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经济的发展和社会生活水平的提高，使得生活垃圾种类和数量均越来越多，并呈现着明显的增长趋势[1]。垃圾渗滤液是一种由于垃圾长期堆积分解、以及雨雪淋过后渗滤而下的污水[2]，该类污水异味重，严重影响城市环境和接触者身体健康，成为垃圾处理过程中产生的二次污染物，需要及时利用化学、物理、生物等处理方法进行分解和清理[3]。生物处理方法具有能耗低、效率高、反应彻底、二次污染小等优势，是垃圾渗滤的主要污水处理手法。其中微生物的缺氧或厌氧与好氧相结合的方法是近些年生物处理方法研究的重点课题之一[4]。
而流离生化技术是在废水生物法处理的基础上改良的先进技术，其具有积聚废水中悬浮物、有机物的作用，并集活性污泥法与生物膜法于一身，可通过曝气作用创造局部好氧、兼氧及厌氧的微环境，呈现出良好的脱氮、除碳及耐冲击水质波动能力[5]。目前针对于流离生化技术处理垃圾渗滤液的相关报道尚少，笔者通过中试试验，提取和总结了处理过程中的相关数据及生化反应，希望为科技发展提供有利依据。
1材料与方法
1.1试验装置和材料
采用自设计流离生化处理反应装置（如图1所示），装置长×宽×高为1.9×8.0×1.5m，为不锈钢材质，装置内依次划分为均质池、厌氧池、曝气池、以及中间水池。将待处理垃圾渗滤液经进水口输入均质池进行水质均配；再将均质池处理后污水定量输注到厌氧流离生化池进行处理；处理后污水将自行流入曝气池，两个曝气池底均有穿孔管曝气装置以向池内提供定量气源，对污水实施曝气流离生化处理；最后，处理后净水储入中间水池，供后续深度处理试验。
图1生化系统试验装置示意图
主要材料为流离球，由聚乙烯外壳和填料组成，直径100mm。其中厌氧流离球填料使用化学改性火山岩，池内填充比例40%，粒径15mm～25mm；曝气流离球填料使用化学涂层的碎石块，池内填充比例70%，粒径12mm～20mm。
1.2试验污水化学成份
垃圾渗滤液来源于江苏省宜兴市某垃圾中转站，经化学实验获得数据：CODcr（8600～15000mg/L），PH（7～8），总氮（720～1010mg/L），氨氮（500～890mg/L），悬浮固体（900～1200mg/L），总磷（25～55mg/L）。
1.3试验方法
试验共分两个阶段：（1）驯化阶段：采用逐渐提高合成污水浓度的方式对种污泥进行预驯化，氨氮与COD最终达到垃圾渗滤液进水水质浓度；（2）实际垃圾渗滤液生化处理阶段：垃圾渗滤液分别经过厌氧流离生化池、曝气流离生化池生化处理之后进入中间水池。
驯化具体步骤如下：取垃圾渗滤液和自来水一齐注入均质池，CODcr控制范围为1000～1200mg/L，搅拌机混合搅拌约30min。水泵启动，加入接种污泥，控制MLSS范围7800～9620mg/L。注满厌氧池和曝气池，控制MLSS为3560～4560mg/L。厌氧池面的水由进水泵送入十字形布水器，形成内循环搅拌，至CODcr值低于2000mg/L时，关闭进水泵。静置2h后再次启动进水泵，向厌氧池中注入约1/3进水量以及适量的种泥，同样由进水泵进行内循环。直至填料和从池底排放出的污泥呈现致密的橙黑色，至此厌氧流离生化池启动成功。启动回转式鼓风机对曝气池进行闷曝，溶解氧浓度应控制在2～4mg/L间。检测CODcr低至500mg/L时，采用低负荷间歇法，通过进水泵向均质池中适当进水和接种污泥，日进水时间相对增长，直到填料上呈橙黄色膜，说明生物膜培养完成。此时，厌氧池和曝气池均停止接种污泥，按设计量20%的进水量持续向均质池输注垃圾渗滤液，检测CODcr低至500mg/L后，进水量提升至设计量的30%～40%，反复运作，直到达成设计处理量。再按同等比例增加进水浓度，直至到达垃圾渗滤液原水质浓度。
CODcr、氨氮和总磷由快速测定仪测定（北京连华大地科技发展公司生产）；溶解氧由溶解氧测定仪测定（上海精密科学仪器有限公司生产）；pH测定采用便捷式pH计法；SS和MLSS测定采用重量法；TN测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。
试验过程中定时取样，每次取三份，以平均值作为试验数据。
2结果与分析
2.1处理效果
该试验自反应装置启动至驯化结束且出水基本达到稳定时（全驯化过程），共经历约40d。如表1为处理量为100L/h时的各池的处理效果。
