垃圾填埋场渗滤液脱氮处理技术

摘要：针对垃圾渗滤液的处理日益成为人们重视的问题，探讨了垃圾渗滤液脱氮方法，重点介绍了膜分离技术以及短程硝化(Sharon)-厌氧氨氧化(Anammox)在垃圾渗滤液处理中的应用，以达到经济性与处理效果的平衡。
关键词：垃圾渗滤液，膜处理技术，脱氮，短程硝化，厌氧氨氧化
0引言
垃圾渗滤液是几种难处理废水之一。中国城市建设研究院对全国292家大中型填埋场的调查显示：现有填埋场中，具有渗滤液处理系统的仅占61%，但其中49%的渗滤液处理没有达到国家规定的渗滤液排放标准，其余12%的填埋场渗滤液处理出水只能达到国家渗滤液三级排放标准。因此，垃圾渗滤液的处理是中国未来亟待解决的难题。本文针对垃圾渗滤液的脱氮处理做一个概述，重点介绍膜法水处理技术及新型生物脱氮工艺短程硝化(Sharon)-厌氧氨氧化(Anammox)在垃圾渗滤液处理中的应用。
1垃圾渗滤液的脱氮技术
1.1物理化学处理法
1.1.1氨吹脱法
吹脱法是将渗滤液调节至碱性，然后在吹脱塔中通人空气或蒸汽将游离氨吹脱至大气中。一般渗滤液碳氮比较低，吹脱处理能够达到调节C/N比，降低后续渗滤液生化处理负荷的作用，所以吹脱法是处理高浓度氨氮废水常用的前处理工艺。
深圳市过桥窝垃圾填埋场渗滤液处理采用氨吹脱+生物处理+臭氧氧化工艺，经过半年多的运行，对于氨氮浓度高达2000mg/L～2500mg/L的渗滤液，处理出水降至2mg/L～10mg/L，总去除效率达99%，其中在氨吹脱系统气液比200:1，pH=10.5的条件下氨氮去除率达60%～70%。深圳下坪垃圾填埋场采用调节池+氨吹脱+混凝沉淀+厌氧生物滤池+SBR的工艺处理垃圾渗滤液，排放液达到国家垃圾渗滤液三级排放标Mf37。但氨吹脱存在二次污染、需要调节pH值以及设备易结垢等问题，增加了尾气处理以及投加药剂方面的投资。
1.1.2磷酸铵镁(MAP)沉淀法
磷酸铰镁沉淀法是向渗滤液中投加镁盐和磷酸盐，使NH4+生成难溶盐MgNH4PO4•6H2O(简称MAP)，通过重力沉淀，达到去除氨氮的目的。一般采用MgO+NaH2PO4或MgCl2+NaH2PO4两种方案投加药剂。前者所需反应时间长，去除效果没有后者好，但后者给系统带来大量盐类，影响后续生物过程，且后者需要投加NaOH以达到处理所需的pH值。尚爱安等采用磷酸铵镁沉淀法+厌氧／好氧生物处理+混凝组合工艺处理上海老港填埋场渗滤液，总处理效果COD，BOD5，NH3-N，UV260(紫外260nm处吸光度，代表难降解有机物)分别达到97.5%，99.2%，87.2%，75.3%，其中磷酸铵镁沉淀法投加药剂MgO+NaH2PO4，Mg:N:P摩尔比为1:1:0.7时，氨氮去除效率达到了70.2%。由于投药量大且价格昂贵，现在已有学者提出可以将得到的磷酸铵镁回收并分解，以重新得到镁盐和磷酸盐，达到镁盐和磷酸盐的循环利用。MAP沉淀法不受温度控制，且得到的磷酸铵镁沉淀是一种复合肥料，能够实现废物资源化。缺点是药剂价格昂贵，如果能找到价廉高效的铵盐沉淀剂，则化学沉淀法除氨将是一种技术可行、经济合理的方法。
1.1.3膜法
在膜法水处理技术中，膜生物反应器(MBR)、纳滤(NF)、反渗透(RO)在垃圾渗滤液处理技术中的研究和应用较广。
反渗透膜法分离技术在压力作用下可以去除垃圾渗滤液中的细菌、悬浮物、有机物、重金属离子，同时可以去除氨氮，出水水质一般能够达到国家渗滤液一级排放标准。Hurd等选用三种低压聚酰胺RO膜处理Trailroad垃圾填埋场渗滤液，操作压力大于10.3MPa时，透过液流量26.0L/(m2•h)～54.0L/(m2•h)，TOC，Cl-和氨氮去除率分别大于96%，96%和88%。膜处理技术最大的运行缺点是膜污染问题。一般膜片寿命都在3年以下。自从20世纪80年代末德国人发明了DT-RO(碟管式反渗透膜组件)膜组件，膜污染问题得到了很大改善，反渗透膜的使用寿命可长达3年～5年，国外已有9年才更换膜片的工程实例。1988年在德国首次用碟管式反渗透装置处理Ihlenberg填埋场渗滤液，处理规模为1150t/d，采用二级DT-RO系统，在操作压力为3.6MPa～6MPa的条件下，水回收率为80%，对COD和NH3-N的去除率均在98%以上，浓缩液经蒸发进一步浓缩后，最终以发电厂的飞灰固化。目前，DT-RO技术已在西欧、北欧、北美等地区243个垃圾填埋场中得到应用。近年来，国内也开始了膜处理技术在垃圾渗滤液方面的应用。重庆长生桥垃圾填埋场、上海黎明垃圾填埋场、北京阿苏卫垃圾填埋场、北京安定垃圾填埋场、沈阳老虎冲垃圾填埋场等已建成碟管式反渗透系统并投人运行。
RO膜处理技术水回收率较低，一般为70%～80%。相比之下，NF的出水水质虽然不抵RO，但其能耗明显下降，一部分的盐进人到出水中减少了浓缩液处理的难度，水回收率较高。但受到膜孔径的限制，NF对于氨的截流能力明显弱于RO。
除了膜污染，使用RO，NF等物理截流膜处理法处理垃圾渗滤液的另一个主要弊端是浓水处理问题。目前浓水处理方法主要有回灌垃圾填埋层、运输至城市污水处理厂以及采用蒸发、焚烧及固化的方法进行最终处理。