采用UASB+MBR+DTRO處理低負(fù)荷生活垃圾滲濾液的研究

劉付真，楊玉梅

（1.核工業(yè)二三〇研究所，湖南 長沙 410000；2.岳陽廣源水質(zhì)檢測有限公司，湖南 岳陽 414000）

垃圾滲濾液成分復(fù)雜，處理難度大，單一處理工藝很難使其出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)［1，2］。目前，國內(nèi)外對(duì)于采用膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾膜（NF）、厭氧好氧工藝法（A／O）／膜生物反應(yīng)器（MBR）+反滲透（RO）、厭氧好氧工藝法（A／O）／膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾膜（NF）、膜生物反應(yīng)器（MBR）-納濾膜（NF）／反滲透（RO）等“生化處理+深度處理”組合工藝處理垃圾滲濾液的研究及實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛［3～6］。

本文以湖南省某生活垃圾填埋場滲濾液為研究對(duì)象，探討采用升流式厭氧污泥床（UASB）+膜生物反應(yīng)器（MBR）+碟管式反滲透（DTRO）組合工藝對(duì)低負(fù)荷生活垃圾滲濾液的處理效果，考察在處理水量較少、水質(zhì)波動(dòng)較大條件下，UASB、MBR、DTRO各工藝單元及工藝系統(tǒng)對(duì)滲濾液中CODcr、SS、NH3-N等污染物質(zhì)的去除效果及去除率，并結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析總結(jié)該處理工藝處理滲濾液后，出水水質(zhì)是否能夠穩(wěn)定達(dá)到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）城市綠化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［7］。

1 工程項(xiàng)目

1.1 工程概況

某生活垃圾滲濾液處理廠是由原填埋場污水處理站進(jìn)行改造和擴(kuò)容而來。工程于2007年開始土建施工，2008年開始設(shè)備安裝，2010年5月開始系統(tǒng)調(diào)試，2010年底滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行階段。設(shè)計(jì)處理規(guī)模800 m3／d高濃度滲濾液，設(shè)計(jì)污水來源包括生活垃圾填埋場封場滲濾液、焚燒發(fā)電廠滲濾液、焚燒發(fā)電二廠滲濾液、綜合處理廠滲濾液。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 18920-2002）城市綠化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì) mg／L

1.2 工藝流程

垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后用泵提升至混合反應(yīng)池，投加混凝劑和絮凝劑，去除大部分懸浮物和部分有機(jī)物，經(jīng)豎流式沉淀池沉淀后，出水進(jìn)入集水池。然后用泵提升至厭氧池（UASB），去除大部分有機(jī)物，同時(shí)，將大部分難降解的有機(jī)污染物分解為易降解的有機(jī)物，出水自流進(jìn)入A／O-MBR池。經(jīng)缺氧、好氧反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氨氮的有效去除和有機(jī)污染物的進(jìn)一步去除，MBR出水經(jīng)納濾膜深度過濾，最終達(dá)標(biāo)排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 滲濾液處理工藝流程

1.3 分析方法

2020年3月至2021年1月連續(xù)11個(gè)月，每7 d對(duì)工藝中UASB系統(tǒng)、MBR系統(tǒng)、DTRO系統(tǒng)以及整個(gè)工藝系統(tǒng)的進(jìn)水和出水CODcr、SS、NH3-N的濃度監(jiān)測一次，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)列表整理，計(jì)算出每個(gè)工藝系統(tǒng)中CODcr、SS、NH3-N的去除率；參照設(shè)計(jì)濃度及設(shè)計(jì)去除率，對(duì)每個(gè)工藝系統(tǒng)中CODcr、SS、NH3-N處理效果及去除率進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)判斷系統(tǒng)低負(fù)荷條件下每個(gè)處理單元及整個(gè)工藝系統(tǒng)運(yùn)行效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 UASB系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析

滲濾液的進(jìn)水量大約為50～239 m3／d，運(yùn)行結(jié)果見表2。UASB處理單元中CODcr的進(jìn)水濃度介于4 400～37 848 mg／L之間，出水濃度介于1 040～2 440 mg／L之間，去除率介于71.3%～95.5%之間，出水濃度小于11 400 mg／L；SS的進(jìn)水濃度介于317～960 mg／L之間，出水濃度介于88～313 mg／L之間，去除率介于39.8%～81.7%之間，出水濃度小于400 mg／L；NH3-N的進(jìn)水濃度介于456～1 490 mg／L之間，出水濃度介于337～1 108 mg／L之間，去除率介于0.6%～52.0%之間，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)UASB處理單元出水NH3-N濃度不穩(wěn)定，有時(shí)甚至高于進(jìn)水濃度，其原因主要是滲濾液進(jìn)水中存在硝態(tài)氮，在厭氧環(huán)境下硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，造成了出水NH3-N濃度高于進(jìn)水的情況。數(shù)據(jù)結(jié)果說明UASB系統(tǒng)對(duì)CODcr、SS的處理效果較好，對(duì)NH3-N處理效果不明顯。

