固定化微生物对渗滤液DTRO出水中氨氮降解的研究

采用固定化微生物技术处理渗滤液DTRO出水中氨氮,考察不同HRT、DO以及温度对反应体系脱氮的影响。结果表明:反应器驯化周期短,能够有效地去除反应体系中的氨氮和COD,其去除率分别为98.68%、78.19%。驯化后期,反应体系中出现轮虫、累枝虫、寡毛类动物。

不同水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、温度影响固定化微生物脱氮效果,通过试验得出最佳工艺条件为:HRT为5d,ρ(DO)为4.0mg/L,温度为25~30℃。在最佳工艺条件下,出水ρ(NH_4~+-N)为13.01~19.96mg/L,ρ(COD)为6.78~12.07mg/L,达GB16889—2008《垃圾填埋场污染控制标准》。

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。传统处理工艺很难达到GB16889—2008《垃圾填埋场污染控制标准》，而碟管式反渗透膜(DTRO)具有通道宽、流程短、湍流强等特点，早先在国外渗滤液的处理中较常见。

国内填埋场如广西北海市白水塘填埋场、深圳老虎坑垃圾填埋场、安徽滁州垃圾填埋场等也引进了DTRO技术。DTRO运行初期，工艺稳定，出水水质好，但是随着运行时间的增加，膜组件被渗滤液所污染，DTRO膜易堵塞，压力泵负荷增加，最终导致出水无法达到排放要求。

通常，此类出水中ρ(NH+4-N)为70～140mg/L，ρ(COD)<100mg/L，电导率为700～1000μS/cm[4]，其中仅氨氮浓度未达排放标准，生物脱氮仍需要一定的碳源。由于该类废水C/N值偏低，采用传统生化法处理工艺需要额外投加大量的碳源，处理成本高。

固定化微生物技术对碳源需求量低，并能够维持较高的生物量，在低C/N废水脱氮领域中具有巨大的应用潜力。目前，该技术已应用于合成氨工业废水、焦化厂废水、畜禽养殖废水脱氮等方面。

本文针对渗滤液DTRO出水不达标问题，采用固定化微生物进行深度处理，考察不同HRT、DO、温度条件下对固定化微生物脱氮效果的影响，确定该技术处理DTRO出水达标排放的最佳工艺条件。

1试验部分

1.1试验装置

试验装置如图1所示，反应池尺寸为780mm×100mm×485mm，有效容积为30L，由PVC板制成。在反应池一侧距侧壁80mm，底面285mm处安装固定化微生物反应器，具体是在布满孔(5mm)的塑料瓶(60mm×210mm)内装入曝气头，周围装满固定化微生物载体。载体由陶粒制成，具有较大的比表面积(31.744m2/g)，装填容量仅占反应装置的1%左右，载体内包埋多种具有特定功能的细菌，其在供氧条件下，载体内的细菌被激活，释放于水中。

控制固定化微生物反应器上方的溶解氧，溶解氧随着流体在反应器中扩散，沿程与断面形成“好氧-缺氧”环境，有利于反应装置同步硝化反硝化。在反应器上方安装DO测定仪、pH测定仪以及加热棒。渗滤液DTRO出水由蠕动泵排入反应池，出水溢流至排水收集槽中。

1.2试验用水

试验用水由382mg/L氯化铵、108mg/L葡萄糖以及0.1mL/L营养液模拟配制而成。ρ(NH+4-N)为90～110mg/L，ρ(COD)为80～100mg/L，pH为7.5～8.5，电导率约为1080μS/cm。其中营养液配料如表1所述。

1.3试验方法

试验装置连续进水，整个试验过程通过NaHCO3溶液调节反应池中的pH，使其值控制在7.5～8.5。

1)固定化微生物载体的激活及驯化:载体激活阶段，将试验用水稀释1倍，抽入到反应池中，待进水达到恒定水位，停止进水，只进行曝气，控制ρ(DO)为5.0mg/L，温度为25～30℃，适应3d，采用试验用水置换反应池中的水，继续曝气3d，完成载体的激活;载体驯化阶段，在载体激活试验的基础上，控制HRT为3d，连续进水，每隔12h取1次水样，测得氨氮和COD浓度。

2)HRT对脱氮效果的影响试验:控制ρ(DO)为5.0mg/L，温度为25～30℃，将HRT设置为7，5，3d，待反应器稳定运行后，每隔12h取1次水样，测得氨氮和COD浓度。

3)DO对脱氮效果的影响试验:控制温度为25～30℃，HRT为5d，调节ρ(DO)为5.0，4.0，3.0mg/L，待反应器稳定运行后，每隔12h取1次水样，测得氨氮和COD浓度。

4)温度对脱氮效果的影响试验:控制ρ(DO)为4.0mg/L，HRT为5d，调节温度为25～30℃和15～20℃，待反应器稳定运行后，每隔12h取1次水样，测得氨氮和COD浓度。

延伸阅读：

晚期垃圾渗滤液MBR亚硝化系统中细菌及功能菌的多样性

垃圾渗滤液|渗沥液处理技术的探讨

关于垃圾渗滤液处理技术的若干认识误区

垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液的处理和回收利用