氨氮吹脱／UASB／生物接触氧化处理生活垃圾渗滤液

王太豪，龚为进，魏毅宏，段学军

（1．郑州工业第六设计研究院，郑州450007；2．中原工学院，郑州450007；3．郑州水科环保工程技术有限公司，郑州450007）

氨氮吹脱／UASB／生物接触氧化处理生活垃圾渗滤液

王太豪1，龚为进2，魏毅宏3，段学军2

（1．郑州工业第六设计研究院，郑州450007；2．中原工学院，郑州450007；3．郑州水科环保工程技术有限公司，郑州450007）

针对城市生活垃圾渗滤液CODCr浓度高、可生化性差、NH3－N含量高等特点，采用氨氮吹脱／UASB／生物接触氧化处理工艺对垃圾渗滤液进行处理．处理结果表明，本工艺对CODCr和NH3－N有较好的去除效果，去除率分别为76%和90%．

垃圾渗滤液；氨氮吹脱；UASB；生物接触氧化

垃圾渗滤液是垃圾在堆放、填埋处理过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、雨水冲淋、地下水浸泡等原因产生的．大量研究表明，垃圾渗滤液中有机污染物复杂繁多，其中相当数量的化合物为致癌物和有毒有机污染物．由于具有有机物浓度高、水质变化大、氨氮含量高、营养因素比例失调等特点，使得垃圾渗滤液的处理一直是世界上公认的难题［1－3］．

国内外学者对垃圾渗滤液的处理进行了大量研究，也取得了一定的效果［4－6］．本文采用氨氮吹脱／UASB／生物接触氧化的工艺对垃圾渗滤液进行处理，处理效果较好，为渗滤液的进一步深度处理及达标排放奠定了良好的基础．

1 污水来源及水质

1．1 污水来源

河南省某县城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工程是城市垃圾无害化系统工程的配套工程，工程位于县城以北，距县城4．5公里，填埋区主要接受县城生活垃圾．本工程设计处理量为40 m3／d，渗滤液经处理后用吸污车送至污水处理厂进一步处理．

1．2 污水水质

该工程污水具有典型渗滤液的水质特征，具体水质情况见表1．

表1 污水进水水质

2 工艺流程及构筑物

2．1 工艺流程的选择

生活垃圾渗滤液具有有机物含量高、成分复杂的特点，采用单一的生物处理工艺很难达到理想的处理效果．另外，高NH3－N浓度是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一，随着垃圾填埋年数而增加，可高达1 700 mg／L．渗滤液中的氮多以NH3－N形式存在，占总氮的70%～80%．游离的氨是影响生化处理系统中微生物生长的主要抑制性因素之一，所以，在工艺选择时必须考虑到对渗滤液中高NH3－N的去除．本工程把物化脱NH3－N和厌氧、好氧生化处理系统相结合，对渗滤液进处理，具体工艺流程如图1所示．

图1 污水处理工艺流程图

2．2 主要构筑物及设备

2．2．1 调节池

由于垃圾填埋场产生的废水量受降雨量的影响较大，为保证处理系统进水水质相对稳定，必须有较大的调节池来调节水量；同时随着渗滤液量的变化及填埋所处阶段的变化，其有机物浓度也有较大的变化，特别是在冬季降水少，渗滤液量少、浓度高，因此需对原水进行适当调节，以免较大的冲击负荷．另外，调节池采用封闭形式，可以起到兼氧反应的作用．调节池设计尺寸为50 m×30 m×5 m，停留时间为60 d．

2．2．2 初沉池

在初沉池中加入PAC、PAM，以使不易沉降的颗粒能达到良好的沉降效果，减小COD值，降低后续构筑物的负荷．同时，加入碱调节水，其p H值在8．5左右，以满足后续氨氮吹脱要求．初沉池工艺尺寸为2．5 m×2．5 m×3．8 m．

2．2．3 反应池

在底部布设穿孔曝气管，起到搅拌的作用（初沉池调节p H值不能达到要求时，要继续加碱调节）；另外，因生活垃圾渗滤液之前已经过较长时间的厌氧发酵过程，如果渗滤液直接进入UASB反应器，厌氧作用已不显著，而通过曝气的充氧作用和自然复氧作用，一方面可去除部分有机物，另一方面可极大地提高废水的可生化性，使后续生化处理难度降低．反应池工艺尺寸为2．5 m×2．0 m×3．8 m．

2．2．4 吹脱塔和中间水池

污水经提升进入吹脱塔脱除氨氮之后进入中间水池．由于吹脱后p H值下降范围比较小，因此，在中间水池加酸调节，使进入UASB的p H值在8．0左右．吹脱塔处理量 Q＝8 m3／h，中间水池工艺尺寸为2．5 m×2．0 m×3．8 m．

2．2．5 UASB反应器

直接进行好氧处理，不仅运行成本较高，且容易产生污泥膨胀等异常情况．因此，需先通过厌氧反应器（UASB）去除大部分有机物．同时，通过水解酸化作用将好氧作用不易分解的大分子物质转化成小分子物质．设有UASB两座，单池尺寸为ø3．6 m×10 m，采用脉冲进水，设计平均停留时间为120 h．为保证反应器中污泥处于悬浮状态，提高废水与污泥接触的机会，设置了污泥循环装置．

