生物酶在垃圾渗滤液处理中的实践探讨

泉州圣元华绿环保科技有限公司 邱龙峰

一、工程背景

某垃圾填埋场每日产生垃圾渗滤液400m3，COD浓度≥5000mg/L，NH3-N浓度≥3000mg/L，总氮浓度≥3500mg/L。垃圾渗滤液处理系统以生化处理为主，其主体工艺为“一级反硝化+一级硝化+二级反硝化+二级硝化+一级芬顿+一级BAF+二级芬顿+二级BAF”，但由于垃圾渗滤液污染物浓度高，尤其氨氮及总氮浓度高，为达到脱氮目的，在反硝化工段投加大量葡萄糖及乙酸钠作为碳源，虽然脱氮效果可以达到出水指标要求，但运行成本居高不下，生化系统不稳定，污泥产量多。

针对上述情况，公司对该垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液进行强化脱氮处理，并优化碳源投加量，达到减量化、无害化标准后排放。公司采用MBK生物酶强化工艺，对该垃圾渗滤液进行技术升级实现高效处理，使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡，处理后水质达到国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）表2中规定的排放标准，满足减排的目标，同时充分利用内部碳源，减少外部碳源投加，降低药剂运行成本。

二、垃圾渗滤液来源及水质情况

垃圾渗滤液是垃圾填埋产生的高浓度有机污水，具有不同于一般城市污水的特点：高氨氮高总氮，同时BOD和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高、微生物营养元素比例失调等。据测定含有93种有害物质，其中1种可致癌、5种诱导致癌，如不加以处理，直接排放将会对周围的地下水体、地表水体、土壤及生态环境带来不可估量的污染和危害。

该垃圾渗滤液的进出水水质数据兼表1。

表1 垃圾渗滤液的进出水水质

三、工程介绍

本工程设计时处理水量为600m3/d，目前实际运行量为200-500t/d,24小时连续运行。

（一）处理工艺

该垃圾填埋场垃圾渗滤液处理采用以生化处理为主体的处理工艺，即一级反硝化+一级硝化+二级反硝化+二级硝化+一级芬顿+一级BAF+二级芬顿+二级BAF处理工艺，其工艺流程见图1。

图1 处理工艺流程图

（二）处理结果

该垃圾渗滤液处理系统因大量投加葡萄糖及乙酸钠作为反硝化碳源，以致成本居高不下，且污泥产生量大，系统处于非稳定运行。其水质指标见表2。

表2 处理系统水质指标

该垃圾渗滤液处理采用投加葡萄糖及乙酸钠作为反硝化碳源，投加比例为15%，其处理系统水质变化说明：本底水质指标浓度COD：5000-6000mg/L、氨氮：2000-3000mg/L、总氮：2500-3500mg/L。经生化处理后的指标COD：1000mg/L左右，氨氮：13.0mg/L左右，总氮：220mg/L左右，投加碳源的运行成本约81元/m3，运行成本居高不下。

（三）生物酶强化工艺系统

该垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液中含有大量有机污染物，还含有各类重金属污染物，尤其是含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。同时氨氮及总氮含量高，C/N比例失调，磷元素缺乏，尤其是总氮处理难度大。根据对垃圾渗滤液水质特点以及排放标准的综合分析对比后确定，本工程工艺采用生物酶强化工艺，即一级反硝化+生物酶强化+一级硝化+二级反硝化+二级硝化+一级芬顿+一级BAF+二级芬顿+二级BAF处理工艺。

1.生物酶强化工艺

由于处理系统投加碳源导致运行成本增加，故采用生物酶强化工艺进行处理，即于生化处理投加垃圾渗滤液专用生物酶制剂，其工艺流程见图2。

图2 生物酶强化工艺流程图

2.工艺流程说明

垃圾渗滤液经预处理进入一级反硝化，拟在此投加垃圾渗滤液专用MBK生物酶制剂，即进行生物酶强化催化反应，主要考虑葡萄糖及乙酸钠作为反硝化碳源会导致运行成本增加，故投加生物酶，利用特选生物酶对于难降解有机物高效迅速地降解机理，可以将垃圾渗滤液中的大分子难降解有机物开环断链，转化为反硝化微生物可以利用的小分子有机物，如酸类有机物等，并且生物酶可以直接进行脱氮反应，进一步降低氨氮及总氮浓度，使其达到排放标准，同时生物酶可将难降解有机物如萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等分解成小分子可降解物质，进一步提高可生化性，从而降低了后续生化反应负荷，生物酶可以减少外加碳源即葡萄糖及乙酸钠的用量，从而降低系统运行成本，使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡。

