垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺技术研究

廖伟乐，张天芳，彭雅琴，谢巍龙，余柯易，易 敏，李杰乘，单小俊，苗子昂

（1.株洲市城市排水有限公司 霞湾污水处理厂，湖南 株洲 412000；2.株洲市水务投资集团有限公司 技术创新中心，湖南 株洲 412000）

随着我国国民经济的发展、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产量和餐厨垃圾的产量在急剧增加。目前，我国生活垃圾和餐厨垃圾的收集、运输和处理面临一系列问题和考验，如果处理不当将会严重影响市容市貌、居民身体健康及环境质量［1，2］。

垃圾渗滤液是一种含有多种有机物、多种重金属及致癌物，且会产生沼气的难降解有机废水［3，4］。餐厨废液体的特点主要是含水量高，有机物含量高，油脂高，盐分含量高，易腐烂变质，易发酵，易发臭等。本文中包含两种垃圾渗滤液，一种是已封场的生活垃圾填埋场渗滤液，属于老龄垃圾渗滤液，COD含量较低，氨氮与总氮含量较高，可生化性极差；另一种是垃圾中转站垃圾渗滤液，COD含量较高，可生化性较好。同为高浓度有机废水，垃圾渗滤液、餐厨废液的处理近几年得到了广大研究人员的关注，进行了大量的试验研究，取得了不少成果。

目前我国垃圾渗滤液处理工艺有物化处理、微生物处理、膜处理技术；餐厨废液的处理方法主要有厌氧消化、堆肥、填埋、焚烧等。传统单一的处理方法无法实现垃圾渗滤液或餐厨废液的达标排放，本项目将垃圾渗滤液与餐厨废液协同处理，采用AOMBR工艺进行处理，通过控制溶解氧、污泥浓度、pH值考察对出水COD、氨氮，总磷，总氮等影响，得到最优工艺参数，为工程运营提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验废水

试验所用水样主要由三部分组成：垃圾渗滤液取自湖南株洲某垃圾填埋场渗沥液，生活垃圾中转站渗沥液取自湖南株洲某生活垃圾中转站渗沥液、餐厨废液取自湖南株洲某餐厨及厨余垃圾处理厂出水。各原水水质见表1。为提高搭配后废水的可生化性，参照B／C比为：0.5，对以上三种废水进行了搭配，搭配比如下：

表1 废水水质分析表 mg／L

生活垃圾填埋场渗沥液∶餐厨及厨余垃圾处理厂污水∶生活垃圾中转站渗沥液＝15∶5∶3

试验所用的活性污泥取自湖南株洲某垃圾焚烧厂的硝化池，污泥为黄褐色液体，沉降性良好。搭配后进水水质见表2。

表2 设计试验进水水质分析表mg／L

1.2 试验装置

试验装置由反硝化池（A池）、硝化池（O池）、MBR池共3个反应器组成，反应器材质均为有机玻璃，有效容积分别为6 L、3 L、6 L；MBR膜为平板膜，材质为PVDF，有效膜面积200 mm×317 mm；A池中设有搅拌机，O池与MBR池中设有曝气装置，试验工艺流程如图1所示。

图1 垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺流程图

1.3 试验过程

将活性污泥静置沉淀3 h左右，去除上清液，分别向各反应器中加入60%有效容积的活性污泥，然后加入渗滤液至有效容积液面处，进行闷曝，闷曝3 d后，连续进水（渗滤液的稀释液）培养至微生物完成驯化后，进水改为原渗滤液，在不同的试验条件下连续运行，通过控制溶解氧、污泥浓度、pH值考察对出水氨氮，总磷，总氮等影响，得到最优工艺参数。O池到A池的硝化液回流比R＝15，MBR池到O池的污泥回流比R＝6，pH通过滴加稀硫酸和NaHCO3进行调控。

1.4 试验分析方法

水质检测指标及分析方法见表3。

表3 水质检测指标及分析方法

2 试验结果与讨论

2.1 溶解氧对垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺中污染物去除率的影响

通过控制曝气量分别控制O池溶解氧为1.0 mg／L、1.5 mg／L、2.0 mg／L、2.5 mg／L、3.0 mg／L，控制O池活性污泥浓度为8 000 mg／L，pH值为7.99（原水pH值），按不同溶氧梯度分别控制O池中曝气量，得到出水，水样检测结果如图2所示。

图2 溶解氧对污染物脱除效果的影响

由图2可见，各污染物指标的去除率都在80%以上，去除效果较好。一般情况下，垃圾渗透液处理在生化段去除率很难达以上效果，该试验由于加入较多餐厨废液，营养源丰富，微生物活性好，所以去除率较高。氨氮和总磷去除率比较稳定，基本维持在90%以上。COD去除率随着溶解氧的上升在逐步下降，原因在于随着溶氧的提高，曝气量增大，部分污泥存在解体情况，上清液的浑浊度增加，导致上清液中COD上升。总氮去除率相对较低原因为闷曝过程中连续曝气，未达到缺氧条件，反硝化反应受到了抑制，且溶解氧越高，反硝化效果越差。根据以上试验结果对比，得出最佳溶解氧控制范围是1 mg／L左右。

