C/N比值在外置式MBR工艺处理垃圾渗沥液中脱氮效果的影响研究



C/N比值在外置式MBR工艺处理垃圾渗沥液中脱氮效果的影响研究

李涛宏1.2杨仁斌1

1.湖南农业大学 2.湖南军信环保集团有限公司 410128

[摘要]垃圾渗沥液具有高COD、高氨氮、水质复杂、危害性大的特点，如何有效处理垃圾渗沥液成为目前该领域的一个难题。本文以长沙市城市固体废弃物处理场垃圾渗沥液处理厂为研究对象，研究了关于碳氮比对外置式MBR工艺处理垃圾渗沥液的影响作用，通过研究表明，当COD：NH3/N =5.5:1的情况下，运行效果最佳，即对MBR生化系统达到最佳脱氮效果。

[关键词]碳氮比；外置式MBR；反渗透；纳滤

1、C/N比对MBR生化系统脱氮效果影响

C/N比是指在污水处理过程中，污水中所含有的碳和氮两种不同元素物质的量比值[1]。C/N比影响着污水处理过程中污染物在生物降解的各阶段，为不同类别微生物的繁殖和发育提供必需的营养元素。

当前所采取的生物脱氮工艺技术（如MBR工艺）都与微生物代谢有密切关系。在进行微生物脱氮过程中所发生的硝化反应或者是反硝化反应等，都要在一定的营养环境下进行[2]。如硝化反应过程中，包括氨态氮转化为硝态氮的过程将有机碳分解为CO2，通过亚硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐的过程，都是利用污水有机物来作为能源与碳源的。同样，在硝化反应过程中，硝化细菌利用污水有机物中的CO2作为能源物质，将亚硝酸盐转化为相应的硝酸盐过程中[3]。获得了自身生长的能量物质和细胞合成有机物。反硝化反应过程中，由反硝化均在缺氧环境下利用污水有机物作为碳源获得能量并氧化有机物，因此，当污水中的有机碳化物缺乏时，将导致反硝化微生物进行内源硝化而导致微生物数量下降，因此，污水中必须与充足的碳源，但过多的碳源将会造成污水出水含污量升高，使得污水水质不符合排放标准[4]。

综上所示，采用生物脱氮工艺技术进行污水处理过程中，进水C/N比对于硝化细菌的正常代谢具有非常重要的影响作用，C/N比过高或过低，都将影响到污水处理的效果。因此，本文以长沙市城市固体废弃物处理场垃圾渗沥液处理厂为研究对象，研究了关于C/N比对外置式MBR工艺处理垃圾渗沥液的影响作用，确保MBR生化系统达到最佳脱氮效果。

2、C/N比对污水处理效果试验分析

2.1工程概况

湖南军信环保集团有限公司长沙市城市固体废弃物处理场渗沥液处理厂采用以水质均衡+外置式膜生化反应器(MBR)+NF/反渗透(RO)为核心工艺的处理工艺，本工程执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GBl6889--2008)一般地区排放标准对渗沥液出水标准的要求

2.2水质均衡调配系统

2.2.1水质均衡调配系统工艺设计

由于填埋场调节池内的渗沥液可生化性较差和碳氮比较低，为保障渗沥液处理系统的脱氮稳定性、节约系统运行成本，设计水质均衡调配系统，采用填埋场产生的可生化性较好的新鲜渗沥液原液与调节池渗沥液在水质均衡池内进行适当的水质混合调配，提高渗沥液的可生化性，使渗沥液处理系统的进水水质维持较好的可生化性和较好的碳氮比。

综合考虑到该生活系统脱氮效能已受到pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比等因素的影响作用，由于本系统运行过程中的原水为渗沥液，因此，根据过往试验的总结，确定pH、DO、MLSS、SRT、硝化液回流比为确定系数，从而进行C/N比对外置式MBR工艺处理垃圾渗沥液的影响作用的研究。其中确定的相关系数包括：溶解氧（DO）（反硝化池DO值＜0.5mg/L，一级硝化池DO值2.5mg/L，二级硝化池的DO值1.5mg/L）；pH=7.5；污泥浓度（MLSS）维持在15—20mg/L；温度在30 ℃-32 ℃。

2.2.2水质均衡调配系统工艺设计参数

试验过程中的水质均衡系统各单元工艺设计参数包括360m3的原液池用来新鲜渗沥液收集与储存；10万m3的调节池用来老渗沥液收集与储存；780m3的均衡池用来进行水质均衡调配，设计水力停留时间为12.5h。

试验研究C/N比对MBR生化系统脱氮效果的影响作用。因此本次试验选择总氮的平均去除率作为该试验的评价指标，建立五组不同的C/N比作为正交试验的因素来分析C/N比对MBR生化系统脱氮效果。具体的正交实验量内容如表1所示。

表1　MBR正交试验水平表

根据生化系统脱氮的指标分析，水质均衡的配比对生化系统的脱氮效果影响非常明显，也决定了生化系统的外加碳源投加量。根据运行数据分析总结：当水质均衡系统将COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的区间时，生化系统脱氮效果较为明显，低于这个比值，脱氮将不完全，最终会导致出水总氮不达标，而比值过高，会导致生化系统负荷过高，能耗增加，也不利于生化系统的运行，尤其是进水COD不能超过10000mg/L。

3、结语

长沙市城市固体废弃物处理场渗沥液处理厂采用水质均衡+外置式MBR+RO/NF的工艺流程，而进水C/N比对于采用生物脱氮工艺技术的污水处理具有非常重要的影响作用，本文试验研究五组不同的C/ N比对MBR生化系统脱氮效果的影响作用。通过正交试验对比发现，当水质均衡系统将COD:NH3-N的比值控制在5.5：1到6.5:1的区间时，生化系统脱氮效果较为明显。

参考文献

[1]任鹤云,李月中.MBR 法处理垃圾渗沥液工程实例[J] .给水排水,2004(10).

[2]林红军,陆晓峰,等.膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J].环境科学,2006.

[3]魏庆,王秀朵.多功效UCT处理工艺的工.程应用[J].给水排水,2008,34(3):45-48.

[4]张飞雁,何恭哲,曹洪涛,雷中方,刘翔,王悦超,吴婷.MUCT工艺在城市污水处理厂的应用与问题探讨[J].中国给水排水,2011,27(6):51-53.