垃圾中转站渗沥液是一直被忽视的污染源，长期以来，都是未经处理直接排入市政管网，其对市政管网的破坏、淤堵及市政污水处理系统的危害不容忽视，特别是雨期，通过地表径流进入江河湖泊的渗沥液，渗沥液中高浓度的有机污染物和氨氮是造成水体黑臭的重要污染源之一。本文通过工程应用实例，论证了混凝气浮-厌氧-两级 AO-浸没式 MBR 工艺对中转站垃圾渗沥液的处理效果，提供了一个垃圾中转站渗沥液全量处理的可行的生物处理技术路线。

[关键词]

            垃圾中转站；渗沥液；餐厨垃圾废水；压缩液；全量化；气浮；生物处理

 

1     引言

        生活垃圾中转站对于维持城市环境卫生、保障市民健康发挥着举足轻重的作用。是城市重要的环卫基础设施，作为连接居民日常生活垃圾和垃圾处理厂之间的枢纽。

        垃圾中转站的设立主要是为了减少垃圾清运过程的运输费用而在垃圾产地(或集中地点)至处理厂之间所设的垃圾中转站。在此，将各收集点清运来的垃圾集中，垃圾压缩设备压缩后装载到大型的或其它运费较低的运载车辆中运往处理场。

        如今垃圾中转站作为城市的环卫基础设施，在垃圾压缩的过程中会产生高污染物浓度的垃圾中转站渗滤液，其特点是污染物浓度高、水质变化范围大、同时带有强烈恶臭，呈黑色或灰褐色。垃圾中转站产生的渗滤液的污染因子[3]主要表现为动植物油、COD、BOD、NH3-N、TN、TP 等超标。垃圾中转站渗沥液的主要成分是纤维状颗粒物、动植物油、有机物。

1.1   纤维状颗粒物

         垃圾中转站产生的地面清洗废水和转运车辆的清洗废水中含有大量的有机悬浮颗粒物和大量纤维状颗粒物含量过高导致设备堵塞，容易导致后续水处理装置堵塞。

1.2   动植物油含量过高

        中转站渗沥液中的油类物质主要分为四种：

(1)可悬浮类油脂；

(2)细小分散类油脂；

(3)乳化类油脂；

(4)溶解性油脂；

         一般情况下，在液相中存在的油类物质很难被微生物利用，传统隔油池可去除大部分的可悬浮类油脂，去除一部分的细小分散类油脂，但对于乳化类油脂和溶解性油脂就比较难去除。

1.3    COD 含量过高

         垃圾压滤液的 COD 有时可高达 70000~80000 mg/L，极大提高渗沥液处理的难度。针对垃圾中转站渗沥液的特点，国内主流处理工艺基本都以生物处理为主，辅以重力沉淀或气浮预处理。下文以国内某县城垃圾中转站渗沥液处理系统为例，介绍混凝气浮-厌氧-两 级 AO-浸没式 MBR 工艺在垃圾中转站渗沥液处理中的应用

2      工程实例

         国内某县城垃圾中转站渗沥液处理系统采用混凝气浮-厌 氧-两级 AO-浸没式 MBR，对中转站的渗沥液进行处理，渗沥液处理系统的处理规模为 10 m3/d，出水水质应达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T-31962-2015)中的水质标准。

2.1    设计水质本工程设计原水水质和处理要求见表 1，出水水质应达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T-31962-2015)中的水质标准。

2.2     工艺流程

2.3     主要设计参数

2.3.1  调节池

         调节池的主要作用是储存渗沥液，均衡水量和调匀水质，防止短暂的超负荷水量和水质对后续处理设施造成冲击。调节池尺寸为 φ1650×5600 mm，有效容积为 10 m3，材质为缠绕玻璃钢，壁厚：10 mm(地下)，配套 5 mm 栅孔不锈钢篮式格栅。

2.3.2  混凝气浮池

          混凝气浮池由 pH 调节池、混凝反应池、絮凝反应池及气浮分离池四个单元组成。通过提升泵将渗沥液从调节池提升至混凝气浮池，渗沥液先通过 pH 控制加碱调节 pH 至 7~8，然后再与混凝剂反应，使渗沥液中的胶体失稳，形成细小絮体，然后再与絮凝剂反应，形成较大的矾花，矾花在气浮分离池被加压溶气系统产生的超微细气泡裹挟上浮，最后通过自动刮渣机刮除，去除颗粒物、胶体、悬浮油、分散油、乳化油等污染物，气浮后的清液排入下一个工艺单元。混凝气浮池尺寸为：2500×1500×2000 mm；pH 调节池 HRT 为 20 min，反应搅拌机为三叶桨式，72 rpm，N=0.4 kw；混凝反应池 HRT 为 20 min，反应搅拌机为三叶桨式，72 rpm，N=0.4 kw；絮凝反应池 HRT为 20 min，反应搅拌机为三叶桨式，30 rpm，N=0.4 kw；气浮分离池表面负荷 1.2 m3/(m2·h)，溶气压力 0.4 MPa，刮渣机行车速度 2 m/min。

