SBR工艺处理垃圾渗滤液研究及应用现状

Posted 2023-01-15 工艺

篇首语：胸怀万里世界，放眼无限未来。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了SBR工艺处理垃圾渗滤液研究及应用现状相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

垃圾渗滤液已经是地下水最重要的污染源。本文阐述了垃圾渗滤液的危害，分析了垃圾填埋场渗滤液的特点，概述了处理垃圾渗滤液的主要方法及其特点，并对近年来SBR工艺在垃圾渗滤液处理方面应用和研究进展情况进行了综述。结合工程实例对SBR组合工艺进行了分析与比较，指出了目前各类处理工艺的优缺点，针对SBR工艺在渗滤液处理中可以实现的有意义的研究方向作了简单阐述。

SBR为单池序批式运行，底物浓度高，抗冲击负荷能力强；通过对运行方式的适当调节，有利于脱氮除磷，SBR法的这些特点正适合处理垃圾渗滤液的需要。

1.1只用SBR工艺处理垃圾渗滤液

曹占峰等SBR渐减曝气工艺处理模拟城市生活垃圾填埋场新鲜渗滤液，出水COD浓度约为500mg·L-1，BOD5/COD降为0.14左右；COD去除率与容积负荷呈正比，并在容积负荷为5.0kgCOD·mg-1·d-1时达到最高，约95%。吴方同等人应用SBR处理垃圾渗滤液取得较好的效果，COD、BOD、NH3-N、TN的去除率平均为86.1%、97.4%、94.5%和81.3%；同时串联试验也取得较好的效果，COD、NH3-N、TN的去除率平均为89.8%、97.6%、89.1%。

1.1.1厌氧SBR工艺

目前利用ASBR处理城市垃圾渗滤液的研究较多。土耳其Harmandali市的一个垃圾填埋场的渗滤液的处理。研究结果表明，在未进行pH调节或任何预处理时能以较短的HRT处理高有机复合得新垃圾渗滤液，COD去除率在64%～85%，去除的COD83%转化为甲烷，平均生物体产率为0.12VSS/gCOD。在最大有机负荷率2.8kgTOC·mg-1·d-1时，TOC的去除率达73.9%，试验还表明，ASBR工艺相比其他工艺更适应水量和水质的变化，适于新垃圾填埋场渗滤液的处理。

1.1.2厌氧SBR-好氧SBR工艺

ASBR工艺除了具备SBR典型的特点外，还具有受温度影响小，适应范围广，污泥沉降性能好，活性高等优点。郑晓英等，处理北京六里屯卫生填埋渗滤液，常温下，ASBR-SBR工艺的NH4+-N的去除效果很好，NH4+-N的总去除率最高为83.5%，平均为80.9%。NH4+-N的去除主要在SBR中完成。ASBR的COD去除率为58.9%，BOD5去除率最高为66.0%，SBR的COD去除率为67.9%，BOD5去除率最高为89.05%。

2.1物化法与SBR组合工艺处理垃圾渗滤液

目前单纯的采用SBR工艺处理垃圾渗滤，很大程度上不能满足日益严格的污水排放标准，采用以SBR工艺为主，辅以化学工艺的物化法+SBR工艺的组合，是处理渗滤液的有效方法，也是发展的必然趋势。

2.2吹脱、混凝沉淀-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→pH调节→氨吹脱→SBR反应器→吸附混凝→出水。氨吹脱具有运行稳定，脱氮效率高（采用专用的化工填料时，吹脱效率可达90%以上）的特点。混凝预处理可有效降低难降解有机物的含量，并提高渗滤液的可生化性，垃圾渗滤液经生化处理后再接混凝处理便可保证出水COD达到二级排放标准。

胡勤海等人采用吹脱-SBR-吸附混凝法处理杭州市天子岭垃圾填埋场渗滤液，效果较好，COD、NH3-N及色度平均去除率分别达91%、81%和95%。AhmetUygur，FikretKarg等采用混凝沉淀-吹脱-SBR工艺处理垃圾渗滤液，用石灰絮凝-氨吹脱作为预处理，采用五步处理（An/Ax/Ox/Ax/Ox）法，处理21h以后，出水COD去除率86%，氨氮去除率93%。

3.1超声-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→超声气浮→SBR生化处理→加氯消毒→外排。垃圾渗滤液属于高浓度、难降解的有机废水，超声适宜处理这种废水，在额定的振荡频率下，废水中部分有机物断链开环，变为易生化的小分子，废水的可生化性提高，易于被生化处理。因此，超声波法作为预处理或深度处理，与生物法结合处理老龄垃圾填埋场渗滤液是一个较优化的
选择。

马慧等人对某垃圾场渗滤液进行处理，原水氨氮浓度高，经FBZ工段处理后，BOD5、COD、氨氮去除率分别为82.1%、68.9%、53.8%，其中，氨氮的去除率高于一般的脱氮工艺。EvelyneGonze等运用超声波对老龄垃圾填埋场的渗滤液进行深度处理，在超声波热能为63GJ·m-2时，BOD5/COD值可达最高0.014，其COD去除率可达70%。EweNeczaj等运用超声波作为预处理工艺处理垃圾渗滤液，超声处理加强了后续好氧硝化的作用，试验表明，在振幅是12μm时，不断的增加渗滤液的投加量，在5%～15%之间，氨氮的去除率一直维持在70%，COD的去除率在90%以上。

