采用氨吹脱-生物接触氧化工艺处理高氨氮浓度垃圾渗滤液中试试验研究

摘要：通过近6个月的中试试验研究，基本上掌握了垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液的水质变化规律以及变化产生的原因，并且通过中试进行了氨吹脱——生物接触氧化工艺进行了比较研究，发现上述工艺对高浓度氨氮阶段的垃圾渗滤液处理效果好于现在正在运行中的氧化沟工艺。其中氨氮浓度平均低于10mg/l，CODcr浓度平均去除率在70%左右。在氨吹脱——生物接触氧化工艺中，氨吹脱阶段为氨氮和CODcr去除的主要阶段。
关键词：垃圾渗滤液 生物接触氧化工艺 氨吹脱 氧化沟

1、前言
1.1 垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液水质变化规律
根据2006年和2007年上半年水质检测的情况来看，垃圾填埋场垃圾渗滤液的水质呈周期性的变化：在春季和夏初季节（3-6月份），垃圾渗滤液有机物浓度较高，可生化性较好，氨氮浓度较低，此阶段垃圾渗滤液水量比较大；在夏季中期晚期，此阶段属于高温多雨季节，此阶段垃圾渗滤液水量较大，有机物浓度较低，可生化性开始变差，氨氮浓度开始变高；而在秋冬季节，这段时间干旱少雨，温度开始降低，垃圾渗滤液有机物浓度较高，可生化性很差，氨氮浓度也较高。这种水质的呈周期性变化也直接影响了整个系统的处理效果。
表1 水质周期性变化表
 
1.2 进水水质变化原因分析
为什么进水水质会发生上述周期性的变化呢？这其实与垃圾填埋主体即垃圾填埋库区有着很大的关系。
经过2-3年的填埋，填埋库区已经成为一个良好的厌氧反应系统。在库区的垃圾填埋层中，厌氧菌、兼氧菌非常活跃，这些微生物将填埋的有机垃圾进行分解，最终产物分别为甲烷、氨气、硫化氢、腐殖质以及部分简单的有机物。这些最终产物中，甲烷在水中的溶解度较低，大部分通过石笼释放出来，少部分溶于垃圾渗滤液中；氨气在水中的溶解度较高，大部分溶于水，进入垃圾渗滤液处理系统；部分可降解的有机物和难以降解的腐殖质溶于水中，同样进入垃圾渗滤液；一部分没有来得及分解的有机物进入垃圾渗滤液中；垃圾中的部分金属离子等无机盐也进入垃圾渗滤液中。
这样组成垃圾渗滤液的主要组成部分为：⑴、部分气体物质，如甲烷（少量，大部分通过石笼排入大气中）、硫化氢（极少量，大部分直接通过石笼排入大气中）、氨气（溶于水中，少部分通过石笼排入大气中）；⑵、易降解有机物，其中一部分为厌氧反应的最终产物，一部分为没有来得及降解的有机物；⑶、难降解有机物，大部分以腐殖质存在于垃圾渗滤液中；⑷、无机盐，其中包括重金属离子、硫酸盐、氯化物等。
组成垃圾渗滤液主要成分的比例会随着填埋场填埋期限、季节的变化而变化。
第一阶段水质情况：柳州的春天和夏季初期（3-6余份）雨水较多，在这段时期内，由于垃圾渗滤液在填埋区的停留时间较短，填埋层温度不是很高，填埋区的厌氧微生物和兼氧微生物逐渐开始恢复，填埋区内厌氧反应不是特别活跃，这样进入垃圾渗滤液中的易降解有机物比例较高，垃圾渗滤液CODcr可以达到2000mg/l以上，BOD5可以达到1000mg/l左右，垃圾渗滤液的可生化性比较好；相应的，垃圾渗滤液中的难降解有机物腐殖质比例较低，氨氮浓度也较低，在400-600mg/l左右。
第二阶段水质情况：进入盛夏之后，此时填埋层内的温度逐渐提高，厌氧微生物和兼氧微生物的数量也达到最大，微生物的厌氧反应非常剧烈，而且反应比较彻底，这样进入垃圾渗滤液中的易降解有机物比例开始降低，难降解有机物腐殖质含量大大提高，同时由于反应剧烈，大量的氨氮进入垃圾渗滤液中。在这一阶段，尽管填埋库区反应剧烈，但垃圾渗滤液CODcr浓度反而降低到1500mg/l以下，垃圾渗滤液的可生化性变差，难降解有机物腐殖质含量达到垃圾渗滤液TOC的60-80%；同时，垃圾渗滤液中的氨氮浓度达到1000mg/l以上。
第三阶段水质情况：在秋冬季节，温度开始下降，但同时降雨量非常少，垃圾渗滤液在填埋区的停留时间非常长，由此微生物的厌氧反应比较彻底，大部分的易降解有机物都转化为惰性物质，即甲烷、腐殖质、二氧化碳等。在这一阶段，垃圾渗滤液的水量大大降低，CODcr浓度大约在2000-3000mg/l左右；氨氮浓度较高，有时甚至可以达到2000mg/l以上；垃圾渗滤液中的TOC以难降解的腐殖质为主，垃圾渗滤液的可生化性非常差；同时垃圾渗滤液中的无机盐浓度也有所提高。在秋冬季节的末期，由于温度不断降低，微生物活性也逐渐降低，微生物数量也不断减少。
1.3 进水水质的变化对目前生化系统的影响
本垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液的周期性变化对目前的垃圾渗滤液处理系统造成了极大影响，现在简单介绍如下：