2.3.3   厌氧池

           混凝气浮后的下清液通过水泵泵入厌氧池。厌氧池的主要作用是去除有机物和有机氮的氨化反应。通过厌氧污泥吸附、吸收溶解性有机物，其中的大分子有机物在厌氧微生物产生的胞外酶催化下，发生裂解反应、水解反应、酸化反应等，分解为厌氧微生物容易吸收分解的小分子有机物；一部分小分子有机物被厌氧微生物吸收转化为自身的生长和增殖，一部分小分子则被分解为甲烷、或其他挥发性有机酸性气体。最终经厌氧处理后渗沥液中大部分有机物被去除，有机氮通过氨化反应转化为氨氮。厌氧池的尺寸为：φ2500×4000 mm，有效容积为 15 m3，水力停留时间1.5 d，容积负荷为 4.2~5.6 kgCODcr/(m3·d)，材质为 8 mm 碳钢+环氧沥青防腐+聚氨酯外保温。配套：三相分离器、内回流循环泵、沼气汽水分离器，沼气脱硫器，阻火器，沼气储罐，沼气/燃气加热换热器。

2.3.4  两级 AO

          厌氧处理后的渗沥液自流至两级 AO，两级 AO 的主要作用硝化和反硝化以去除总氮，使出水总氮达到排放标准。渗沥液中的总氮，主要以氨氮和有机氮形式存在，在厌氧阶段有机氮又被厌氧微生物转化为氨氮，渗沥液中的氨氮首先在一级好氧池在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下被氧化成硝酸盐或亚硝酸盐，通过硝化液回流泵大部分硝酸盐回流到了缺氧池，在反硝化细菌的作用下亚硝酸盐或硝酸盐逐步还原成了氮气，使总氮从渗沥液中去除。未被还原的硝酸盐或亚硝酸盐则自流到二级缺氧池被进一步还原为氮气，未被氧化的氨氮则在二级好氧池被进一步氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，并通过后续的污泥回流泵回流到一级缺氧池。经两级处理渗沥液总氮去除率可达到 90 %，完全实现总氮的稳定达标出水。一级缺氧池尺寸2500×3000×3000 mm，有效容积 19 m3，水力停留时间 1.9 d；一级好氧池尺寸 6000×3000×3000 mm，有效容积 45 m3，水力停留时间4.5 d，污泥浓度 4000 mg/L，有机负荷 0.40~0.65 kgCODcr/(m3·d)，氨 氮 负 荷 0.02 kgNH4-N/(kgMLSS·d) ； 二 级 缺 氧 池 尺 寸1260×3000×3000 mm，有效容积 9.5 m3，水力停留时间 1.0 d，二级好氧池尺寸 1860×3000×3000 mm，有效容积 14 m3，水力停留时间 1.4 d，有机负荷 0.40~0.65 kgCODCr/(m3·d)，氨氮负荷 0.02 kgNH4-N/(kgMLSS·d)，总供气量为 85 m3/h。

2.3.5  浸没式 MBR

          两级 AO 处理后的废水，自流至浸没式 MBR 膜池。浸没式 MBR 的主要作用是泥水分离，去除悬浮物、微生物、胶体、大分子物质。浸没式 MBR 膜池尺寸为 1500×3000×3000 mm，设计膜通量为 15 L/(m2·h)，MBR 膜面积 67 m2，采用中空帘式膜，设置在线曝气清洗、间歇产水和产水反洗，同时具有离线药水反洗、离线药水浸泡、离线高压水冲洗功能。

2.3.6  污泥浓缩池

         气浮浮渣和剩余污泥排入污泥浓缩池进行污泥浓缩，上清液排回调节池，浓缩污泥泵入污泥脱水设备。污泥浓缩池尺寸1000×1000×3000 mm，固体通量为 1.25 kg/(m2·h)，HRT 为 24 h，含水率 97 %剩余污泥量为 1.0 m3/d，配套污泥浓缩搅拌机。

2.3.7   污泥脱水设备

         污泥浓缩后，通过污泥脱水设备进一步脱水。污泥脱水采用板框压滤机，过滤面积 15 m2，过滤速度 2.0 kg/(m2·h)，干泥含水率≤75 %。

3      运行情况

        本工程目前已经竣工，连续稳定运行多年，处理效果良好，出水达标。选取某年 3~9 月的运行数据整理分析如下：

3.1  混凝气浮对 CODcr、SS、氨氮的去除效果
        如表2所示，可以看出混凝气浮对CODCr的去除率在50 %以上，混凝气浮对 SS 的去除率在 85 %以上。说明混凝气浮对SS 去除效果是非常明显的，对 CODCr 去除效果则一般，去除率主要取决于非溶解性 CODCr 在总有机物中所占的比例。混凝气浮对氨氮的去除效果不明显。在渗沥液中的氨氮是以溶解性离子氨(NH+4)或游离氨(NH3)形式存在的，混凝气浮通过加碱调节 pH 至 7~8，即中性偏碱，此时氨氮主要以离子氨(NH+4)形式存在，所以，混凝气浮对氨氮的吹脱效果不明显。