3.2混凝吸附-两段SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→混凝沉淀→吸附→SBR1→SBR2→出水，PAFCS为混凝剂，炉渣为吸附剂，并由吸附池出水向SBR2补充碳源水。混凝吸附对去除垃圾渗滤液中的有机物，重金属离子以及悬浮物起到很大的作用。方士以杭州市某垃圾填埋场渗滤液（COD为1500～4500mg·L-1NH4+-N795～1550mg·L-1，pH8.0～9.0）作为研究对象，利用串联运行的回流式两级SBR+活性炭吸附混凝工艺进行了实验研究，出水COD<300mg·L-1、氨氮<20mg·L-1、色度<20倍。

张连凯等用赤泥制备复合混凝剂PAFCS（聚合硫酸氯化铝铁）并以炉渣作为吸附剂对垃圾渗滤液进行预处理，SS和色度的去除率分别为84%和92%，两段SBR法对垃圾渗滤液进行生化处理，COD、BOD和氨氮的去除率分别为88%、94%和89%。

3.3催化电解氧化-SBR组合工艺

电催化氧化技术利用电极的直接氧化和间接氧化作用来氧化降解有机或无机物质，使其氧化分解成为易降解、无毒害的物质。王德义等采用催化电解氧化与SBR联合工艺对垃圾渗滤液的处理进行实验研究，出水各项指标的去除率分别为COD90%以上、NH3-N99%、TN95%以上、色度99%，重金属离子含量低于0.001mg·L-1。

3.4法-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→化学混凝→电芬顿→SBR→出水。Fenton法能够产生氧化性极强的·OH自由基，分解难降解的有机物，提高废水的可生化降解性，并且费用低廉、操作简便。

张晖等采用化学混凝-电芬顿处理晚期垃圾渗滤液，在去除难降解有机物和无机物方面效率很高，随后的SBR深度处理。COD去除率为85%，色度去除率达到99%。熊忠等在用混凝-Fenton-SBR法处理垃圾渗滤液效果也很好，COD、BOD的去除率分别稳定在80%、94%左右。

4其他生物处理工艺与SBR组合工艺

4.1水解酸化-SBR法-混凝沉淀组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→调节池→水解酸化池→SBR反应池→加CaO调pH→混凝沉淀池→出水，SBR池出水加CaO调节pH后进行混凝沉淀处理。水解、酸化过程可使渗滤液中某些难以好氧降解的有机物在水解菌的作用下进行不同程度的降解。另外，水解酸化池还可避免厌氧过程中产生过多的NH3-N，加重后续生化处理的负担。SBR反应器广泛运用于中小水量的难降解有机物的处理。

程洁红等采用厌氧-SBR-混凝沉淀耦合工艺处理垃圾渗滤液进行处理，出水COD148.4mg·L-1、NH3-N12.2mg·L-1，COD总去除率达到91.2%，NH3-N去除率达到90.4%，具有较好的去除有机物和氨氮效果。

4.2吹脱-厌氧UBF-A-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→储水池→氨水吹脱厌氧生物滤池→SBR池→排水。本处理工艺应具有处理效果好、耐冲击负荷能力强的特点。先采用氨吹脱以去除高浓度的氨氮，满足后续的生化需要，再利用厌氧、好氧工艺去除水中的有机物及剩余氨氮。黄琪等采用吹脱→厌氧UBF→A-SBR工艺处理垃圾渗滤液是行之有效的，其中COD、BOD5、NH3-N和TN去除率分别达到95%、99%、99.5%和97%。整个工艺具有较强的耐冲击负荷能力，当进水COD质量浓度为10～15g·L-1、BOD5质量浓度为3～5g·L-1时，出水各项指标一直比较稳定。

4.3混凝气浮-UASB-水解酸化-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→混凝气浮→UASB→水解酸化→SBR池→吸附→排水。垃圾渗滤液COD浓度高，UASB厌氧反应器是一种高效的厌氧反应装置，采用UASB工艺可大幅度降解COD。姜蔚等采用混凝气浮，活性炭吸附对垃圾渗滤液进行预处理，然后采用UASB+水解酸化+SBR联合工艺的生化处理，采用SBR工艺，经厌氧处理BOD5降解较多，在SBR工艺前增加水解酸化，可调整BOD5/COD的比值，提高废水的可生化性。SBR对COD的去除率达到78.2%，总的COD去除率达到99.1%，氨氮去除率达到96.6%。袁志宇等采用氨吹脱+UASB+SBR工艺，COD为5000～6000mg·L-1、NH3-N为600～1400mg·L-1，出水COD去除率80%以上，NH3-N去除率95%以上。

