微电解催化氧化在垃圾渗滤液处理中的应用

朱娟，李威

（湖南鑫恒环境科技有限公司，长沙 410217）

1 概况

生活垃圾填埋场在封场后仍有垃圾渗滤液产生，河南某生活垃圾填埋场封场后，由于原有的渗滤液处理设施经常不能正常启动，给渗滤液调节池带来很大压力。为确保渗滤液得到及时处理，控制环境风险，避免渗滤液外溢对环境造成危害，同时鉴于填埋场封场后，渗滤液回灌操作多有不便，必须配备一套零浓缩液的处理设施。

生活垃圾填埋后产生的污水，受垃圾成分、填埋方式、气候等影响，各地区垃圾渗滤液水质有较大变化。同一填埋场不同时期、不同季节，渗滤液水量、污染物浓度也不同。垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，污染成分复杂，危害较大。

2 水质及工艺流程

2.1 水质水量

该垃圾填埋场封场后渗滤液产生量为45—52m3/d，渗滤液可生化性较差，氨氮含量高，出水指标应达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求，渗滤液进水监测结果、设计出水水质见下表。

设计进出水水质

2.2 处理工艺

目前国内垃圾渗滤液处理的主流工艺是“生化法+膜深度处理”，膜过滤水质较好，然而经膜过滤后产生的浓缩液要再处理达标会非常困难[1]，现有浓缩液常用的处理方法是回灌至填埋场或外运至城市污水处理厂掺和生活污水再处理。浓缩液回罐填埋场将会引起盐分及污染物的不断累积，同时回灌操作会影响填埋场的正常运行，对填埋场周围生态环境及渗滤液处理工艺产生不利影响[2]。浓缩液外运处理，不仅会增加污水外运监控难度，而且会对城镇污水处理厂产生较大的冲击负荷，影响纳污污水处理厂的正常运行。当垃圾渗滤液进入中老龄阶段后，由于BOD/COD 下降、氨氮升高、碳源投加增多、电导率升高等问题会导致膜产水率下降，亟须研究新工艺来解决存在的问题。铁碳微电解法具有电极反应、氧化还原、吸附絮凝、共沉等作用[3]，微电解催化氧化技术对垃圾渗滤液中的污染物具有良好的去除效果，同时将微电解催化氧化技术与其他工艺组合，污水将100%达标排放，无浓缩液处理难题。

该场垃圾渗滤液采用“渗滤液→调节池→一级调酸→一级微电解→一级催化氧化→一级混凝沉淀→二级调酸→二级微电解→二级催化氧化→二级混凝沉淀→A/O →MBR →出水”工艺，设计处理规模50m3/d。填埋场渗滤液经收集后进入调节池，第一步是加酸调节进水pH 值，进行第一级的铁碳微电解、催化氧化反应，第一级微电解催化氧化反应的目的是将废水中难降解的有机物进行“断链开环”。第二步是在一级铁碳微电解催化氧化出水沉淀上清液中，继续加酸调节pH 值后，进行二级的铁碳微电解催化氧化反应，二级反应的目的是将生成的Fe2+进一步氧化成Fe3+，其水合物具有较强的吸附絮凝活性，再加碱调pH 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，其吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。经过二级铁碳微电解、催化氧化、混凝沉淀的上清液出水，大幅降低了COD、氨氮、总氮和色度等污染物。而后废水自流进入由缺氧池、好氧池及MBR 组成的生化处理系统，进一步去处废水中的各种污染物，剩余污泥排入污泥池浓缩，经压滤机脱水至80%后，送入填埋区填埋。渗滤液处理工艺流程见下图。

工艺流程图

3 主要设计参数

（1）调节池

利用原有调节池，配套2 台流量为2.5m3/h 的潜污泵（一用一备），扬程10m，功率为0.37kW。

（2）一级调酸罐

一级调酸罐的主要作用为调节垃圾渗滤液进水pH 值，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为15min，尺寸为1m×1m，有效容积为0.62m3，采用空气搅拌混合，出水口安装在线pH 计，结构为玻璃钢圆桶。

（3）一级微电解

一级微电解的主要作用是将废水中难降解的有机物进行“断链开环”，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为90min，尺寸为1.5m×2.8m，有效容积为3.7m3，底部安装曝气管充氧，上部填充铁碳填料，结构为玻璃钢圆桶。

（4）一级催化氧化

一级催化氧化的主要作用是将废水中部分有机物和还原性物质进行强氧化，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为60min，尺寸为1.2m×2.8m，有效容积为2.5m3，底部安装曝气管进行搅拌，上部填充60%容积的催化剂，结构为玻璃钢圆桶。

