垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液處理工藝案列
1、引言
隨著經濟技術的發(fā)展和城市化進程的加快，傳統(tǒng)的城市生活垃圾填埋處理受到越來越多的限制，根據城市生活垃圾處理無害化、減量化和資源化的基本原則，垃圾焚燒發(fā)電已成為近年來解決城市生活垃圾出路的一個新方向。目前國內對垃圾滲濾液處理工藝的研究大多停留在垃圾填埋廠滲濾液處理階段。由于垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液與垃圾填埋廠滲濾液特點的差異，因而不能簡單的套用。
2、垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾滲濾液與垃圾填埋廠滲濾液的特點及比較
寧波楓林綠色能源開發(fā)有限公司（寧波垃圾焚燒發(fā)電廠）垃圾滲濾液與寧波某垃圾填埋廠垃圾滲濾液的水質特點見表一。
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2.1 CODcr和BOD5
填埋廠垃圾滲濾液中CODcr平均濃度多在2500~5000 mg/L左右，BOD5平均濃度多在1450 ~2000mg/L左右，BOD5/ CODcr為0.50左右，可生化性一般。由于垃圾填埋廠一般是在露天，其污染物濃度受雨水影響較大，變化也較大。一般而言，CODcr、BOD5、BOD5/ CODcr隨填埋廠的‘年齡’增長而降低，堿度含量則升高。
焚燒廠垃圾滲濾液中CODcr平均濃度高達10000~20000 mg/L，BOD5平均濃度高達3800~5000 mg/L，濃度相當高，焚燒廠垃圾滲濾液屬原生滲濾液，大多是當天的垃圾滲濾液，未經厭氧發(fā)酵、水解、酸化過程，內含如苯、萘、菲等雜環(huán)芳烴化合物、多環(huán)芳烴、酚、醇類化合物、苯胺類化合物等難降解有機物。受雨水影響較填埋廠垃圾滲濾液小。BOD5/ CODcr為0.38左右，較填埋廠垃圾滲濾液可生化性更差。
2.2 氨氮含量高，重金屬含量高
焚燒廠垃圾滲濾液中氨氮含量高，可生化性較差，常給生化處理帶來一定的難度，采用厭氧處理后，滲濾液中一些難降解有機物被酸化水解成易于生化的小分子化合物，氨氮含量隨著苯胺類化合物等的分解還會有一定程度的升高。垃圾滲濾液中鐵、鉛、鋅、鈣的濃度均較高，采用一套合適的工藝對處理效果致關重要。
3、處理工藝
我國現有城市垃圾填埋廠的垃圾滲濾液多采用厭氧加好氧生物處理工藝。據調查，已建成的滲濾液污水處理場普遍存在運行效果差現象。究其原因有兩點：1、滲濾液進入污水處理場之前已經歷了較長時期的厭氧發(fā)酵過程，再使用厭氧水解、酸化工藝已不適用。2、滲濾液中氨氮含量高，若采用一般活性污泥法處理工藝，不但降解氨氮效果較差，還存在污泥培養(yǎng)不起來或者培養(yǎng)好的污泥難以維持的現象。
綜合我國垃圾填埋廠的垃圾滲濾液處理工藝及焚燒廠垃圾滲濾液的特點，我們采用如下工藝進行研究。
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3.1 工藝流程
工藝流程見圖1
3.2 工藝說明
垃圾滲濾液經過細格柵后，除去滲濾液中的懸浮物及漂浮物，進入調節(jié)池，經泵提升至UASB上流式厭氧反應器進行厭氧發(fā)酵，產生的沼氣接至垃圾焚燒爐助燃，污泥脫水后填埋或焚燒，出水加CaO調堿度后自流進入CASS反應器。CASS是一種具有較好的脫氮除磷功能的循環(huán)間歇處理工藝，整個系統(tǒng)經歷進水期、反應期、沉淀期、排水期和待機期5個階段，而CASS反應器又分為三個區(qū)：一區(qū)為生物選擇器，二區(qū)為兼氧區(qū)，三區(qū)為好氧區(qū)。出水流經生物選擇器區(qū)，既可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止產生污泥膨漲，又可發(fā)生比較顯著的反硝化作用。出水自生物選擇器進入兼氧區(qū)和好氧區(qū)，該區(qū)主要完成降解有機物和硝化/反硝化過程。再經沉淀期后外排。
4、試驗部分
4.1 試驗方法
采用如圖1的工藝流程在實驗室小試。UASB反應器采用一聚氯乙烯柱改制，上設三相分離器，容積為5L。CASS反應器采用一長方形聚氯乙烯池，內設擋板，容積為5L。
4.2 試驗用水