4.4UASBF-SBR组合工艺

典型工艺流程为渗滤液→调解池→UASBF→中间水槽→SBR池→混凝沉淀池→外派排。上流厌氧污泥过滤反应器（UASBF）同时具有厌氧污泥床和厌氧过滤床的优点，污泥截流能力及抗冲击负荷能力强，污泥浓度高。其功能不仅在于去除渗滤液中的有机物，而且还可以通过水解酸化作用将难降有机物转化为易降解有机物，提高后续处理装置对有机物的去除效率。

鞍山垃圾填埋场的渗滤液的进水水质为：COD（1～1.5）×104mg·L-1，NH3-N800～1500mg·L-1，SS2000～4000mg·L-1。整个系统COD的去除率为94%～98%，对NH3-N的去除率＞99%，出水水质符合生活垃圾填埋污染控制标准中的垃圾渗滤液二级排放标准要求。

5 SBR工艺处理垃圾渗滤液工程实例

在实验室试验中在实际工程中也有很多SBR与其他工艺联合处理垃圾渗滤液，成功的实例（见表2），采用SBR的联合工艺处理的垃圾渗滤液出水，均达到了国家渗滤液排放的二级标准（GB1688921997）。6SBR法处理垃圾渗滤中生物脱氮新技术

发展趋势

6.1SBR法短程硝化反硝化生物脱氮技术

短程硝化反硝化是当前生物脱氮研究领域内的新技术，关键是控制生化脱氮中硝化为亚硝酸型硝化，在反硝化中不经历传统的NO3-阶段，从而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量，大大降低了运行费用，节省碳源。处理垃圾渗滤液形成短程硝化反硝化的条件有很多，其中温度、pH、游离氨FA、溶解氧、污泥龄等。较高FA是导致NO2--N累积的主要原因，而DO是重要的促进因素，在一定游离氨的范围内，通过调整溶解氧可以促进短程硝化和全程硝化之间的相互转化。此外，ALR、pH、碱度、温度通过直接或间接的影响游离氨的浓度，从而影响NO2--N累积率。

污泥浓度也是实现短程硝化的重要因素，由于污泥絮体内存在FA梯度，较高的污泥浓度能减弱减弱FA对其的抑制作用。

6.2同步硝化反硝化生物脱氮技术

同步硝化反硝化（SND）工艺和传统生物脱氮工艺相比具有节省反应器体积、缩短反应时间和不需要酸碱中和等优点，适合低COD/NH4+-N的垃圾渗滤液的脱氮处理。利用SND工艺，通过控制供氧量和调控营养配比，使垃圾渗滤液的高浓度氨氮经过NO2-途径同步硝化反硝化，达到高效、经济的除氮效果。在对深圳市下坪垃圾渗滤液进行试验和试运行当中，证实了SBR反应器中存在同步硝化反硝化反应。

6.3氨氧化生物脱氮技术

厌氧氨氧化是在厌氧条件下，自养的厌氧氨氧化细菌以NH3为电子供体，以NO2-和NO3-为电子受体将NH3-N与NOx--N转化为N2等气态物质的过程。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化具有不需要氧气，不需要外加碳源，生物产量低，因而污泥量低等优点。SBR反应器自身的运行特点决定了其具有持留微生物能力强，可有效减少污泥流失，因此有利于世代期长的微生物生长。Dongene等人利用SHARON-Anammox工艺处理高氨氮浓度（1000～1500mg·L-1）废水，经过两年连续运行，SBR反应器中超过80%的NH4+-N转化为氮气。Siegrist等人利用SBR处理高氨氮浓度的垃圾渗滤液，获得了较高的氨氮去除率，并分析了氨氮去除的可能机理，得出垃圾渗滤液中的氨氮有高达70%通过厌氧氨氧化途径去除。

6.4CANON工艺

CANON工艺原理是在亚硝酸盐和氨氮同时存在的条件下，通过控制溶解氧，利用自养型的ANAMMOX细菌将氨和亚硝酸盐同时去除，产物为氮气，另外还伴随产生少量硝酸盐。由于参与反应的微生物属于自养型微生物，因此CANON工艺不需要碳源。另外由于CANON工艺只需要硝化50%的氨氮，硝化步骤只需要控制到亚硝化阶段，因此可以节约碱度50%。CANON工艺在限氧条件下进行，因此可以节约供氧量，理论上可节约供氧62.5%。深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂通过一年多的运行，发现溶解氧控制在1mg·L-1左右，进水氨氮<800mg·L-1，氨氮负荷<0.46kgNH+4-N·m-3·d的条件下，可以利用SBR反应器实现CANON工艺，氨氮的去除率>95%，总氮的去除率>90%。

7结语

我国目前正在建设大批的填埋场，而今后很长一段时期内都将以填埋法为主。但是卫生填埋技术还不完善，需要很大程度上的提高。由于填埋场渗滤液水质的复杂多变性和独特性，目前还没有一种全能的能适合所有填埋场的和适合某一填埋场整个运营期和监管期的渗滤液处理技术。填埋场渗滤液处理的工艺以及设施必须因地制宜、因时制宜，针对不同的垃圾填埋场，不同的渗滤液特性具体讨论。对渗滤液的处理方案及处理技术的选择应有长远的考虑。应用SBR处理垃圾渗滤液的成功实例，为垃圾渗滤液的处理提供了新的思路。