3.2    厌氧对 CODcr 的去除效果
        如表 2 所示，厌氧对 CODCr 的去除效果是非常有效的，厌氧进水 CODCr 浓度 8000~12000 mg/L，CODCr 去除率大于65 %，厌氧出水 CODCr 浓度 4000 mg/L 以下。厌氧氨氮浓度反而有些微上升，这是由于厌氧氨化作用将有机氮转化为氨氮的结果。

3.3   一级 AO 对 CODCr、氨氮、总氮的去除效果

        如表 2 所示，一级 AO 对 CODCr 的去除效果是明显的，一级 AO 进水 CODCr 浓度 2800~3800 mg/L，一级 AO 出水CODCr 浓度 1200 mg/L 以下，5~9 月的 CODCr 去除率在 70 %以上。如图 2 所示，一级 AO 对氨氮的去除效果是明显的，一级 AO 进水氨氮浓度 250~300 mg/L，一级 AO 出水氨氮浓度100 mg/L 以下，一级 AO 氨氮去除率 67 %~72 %，其中 3~4月的氨氮去除率 70 %以上。一级 AO 对总氮去除效果明显，一级 AO 进水总氮浓度 400~500 mg/L，一级 AO 出水总氮浓度 150 mg/L 以下，一级 AO 总氮去除率 68 %~73 %。

3.4    二级 AO 对 CODCr、氨氮、总氮的去除效果

         如表 2 所示，二级 AO 对 CODcr 的去除效果是明显的，二级AO进水CODcr浓度800~1200 mg/L，二级AO出水CODCr 浓度 350 mg/L 以下，3~9 月的 CODCr 去除率在 70 %以上。如图 2 所示，二级 AO 对氨氮的去除效果是明显的，二级 AO 进水氨氮浓度 70~100 mg/L，二级 AO 出水氨氮浓度 30 mg/L 以下，二级 AO 氨氮去除率 68 %~73 %，其中 3~4 月的氨氮去除率 72 %以上。二级 AO 对总氮去除效果明显，二级 AO 进水总氮浓度 110~140 mg/L，二级 AO 出水总氮浓度 40 mg/L 以下，二级 AO 总氮去除率 70 %以上。

3.5    浸没式 MBR 对 CODcr、SS 的去除效果

          如表 2 所示，浸没式 MBR 对 CODCr 去除效果明显，浸没式 MBR 进水 CODCr 浓度 200~350 mg/L，浸没式 MBR 出水CODCr浓度 100 mg/L以下，浸没式 MBR对 CODCr去除率 70 %以上。浸没式 MBR 出水 SS 浓度 10 mg/L 以下，完全截留微生物、颗粒物、胶体。浸没式 MBR 出水完全达到排放要求。

3.6   运行经济指标

         项目运行吨水电费 15 元/m3，项目运行吨水药剂费 5 元/m3。

4      问题及建议

         实际运行过程中，渗沥液在厌氧微生物作用下产生了的挥发性酸性气体需要妥善处理和中转站渗沥液运行维护专业性较强，一般的操作工难以胜任。

4.1   挥发性酸性气体溢出问题及建议

         厌氧微生物的作用下，不可避免的产水挥发性酸性气体。建议设置负压管道进行收集，然后由垃圾中转站的除臭系统集中进行处理。

4.2    中转站渗沥液运行维护问题及建议

         渗沥液是一种高浓度难处理的废水，水质水量的变化都是比较大的。运行维护人员必须具备较为专业的运行维护知识和技能。城市垃圾中转站具有数量多，单个水量小，不适合单个进行运行维护。建议区域性、连片委托给专业的第三方运维公司统筹进行运行维护，充分发挥专业运行维护人员的效率，确保中转站的渗沥液处理系统持续稳定运行，产生应有的环境效益和社会效益。

 

5     结语

       通过对混凝气浮—厌氧—两级 AO—浸没式 MBR 工艺应用于垃圾中转站压滤液处理工程实际应用的研究，可以得出以下结论：(1)混凝气浮—厌氧—两级 AO—浸没式 MBR 工艺应用于垃圾中转站压滤液处理是可行的，系统运行稳定可靠，出水 水 质 稳 定 达 到 《 污 水 排 入 城 镇 下 水 道 水 质 标 准 》(GB/T-31962-2015)中的水质标准；(2)生物处理工艺非常适用垃圾中转站压滤液废水处理，厌氧+两级 AO+浸没式 MBR 组合工艺对 CODCr 去除率高达 99 %以上，氨氮和总氮去除率均在 90 %以上。(3)单个垃圾中转站的废水处理量小，专业性强，适合区域性委托性委托专业第三方运维公司统筹进行运行维护。

 

 

原标题：混凝气浮-厌氧-两级 AO-浸没式 MBR 工艺在垃圾中转站渗沥液处理中的应用

原作者：李高辉