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垃圾滲濾液由于其污染物濃度高、組分復雜、水質情況隨氣候條件及填埋年限變化波動幅度較大等。另外，隨垃圾填埋年限的增加，滲濾液中氨氮濃度會越來越高，C/N值將會失調特點導致處理難度極大，這對滲濾液處理廠能否穩定運行提出挑戰。滲濾液中營養元素比例失衡，導致生物脫氮反硝化過程碳源顯得嚴重不足需要人為投加碳源來滿足微生物的生長，從而保證處理廠穩定運行。
成都市垃圾滲濾液處理廠設計處理水量為1300m3/d，作為國內首家按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889—2008)設計，通過環保驗收的大型滲濾液處理工程，在運行過程中對碳源的投加進行了不斷的探索，并積累了成功的經驗。
1進水水質特點
成都市垃圾填埋二期工程雖然填埋齡不長，但是由于二期工程是在一期工程的基礎上進行原址擴建，因此受到一期滲濾液水質影響，投運以來滲濾液水質在少雨期呈現低COD、高氨氮的特點，其近兩年COD變化趨勢見圖1。
由圖1可見，成都市垃圾滲濾液處理廠2010年、2011年6月—8月進水呈現高COD特征，其中，2011年7月的月均值高達23675mg/L，超過設計值130%。而在2010年、2011年1月—3月、2010年10月—12月均低于設計值(10000mg/L)，其中，2010年10月的月均值最低為4769mg/L，遠遠低于設計值。
成都市垃圾滲濾液處理廠進水在COD降低的月份，其進水C/N值也維持在一個較低的水平。2011年2月進水C/N月均值僅為1.7，最低僅有1.3，最高為2.1，營養比例嚴重失衡，嚴重影響了微生物的生長。如果不進行碳源投加意味著反硝化不徹底，直接導致出水TN值不能達標，因此，在最初出現C/N值失衡時，成都市垃圾滲濾液處理廠就及時進行了碳源的投加嘗試。
2碳源的與投加
2.1碳源的選擇
在垃圾滲濾液處理領域，作為微生物生長所需要的碳源有多種選擇，例如液態葡萄糖、甲醇、垃圾發電廠高COD滲濾液以及釀酒廢水等。
由于成都市垃圾滲濾液處理廠處理規模較大，按照C/N為(5∶1)～(7∶1)進行核算，所需碳源量較大，最高日需COD為10t左右，因此垃圾發電廠高COD滲濾液及釀酒廢水由于供應量不足等原因，前期篩選過程中不做考慮。
將常見的液體葡萄糖與甲醇進行對比，甲醇由于是單糖，理論上適用于作為微生物的碳源，但是由于其具有易揮發性、易燃易爆等特點，危險性極高，極易造成安全隱患。而液態葡萄糖作為碳源雖然反硝化速率慢于甲醇，但由于其安全穩定，且易于微生物利用，因此將其作為首選碳源。采購工業級液態葡萄糖的技術指標為:質量分數為30%，密度為16.3g/L，COD濃度不低于270g/L，pH值為4.6～6。
30%的工業級液態葡萄糖，理論上1g葡萄糖能夠產生1.06g的COD，但是由于工業葡萄糖的生產工藝差異、含有雜質等原因，實際產生的COD低于理論值，但現場實測COD濃度為300g/L，滿足招標要求。由于能夠提供滿足微生物生長的COD需求，因此成都市垃圾滲濾液處理廠最終選擇液態葡萄糖作為碳源進行投加。
2.2碳源的投加
成都市垃圾滲濾液處理廠采用以MBR+RO為核心的處理工藝，其MBR部分工藝流程見圖2。可以看出，生化系統分為一級與二級，二級作為一級的補充以強化脫氮效果，一級生化系統及二級生化系統均可進行碳源投加，通過浮子流量計進行碳源投加量的計量，投加試驗選擇2#生化系統進行。
碳源投加方案的設計思路:由于一級反硝化池池容較大(3000m3)，脫氮主要在一級反硝化池中進行，考慮到僅在一級投加，部分未利用的葡萄糖在進入一級硝化池時會被好氧菌降解掉，而在二級進行投加，雖然通過污泥回流未利用的葡萄糖能夠繼續作為碳源在一級反硝化池中被反硝化菌利用，但是由于超濾出水中COD的增加，導致部分葡萄糖從生化系統中流失，因此考慮一、二級系統分別進行投加，并且在二級生化系統進行投加時，將二級硝化池停止曝氣，用作反硝化池強化脫氮。
投加方案的優劣以MBR出水硝酸鹽氮作為指標進行衡量，在運行過程中由于工藝末端的反滲透對于硝酸鹽氮及氨氮的去除率達90%以上，因此控制硝酸鹽氮在300mg/L以內，就可以保證出水總氮達標。四種投加方案的出水指標見圖3。
從圖3可以看出，僅在一級生化系統進行投加，出水效果不好，超濾出水COD>800mg/L，分析是因為大量在一級反硝化池未利用的葡萄糖進入一級硝化池，帶入的COD導致一級硝化池的溶解氧水平較低，由于二級生化系統停留時間短，未被全部利用就進入超濾系統，從而導致超濾出水COD值較高。而按照2∶1的比例進行投加，硝酸鹽氮雖在控制范圍內，但出水COD值較高，分析原因是此階段生化系統pH值降低，引起微生物活性不高，從而造成部分COD未被降解，同時不排除受系統不穩定的因素影響。按照(1∶1)、(1∶2)的比例進行投加，均能保證超濾出水硝酸鹽氮保持在一個較低水平(約為150mg/L)，但是1∶2的比例同樣存在出水COD值較高的情況，意味著有更多的葡萄糖流失，這顯然不利于運行成本的控制。因此，最終選擇1∶1的比例進行投加。由于國內垃圾滲濾液處理廠處理工藝有所差異，因此上述結論不一定普遍適用于所有垃圾滲濾液的處理。
2.3投加葡萄糖的缺點
與滲濾液原水的COD相比，葡萄糖顯然不利于微生物的利用，雖然硝酸鹽氮水平能夠得到控制，但仍然保持在100～200mg/L范圍內，同時受工業級葡萄糖自身顯酸性的影響，在投加過程中生化系統的pH值不穩定，容易降低。針對此問題，需要投加片堿進行pH值的調節，確保微生物的活性不受抑制。另外，若投加不當，硝化池溶解氧水平容易降低，影響好氧菌及硝化菌的生長，不利于COD的降解及硝化作用的進行。
3結論
①在處理低C/N值滲濾液時，必須投加碳源。
②作為碳源，葡萄糖比甲醇反硝化速率低，但不存在安全隱患。
③成都市垃圾滲濾液處理廠在以葡萄糖為碳源進行投加時，一、二級生化系統投加比例為1∶1。若投加比例不當，會引起硝化池溶解氧水平降低以及葡萄糖的流失浪費。
④在投加葡萄糖過程中，生化系統pH值容易降低，需投加片堿進行pH值調節。 |