（5）一级混凝沉淀

一级混凝沉淀的主要作用为架桥吸附反应产生的沉淀物和悬浮物，实现泥水分离，设计流量为2.5m3/h，沉淀时间为120min，尺寸为1.5m×4.5m，表面水力负荷为1.41m3/（m2·h），采用竖流沉淀池，结构为碳钢防腐。

（6）二级调酸

二级调酸的主要作用为调节一级混凝沉淀出水的pH 值，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为15min，尺寸为1m×1m，有效容积为0.62m3，采用空气搅拌混合，出水口安装在线pH 计，结构为玻璃钢圆桶。

（7）二级微电解

二级微电解的主要作用是去除难降解有机物，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为60min，尺寸为1.2m×2.8m，有效容积为2.5m3，底部安装曝气管充氧，上部填充铁碳填料，结构为玻璃钢圆桶。

（8）二级催化氧化

二级催化氧化的主要作用是进一步氧化废水中的污染物，提高出水可生化性，设计流量为2.5m3/h，水力停留时间为60min，尺寸为1.2m×2.8m，有效容积为2.5m3，底部安装曝气管进行搅拌，上部填充60%容积的催化剂，结构为玻璃钢圆桶。

（9）二级混凝沉淀

二级混凝沉淀的主要作用为架桥吸附反应产生的沉淀物和悬浮物，实现泥水分离，设计流量为2.5m3/h，沉淀时间为120min，尺寸为1.5m×4.5m，表面水力负荷为1.41m3/（m2·h），采用竖流沉淀池，结构为碳钢防腐。

（10）缺氧池

缺氧池尺寸为5m×3m×4.5m，有效容积为60m3，水力停留时间为24h，结构为碳钢防腐，MLSS 约为7g/L。

（11）好氧池

好氧池尺寸为6m×4m×4.5m，有效容积为95m3，水力停留时间为38h，结构为碳钢防腐，MLSS 约为7g/L，微孔曝气装置1 套。

（12）MBR 膜池

MBR 膜池尺寸为2.5m×2.5m×4m，结构为碳钢防腐，MBR 膜堆尺寸为576mm×1416mm×2000mm。

（13）污泥浓缩池

污泥浓缩池为钢砼结构，利用原有污泥池，配套板框压滤机1 台。

4 系统调试和运行

4.1 调试

该工程于2018 年7 月开始调试，先进行生化系统的污泥培养与驯化，接种同类型垃圾渗滤液生化系统污泥，调试时投加碳源以加快活性污泥的培养。在调试过程中，监测水质情况，根据水质情况调整进水量、曝气量等。调试40 天后，活性污泥浓度达到7g/L。在生化系统污泥接种完成之后进行微电解催化氧化系统调试，调试参数设定范围如下：一级调酸pH 值为1.0—4.0，一级催化氧化添加10—20mL/L 的35%双氧水，二级调酸pH 值为1.5—3.0，二级催化氧化添加15—25mL/L 的10%次氯酸钠，混凝沉淀的pH 值及PAC、PAM 投加量根据实际效果调整。根据调试找出各级的反应最佳条件，一级微电解催化氧化pH 值为1.5—2.0，35%双氧水投加量为18mL/L，二级微电解催化氧化pH 值为2.5—3.0，10%次氯酸钠投加量为20mL/L，混凝沉淀pH 值为7.0—7.5，PAC 投加量为15mg/L，PAM 投加量为0.3mg/L。系统经过65d 的调试，污染物去除率达到预期效果，系统投入正常运行，出水指标优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求。

4.2 运行效果

系统正式运行后，两级微电解催化氧化处理单元COD 去除率为92.9%、氨氮去除率为95.05%、总氮去除率为92.3%、总磷去除率为99.1%。

经过两级微电解催化氧化处理后，BOD/COD 比值由0.14 提高至0.35，出水再经过“A/O+MBR”工艺处理后达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中表2 的排放要求。两级微电解催化氧化运行药剂费用为25.6—29.8 元/t 水，运行电费为2.5—3.0 元/t 水。

5 结语

微电解催化氧化技术应用于垃圾渗滤液处理，可有效去除污染物，提高废水的可生化性，为后续生化处理创造了较好的条件。微电解催化氧化技术与“A/O+MBR”工艺组合后可使废水达标排放，虽然处理成本较目前主流工艺“生化法+膜深度处理”要高，但能够解决膜浓缩液回罐造成污染物累积的问题。该工艺适合处理可生化性差的老龄垃圾渗滤液，缺点是药剂成本偏高。