3.处理结果

经对投加垃圾渗滤液专用生物酶制剂处理该垃圾填埋场的垃圾渗滤液工艺不断调试后，逐步减少葡萄糖浆及乙酸钠的用量，且脱氮效果显著，经过半年多时间的实际运行，出水稳定达标，且使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡。水质指标见表3。

表3 投加垃圾渗滤液专用生物酶制剂后水质指标

由表3数据可以说明，投加垃圾渗滤液专用生物酶进行生化处理,20天后,污染物指标浓度降低至COD：800mg/L左右，部分COD转化为有机酸；氨氮9mg/L左右，去除率高达99%；总氮：90mg/l左右，去除率高达90%，碳源投加比例从15%降至9%。

投加垃圾渗滤液专用生物酶后，生化系统水质变化说明：投加生物酶效果显著，生物酶可促进改善生化处理系统中的营养物质、微生物菌群等各项指标平衡，同时因其属于生物降解，可直接利用渗滤液中的难降解有机物作为碳源，COD被快速降解转化有机酸被菌群充分利用，同时提高了B/C比值，保证了出水稳定达标，大幅提高生化处理效率与生化系统稳定性。随着处理时间周期延长，效果越明显，同时系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡。

4.处理结果分析

（1）针对垃圾渗滤液处理中，投加大量葡萄糖及乙酸钠作为碳源，以致运行成本居高不下，脱氮效果差的问题，进行了投加垃圾渗滤液专用生物酶制剂强化处理，通过对数据进行分析，可以看出渗滤液处理系统出水各项指标均稳定达标。

（2）垃圾渗滤液专用生物酶制剂平均投加量为0.3-0.6‰之间。

（3）在投加垃圾渗滤液专用生物酶制剂连续运行期间，渗滤液处理系统稳定运行，且在出水各项指标均达标的前提下，碳源投加比例从15%降至9%。

（4）垃圾渗滤液专用MBK生物酶可使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡，从而降低系统运行费用，包括降低碳源药剂费用及设备运行费用。

5.生物酶作用

生物酶强化工艺是应用复合生物酶高效迅速催化处理污水中的污染物质，通过有效的生物降解功能来对目前一些污染治理技术所不能降解的大分子难降解有机物进行处理，具有生物降解功能强、使用方便且能使净化后的水质更加稳定、彻底治理污染的优点。

生物酶强化工艺为具有脱色除臭、去除COD、脱氮除磷等多功能的环境友好型工艺，尤其是对于氨氮及总氮有独特的降解作用，对于已有污水处理工艺，不用增建或扩建构筑物，新建污水处理工艺，可增加系统污染负荷，减小构筑物，减少直接投资，且操作简便，复合生物酶利用自固定化及复合固定化作用于一定条件下存在于污水处理系统中，并可增加系统中优势菌的生长及繁殖，促进系统的优化及稳定运行。此工艺能强烈地分解杂环类、苯环类等特征污染物，对特征污染物有较强的去除效果，分解蛋白质和复杂多糖，对水溶性有机物分解也有重要的作用，将污水中大量如侧链脂、石油醚、丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、甲苯等有毒有机物的复杂结构打开，使之开环断链，形成小分子物质，将其降解为酸类有机物，可为系统中反硝化微生物直接利用，发挥脱氮作用，且生物酶本身具有脱氮作用，其中的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶用以补充反硝化池中硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶的不足，发挥脱氮作用，可使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡，从而降低系统运行费用，包括降低碳源药剂费用及设备运行费用。

四、结语

从以上垃圾渗滤液工程案例中可以看出，采用垃圾渗滤液专用MBK生物酶强化工艺，可以高效迅速地去除垃圾渗滤液中的污染物质，尤其是通过生化系统对于氨氮及总氮有较好的去除作用。其中特选的生物酶对于垃圾渗滤液中的污染物质有较强的催化降解转化作用，使之开环断链，形成小分子物质，从复杂的大分子有机物状态降解为小分子有机物或CO2、H2O等无机物，或将其降解为酸类有机物，可为系统中反硝化微生物协同作用，充分发挥脱氮功能，且MBK生物酶本身具有脱氮作用，其中的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶用以补充反硝化池中硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶的不足，发挥脱氮作用。特选的生物酶可固定化于污泥等载体上，既可以维持系统内高生物酶浓度，同时可以大幅度减少生物酶流失，提高生物酶的催化效率。与现有传统的垃圾渗滤液处理工艺相比，生物酶强化工艺缩短了处理时间，既可以提高现有处理设施的处理效率，同时无需建造新的构筑物，减少了建设投资，可使系统中碳源投加量、DO含量及污泥产生量达到动态平衡，从而降低系统运行费用，包括降低碳源药剂费用及设备运行费用。