2.2 污泥浓度对垃圾渗透液处理的影响

分别控制O池污泥浓度为10 000 mg／L、8 000 mg／L、6 000 mg／L、4 000 mg／L、2 000 mg／L，控制溶解氧1 mg／L左右，控制，pH值为7.99（原水pH值），通过排泥分别控制O池中污泥浓度，得到出水，水样检测结果如图3所示。

图3 污泥浓度对污染物脱除效果的影响

由图3可见，污泥浓度的高低可以表征反应容器中微生物的多少，一般情况下，污泥浓度越高，微生物数量越多，污染物去除效果最好，但过量的微生物可能导致进水营养源不够，微生物之间竞争过于激烈，部分微生物将会自我解体形成细碎的悬浮颗粒，影响出水水质，同时对氧气等资源进行争夺，会导致曝气困难，增加运行成本，也会影响硝化反应的正常进行。同样，污泥浓度过低，微生物数量不够会导致污染物去除效果差，满足不了正常工艺需求。根据图3中数据可知，各污染物指标的去除率差异较大，总氮去除率相对其它污染物指标较差，根据图中试验结果对比，污泥浓度控制范围在8 000 mg／L左右，各污染物去除效果最好。

2.3 pH值对垃圾渗透液处理的影响

分别控制O池pH值5、6、7、8、9，控制溶解氧1 mg／L左右，控制O池活性污泥浓度为8 000 mg／L，通过滴加稀硫酸和NaHCO3进行调控O池中pH值，得到出水，水样检测结果如图4所示。

由图4可见，不同pH值条件下的污染物去除率差异较大，pH值过低或者过高都会影响微生物的正常代谢活动，导致污染物去除效果大幅度下降。pH值为7时污染物总体去除率最好，但考虑现实条件，在渗滤液中投加药剂调节pH值会增加运行成本，并增加运行人员的操作难度，投加酸碱药剂存在一定的安全隐患。与此同时，pH值为8时（与原水pH值基本一致）各项污染物指标的去除率也相对较高，能满足深度净化进水水质要求，因此，在该工艺中反应pH值不需调节，按原水pH值范围运行即可。

图4 pH值对污染物脱除效果的影响

3 稳定性试验

为了验证试验结果的稳定性，项目进行了连续试验45 d，进水流量为1 L／d，废液在模型中的停留时间为9 d，共处理混合废液45 L，试验过程中每隔1 d取出水检测COD、氨氮、总氮、总磷等指标，试验结果如图5所示。

图5 不同试验时间下出水的污染物含量

由图5可知，出水COD含量 为223～380.8 mg／L，氨氮含量15.17～37.89 mg／L，总磷含量1.74～3.54 mg／L，总氮24.68～57.28 mg／L。COD脱除率为95%左右，氨氮的脱除率在97%左右，总磷的脱除率在98%左右，总氮的脱除率在95%左右与小试结果基本一致。连续试验45 d期间试验数据较稳定，污染物脱除率较高，证明了垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺可有效提高陈化垃圾渗滤液的可生化性，大大降低运营成本，并有效减少后期深度净化处理的运行负荷。

4 小 结

小试试验结果表明，垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺适宜条件为：溶解氧控制范围是1 mg／L左右，污泥浓度控制范围在8 000 mg／L左右，无需调节原水pH值，此时对COD脱除率为90%左右，氨氮的脱除率在95%左右，总磷的脱除率在98%左右，总氮的脱除率在92%左右。

连续性试验结果表明，进水流量为1 L／d，废液在模型中的停留时间为9 d，连续运行45 d，COD脱除率为95%左右，氨氮的脱除率在97%左右，总磷的脱除率在98%左右，总氮的脱除率在95%左右，与小试结果基本一致。连续试验期间试验数据较稳定，污染物脱除率较高，证明了垃圾渗滤液协同餐厨废液处理工艺可有效提高陈化垃圾渗滤液的可生化性，大大降低运营成本，并有效减少后期深度处理的运行负荷。

该试验的研究背景是株洲市某垃圾填埋场渗滤液处理站扩容改造项目。其中垃圾填埋场、餐厨废液处理厂位置相邻不远，适合协同处置；而中转站垃圾渗滤液和餐厨废液可生化性较好，可以调配垃圾填埋场生化性较差的渗滤液，搭配处理后提高污水的可生化性，减少运行过程中碳源的投加，降低运营成本，保证出水水质稳定达标，相对三种污水单独处理，其污水体量较小，分散式处理规模效益较差。因此，从区域位置、水质及水量等方面考虑，这三种污水协同处理，可以减少占地面积和工程投资，降低运营管理难度，提高污水的可生化性，降低运营成本，确保出水稳定达标。