取自寧波垃圾焚燒廠垃圾滲濾液池出水，出水水質情況見表2。從表2可知，廢水BOD5/ CODcr =0.335，可生化性較差。
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4.3 菌種的篩選及馴化
UASB反應器與CASS反應器內污泥分別取自寧波市污水處理廠厭氧池及好氧池污泥。馴化時先將垃圾滲濾液與生活污水逐步按1：10、1：6、1：3、1：1、2：1、4：1的比例配制成混合水進行階梯式馴化污泥，直至進水全部為垃圾滲濾液，投入正常試驗。在試驗開始前，我們將CASS反應器內的活性污泥進行為期3個月的培養(yǎng)和馴化期，以馴化篩選和培養(yǎng)活性污泥中的高效脫氮菌，這是本工藝的關鍵。由于長期馴化的結果，CASS反應器內可以忍受1000 mg/L以上的高氨氮濃度進水，同時可以忍受重金屬所帶來的毒性。
4.4 分析項目和方法
CODcr、BOD5、 NH4-N和污泥濃度按《水和廢水監(jiān)測分析方法（第三版）》進行。
5、試驗結果與討論
5.1 UASB厭氧反應器試驗結果
結果表明，當污泥濃度為7.5g/L，停留時間為48H時，CODcr去除率最高可達75.5%，BOD5去除率為56.5%，NH4-N濃度由于苯胺類化合物的分解有所增加。當容積負荷Nv達到5.0g/L.d后，產氣量明顯增多，由于產氣量增多導致泡振、混摻現象使污泥處于一種很好的動態(tài)混合狀態(tài)。由于UASB反應器的酸化水解，BOD5/ CODcr值明顯改善，有利后續(xù)的生化處理。
UASB厭氧反應器出水見表3
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5.2 CASS反應器試驗結果
我們根據CASS反應器內各因素對CODcr及NH4-N去除率的影響，確定沉淀時間、排水排泥時間、待機時間及反應期間PH，改變反應時間及污泥濃度，以確定CODcr及NH4-N的最佳去除效果。
5.2.1 PH值的確定
硝化反應是一個好堿過程，平均每硝化1 mg NH4-N需要7.07 mg堿度（以CaCO3計），硝化反應最適PH=7.5~8.5。因而在本實驗中未作進一步研究，在廢水中加CaO調節(jié)PH，控制CASS反應器內PH范圍在7.5~8.5之間。
5.2.2反應時間對CODcr及NH4-N去除率的影響
在各影響因素中，反應時間為主要運行參數，反應時間的增加有利于CODcr和NH4-N的去除，根據程潔紅等對SBR法處理垃圾填埋廠垃圾滲濾液的研究，在本試驗中，暫定污泥濃度為5 g/L時，改變反應時間來檢驗CODcr及NH4-N去除率，結果見表4
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表4結果表明，在污泥濃度為5 g/L，閑置時間6h，PH=8.0的條件下，最佳反應時間為36h，CODcr去除率為89.5%，NH4-N去除率為95.2%。
5.2.3污泥濃度對CODcr及NH4-N去除率的影響
根據表4的試驗結果，確定反應時間36h，閑置時間6h，PH=8.5的條件下，改變污泥濃度來觀察CODcr及NH4-N的去除率，選定污泥濃度為3.5 g/L、5.0 g/L、6.5 g/L和8.0 g/L作為試驗參數。結果見表5。
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從表5可以看出，污泥濃度為8.0 g/L時，CODcr去除率最高，污泥濃度為6.5g/L時，NH4-N去除率最高，這說明污泥濃度的增加雖然能提高CODcr去除率，但隨之溶解氧的需要量增加，而污泥量的增加使氧的傳質困難，不能滿足活性污泥的正常生長代謝的需要，處理效果反而不會提高。
6 結論
（1）采用UASB厭氧反應器-CASS反應器工藝經試驗得到以下運行參數：
UASB厭氧反應器；。污泥濃度為7.5g/L，停留時間為48H。
CASS反應器：反應時間36h，閑置時間6h，PH=8.0，污泥濃度為6.5g/L。
（2）垃圾滲濾液經上述工藝處理后的數據見表6。在最佳運行條件下，原垃圾滲濾液的CODcr和NH4-N分別從10000 mg/L和510 mg/L降到191.1 mg/L和18.88 mg/L，CODcr總去除率為98.1%，NH4-N總去除率為96.3%。表明該工藝可較好的處理焚燒廠垃圾滲濾液。
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