如表1，随着反应的进行和驯化过程的发展，COD、氨氮、TN、TP含量不断下降，pH值不断上升。厌氧池中，由于生物降解负荷存在不稳定性，促使产酸细菌更多的产生挥发性脂肪酸，使池内pH值下降，产甲烷细菌活性受到抑制，厌氧系统的去除率因此而下降。而通过酸化细菌的水解酸化反应，有效避免了厌氧反应中酸败的产生，从而有助于pH值的提升，促进甲烷细菌活性，从而提升厌氧池的去除效率。而在整个驯化过程中，由于硝化作用与反硝化，pH值出现上升；有机物分解后产生CO2吹脱，使pH值上升；有机酸不断分解过程中引发pH值上升。整个驯化过程中，pH值不断提升。
2.2水力停留（HTR）对生化处理的影响
从表2可知，厌氧池COD去除率随着HTR时长的减少而逐渐降低。这是因为厌氧池中应用改性火山岩作载体，能够在受到冲击负荷时吸附毒性物质，随着废水得到处理，根据生物再生机理渐渐地重新把毒性物质释放于水中。
由表3，随着HTR时长的增加，曝气池COD、氨氮、TN去除率逐渐增加。
曝气池中存在着好氧、缺氧、厌氧三种局部环境，从而发生同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等不同转化途径。HTR时长的增加，好氧区微生物不断氧化和分解有机物，COD去除率上升。氨氮和TN去除率的上升，首先是因为厌氧氨氧化途径去除氨氮，使硝化菌富集进而加速硝化反应，整个系统的总氨氮去除率不断提升；其次，缺氧区内有机物不断酸化并降解成小分子，在反硝化开始的5min～15min，反硝化菌以挥发性脂肪酸及醇类等易降解的厌氧发酵产物为碳源，反应达到最高速率，同时，碳源不足时，进行细胞内源反硝化，提高了整个处理系统的反硝化程度，从而利于提高脱氮效率。因此，在工程中，为了提高COD和总氮的去除率，可以相应地增加渗滤液在系统中的停留时间。
2.3溶解氧浓度（DO）对曝气池生化处理影响
曝气池的处理应用了双级模式，若提高曝气量，则对能耗要求较大，因此需要研究和有效控制溶解氧的浓度。由表4的结果可知，随着DO增大，曝气池内好氧微生物数量明显增加，分泌大量的胞外酶，有机物得到不断降解，COD去除率逐渐升高；另外，硝化脱氮作用需要大量氧自由基使氨氮向-NO2、-NO3转化，DO的增大使得氨氮的去除率也逐步增加。
2.4容积负荷（Fr）对特殊化处理的影响
一般情况下，高浓度负荷进水不仅促进了污泥的增殖，同时强化污泥中降解菌对难降解有机物的驯化作用（包括共代谢作用），从而让反应器降解更多的剩余有机物。同时顶部的填料作用，使反应器内生物量增加，经流离作用将微生物和悬浮性物质截留于反应器中，加强了系统处理能力，COD去除率相应地提高。但当达到微生物所能承受的负荷，即生长代谢所需碳源过量时，微生物反而会释放多余碳源，使得COD有所增加。
如表5、6所示，厌氧池COD去除率当Fr达到（2.76～3.28）Kg/m3/d之间时最高，曝气池Fr在（1.28～1.39）Kg/m3/d时，COD去除率达到最高。提示反应器的抗冲击负荷能力在厌氧池容积负荷在范围（2.76～3.28）、以及曝气池抗冲击负荷在（1.28～1.39）时最优。
曝气池中随着Fr的增加，厌氧氨氧化反应与好氧硝化反应活性没有受到明显抑制影响，氨氮去除率逐渐上升（见表7）。 目前，利用生物法对垃圾渗滤液进行处理具有明显的操作简单、成本低、耐受冲击负荷作用强等特点。流离生化技术是较先进的生物处理方法之一，由于其在一些工业废水处理中已见成效，也被尝试应用在生活污水处理工作当中[6]。流离生化技术巧妙的将活性污泥处理方法与生物膜处理方法结合在一起，促使污水中的悬浮物、杂物、有机物等通过填料积聚起来，再利用曝气作用，形成良好的局部好氧、兼氧、厌氧微环境，获得较好的除碳、脱氮、耐冲击水质波动等能力。
整个运行过程中始终未对进水pH值进行调节，也没有向反应器中人为投加碱性物质，反应器仍能正常运行，对COD的去除率也保持稳定，表明系统本身具有较强的抗pH变化能力，并能对pH进行自行调节，保证后续生物处理所需的酸碱度。
总之，流离生化处理垃圾渗滤液具有较好的效果，其有效结合了流离原理以及生物学的相关机制[7]，是污水处理相关领域的一项新的技术性突破，尤其适合应用于小区、建筑物等的污水处理中，具有广阔的发展远景。
参考文献
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