2．2．6 生物接触氧化池

厌氧反应器出水进入生物接触氧化池进一步处理，以使出水达标排放．生物接触氧化池按四级串联布置，池间呈“W”型连通，使各池水质均匀．设计四级接触氧化的目的是使各级有机负荷逐次减小，使其具有不同的生物相，达到更好的出水水质．四个池子的工艺尺寸：一级为2．5 m×5．0 m×3．8 m，二、三、四级均为2．0 m×5．0 m×3．8 m；设计停留时间96 h．

2．2．7 混凝反应池和二沉池

由于生物接触氧化池出水含有较多的悬浮物，因此设混凝反应池，投入少量的PAC、PAM，污水通过混凝反应池之后再进入二沉池，以最大程度地去除悬浮物，提高出水水质．混凝反应池反应时间30 min，二沉池工艺尺寸为4．0 m×2．0 m×3．8 m．

3 运行情况

在调试完成后，按照设计流量和设计参数运行一周后，对系统各单元取样检测，检测结果见表2．

表2 污水处理后出水水质

由表2可以看出，经过该工艺处理后的渗滤液废水CODCr浓度为650 mg／L，达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889－1997）三级标准要求．再用吸污车把处理后的污水送至城市生活污水处理厂进行进一步处理．另外，我们发现，本工艺系统对NH3－N有较好的处理效果，去除率达到90%，处理后出水中NH3－N浓度为80 mg／L，完全满足生化处理系统对进水NH3－N浓度的要求（一般要求不大于200 mg／L），为后续渗滤液的进一步处理及达标排放奠定了基础．

4 投资及运行成本

（1）工程投资：整个渗滤液处理工程设备投资为130万元．

（2）运行费用估算：设操作人员为2名，工资及福利费为3 000元／月，药剂费为3 600元／月，电机总装机容量为36 k W，平均运行功率为20 k W，当地电价为0．57元／（k W ·h），则电费为8 200元／月；若设备维修费按200元／月计，则总运行费用为1．5万元／月，渗滤液处理费用为12．5元／t．

5 结 语

（1）氨氮吹脱／UASB／接触氧化工艺对生活垃圾渗滤液具有较好的处理效果，特别是对氨氮的去除率达到90%左右．

（2）经本工艺处理后，渗滤液中CODCr的含量虽然能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889－1997）三级标准，但浓度仍较高，主要原因是本工程实际进水CODCr浓度较低，UASB厌氧反应器没有启动的缘故．

（3）用城市生活污水厂的消化污泥作为垃圾渗滤液的接种污泥，污泥的驯化期比较长；若渗滤液处理站附近有与渗滤液性质相近的污水处理出泥，将会大大缩短污水的驯化、调试时间．

［1］王丹，赵朝成．城市垃圾渗滤液处理技术发展现状［J］．油气田环境保护，2006，16（1）：37－40．

［2］李兵，满瑞林，倪网东．垃圾渗滤液处理技术的现状及发展趋势［J］．工业安全与环保，2006，32（7）：30－32．

［3］杨志全，周少奇．广州大田山垃圾填埋场渗滤有害成分的检测分析［J］．化工学报，2005，56（11）：2183－2188．

［4］McCreanor P T，Reinhart O R．Mathematical Modeling of Leachate Routing in a Leachate Recirculating Landfi11［J］．Water Res，2000，34（4）：1285－1295．

［5］郭蕴苹．城市生活垃圾渗滤液回灌处理技术研究II——回灌残液的化学处理［J］．云南民族大学学报，2004，13（1）：47－48．

［6］何厚波，徐迪民．垃圾堆体高度对渗滤液回灌处理的影响［J］．中国给水排水，2003，19（1）：9－12．

Treatment of Landfill Leachate by NH3－N Striping／UASB／Biological Contact Oxidation

WANG Tai－hao1，GONG Wei－jin2，WEI Yi－hong3，DUAN Xue－jun2
（1．No．6 Institute of Project Planning ＆ Research of Machinery Industry；2．Zhongyuan University of Technology；3．Zhengzhou Branch of Water Environment Protection Engineering Technology Co．，Ltd，Zhengzhou 450007，China）

Based on the characteristics of high CODCrconcentration，poor biodegradability and high NH3－N of urban landfill leachate，treatment process of NH3－N stripping／UASB／biological contact oxidation was put forward．Operation results show that concentration of CODCrand NH3－N in treated wastewater was 650 mg／L and 80 mg／L，preferable removal efficiency 75%，90%of CODCr，NH3－N was achieved．

landfill leachate；NH3－N striping；UASB；biological contact oxidation

X799．3

A

10．3969／j．issn．1671－6906．2011．05．011

1671－6906（2011）05－0041－04

2011－08－31

中国纺织工业协会科技指导性项目（2009049）；河南省教育厅自然科学研究计划项目（2010B610013）；郑州市科技发展指导性项目（2010SFXM539）

王太豪（1977－），男，河南宝丰人，工程师．