表2 UASB、MBR與DTRO各工藝系統(tǒng)對(duì)CODcr、SS、NH3-N處理效果

2.2 MBR系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析

由表2可知，MBR 處理單元中CODcr、SS、NH3-N的進(jìn)水濃度分別介于1 040～2 440 mg／L、88～313 mg／L、337～1 108 mg／L之間，出水濃度分別介于252～598 mg／L、5～18 mg／L、2～8 mg／L之間，去除率分別介于44.2% ～86.5%、88.8% ～96.5%、98.4% ～99.7%之間，出水濃度分別小于1 140 mg／L、20 mg／L、200 mg／L，符合設(shè)計(jì)要求，說明MBR系統(tǒng)中CODcr、SS、NH3-N處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

2.3 DTRO系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析

從表2可以看出，DTRO處理單元中CODcr、SS、NH3-N的進(jìn)水濃度分別介于252～589 mg／L、5～18 mg／L、2～8 mg／L之間，出水濃度分別介于18～32 mg／L、0 mg／L、0～1 mg／L之間，去除率分別介于90.1% ～96.6%、100%、66.7% ～100%之間，出水濃度分別小于50 mg／L、5 mg／L、10 mg／L，符合設(shè)計(jì)要求，說明DTRO系統(tǒng)中CODcr、SS、NH3-N處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

2.4 UASB+MBR+DTRO工藝系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析

采用UASB+MBR+DTRO工藝系統(tǒng)對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，運(yùn)行結(jié)果見表3。CODcr的進(jìn)水濃度介于4 400～37 848 mg／L之間，出水濃度介于18～32 mg／L之間，去除率介于99.3% ～99.9%之間，出水濃度小于50 mg／L；SS的進(jìn)水濃度介于317～960 mg／L之間，出水中SS未檢出，去除率為100%，出水濃度小于5 mg／L；NH3-N的進(jìn)水濃度介于456～1 490 mg／L之間，出水中NH3-N有部分未檢出，已檢出濃度介于0～1 mg／L之間，去除率介于99.8%～100%之間，出水濃度小于10 mg／L，符合設(shè)計(jì)要求，說明工藝系統(tǒng)CODcr、SS、NH3-N處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

表3 工藝系統(tǒng)處理效果

3 結(jié) 論

對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下UASB+MBR+DTRO工藝處理垃圾滲濾液進(jìn)行了研究，從運(yùn)行效果分析中可以看出，在低負(fù)荷運(yùn)行條件下，通過采取間歇進(jìn)水、間歇曝氣、合理配置DTRO系統(tǒng)間歇運(yùn)行時(shí)間等措施后，即使處理水量較少，水質(zhì)波動(dòng)較大，工藝系統(tǒng)各主要處理單元對(duì)滲濾液中污染物處理效果較好，整個(gè)工藝系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

1.UASB系統(tǒng)中，CODcr、SS、NH3-N去除率分別介于71.3% ～95.5%、39.8% ～81.7%、0.6% ～52.0%，對(duì)CODcr、SS的處理效果較好，對(duì)NH3-N處理效果不明顯；MBR系統(tǒng)中，CODcr、SS、NH3-N去除率分別介于44.2% ～86.5%、88.8% ～96.5%、98.4%～99.7%之間，處理后水質(zhì)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；DTRO系統(tǒng)中，CODcr、SS、NH3-N去除率分別介于90.1%～96.6%、100%、66.7% ～100%之間，處理效果均能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。

2.經(jīng)整個(gè)工藝系統(tǒng)處理后，CODcr去除率介于99.3%～99.9%之間，出水濃度介于18～32 mg／L之間；SS去除率為100%，出水中SS未檢出；NH3-N去除率介于99.8% ～100%之間，出水中已檢出NH3-N濃度介于0～1 mg／L之間，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T 18920-2002）城市綠化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)同類項(xiàng)目具有參考價(jià)值。