 　 pH值 8.47 8.41 7.79 7.74 　 堿度(mg/L) 8048 7951 997 1087 86 注：生物系統中進水流量為20 L/d，污泥沉降比為33%，污泥濃度為3 144 mg/L，污泥指數為105，ΔCOD/ΔTN=2.2。

　　通過上述試驗可以得出：①高濃度氨氮滲濾液的處理，必須合理控制曝氣池的pH值，否則硝化反應會將堿度消耗殆盡、使pH值下降到5左右，從而使硝化反應和反硝化反應的生物化學過程受到抑制。向曝氣池中投加堿液是控制其pH值的直接方法，但在經濟上是不足取的。②應進一步研究合理控制反應速度問題——提高反硝化速度，而將硝化反應速度控制在較低的水平，使反硝化反應產生的堿度抵消一部分硝化反應對堿度的消耗。③影響硝化反應速度的主要因素是溶解氧濃度，故如何將溶解氧濃度控制在恰當的水平，使硝化和反硝化速度相適應是進一步研究的方向。這樣不僅可以使硝化反應進行得徹底，而且可以最大限度地提高反硝化脫氮效率。④應研究應用高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮途徑，如厭氧氨氧化和好氧反硝化技術等［2］。
2.2　混凝
　　滲濾液經生物處理后，出水中的BOD、氨氮等污染物可以達到我國的有關排放標準，但出水的COD濃度還比較高，必須進行進一步的處理。為此，對生物處理出水進行了混凝沉淀處理。
　　①pH值對混凝效果的影響
　　投加含Al2(SO4)3濃度為16 g/L的溶液1 mL，于不同pH值條件下的混凝試驗結果見表7。

表7　不同pH值下的硫酸鋁混凝效果 pH值 3 4 5 6 7 8 9 10 11 COD(mg/L) 816 758 397 535 582 490 352 371 402 注：原水COD值為847 mg/L。

　　　　試驗結果表明，在pH=5和pH=9時出現兩個處理COD效果的較好點，其中pH=9時的處理效果最好。
　　采用含鐵量為160 g/L、投加量為1 mL的聚合硫酸鐵混凝劑，在不同pH值條件下的混凝試驗結果見表8。

表8　不同pH值下的聚合硫酸鐵混凝效果 pH值 3 4 5 6 7 8 9 10 11 COD(mg/L) 578 538 88 343 314 351 431 581 416 注：原水的COD值為653 mg/L。

　　　試驗結果表明，pH=5時的出水COD濃度最低(為88 mg/L)，且聚鐵的混凝效果優于硫酸鋁的混凝效果。
　　②投加量對混凝效果的影響
　　在pH=5的條件下，聚鐵投加量不同時的混凝試驗結果見表9。

表9　聚鐵投加量不同時的混凝效果 pH值 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 COD(mg/L) 245 149 114 98.6 74.6 注：原水的COD值為597 mg/L。

　　試驗結果表明，處理后的COD隨聚鐵投加量的增加而逐漸降低，最低可降至80 mg/L以下。
　　在pH=9的條件下，硫酸鋁投加量不同時的混凝試驗結果見表10。

表10　硫酸鋁投加量不同時的混凝效果 pH值 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 COD(mg/L) 440 375 278 272 238 264 291 注：原水的COD值為572 mg/L。

　　試驗結果顯示硫酸鋁的最佳投加量為3 mL,但處理效果仍不如聚鐵。

3　結論

　　①試驗流程對滲濾液COD的處理效果較好，可將COD從1 980 mg/L降至80 mg/L以下，總去除率可達96%。其中生物處理部分可將COD降低到800 mg/L左右，其去除率為54%。
　　②該流程對高濃度的氨氮也可取得較好的處理效果，可將氨氮濃度從1 321 mg/L降至10 mg/L以下，其去除率達99%。
　　③該流程的總氮去除率僅為20%～30%，因而脫氮效率有待提高。
　　④必須對曝氣池的pH值加以控制，否則高濃度氨氮的硝化會將pH值降至5左右，嚴重影響生物凈化過程的進行。
　　⑤生物處理后的混凝處理宜采用聚鐵為混凝劑，其混凝的最佳pH=5，投加量以1 L水投加6 mL聚鐵為宜。

參考文獻：

　　［1］趙宗升，劉鴻亮，李炳偉，等.垃圾填埋場滲濾液污染的控制技術［J］.中國給水排水，2000，16(6)：20-23.
　　［2］趙宗升，劉鴻亮，李炳偉，等.高濃度氨氮廢水高效生物脫氮途徑［J］.中國給水排水，2001，17(5)：24-28.

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　　作者簡介：趙宗升(1959-)，男，北京順義人，副研究員，博士，研究方向為水污染控制。
　　電　話：(010)84915277
　　收稿日期：2001-06-14