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复合微生物制剂在垃圾渗滤液处理中的应用 * 朱磊1李南华2胡子全2曹旸1陈赵然1赵海泉1 1. 安徽农业大学生命科学学院， 合肥 230036; 2. 江苏碧程环保工程有限公司， 江苏 宜兴 214200 摘要 以南京溧水县垃圾填埋场的渗滤液为研究对象， 选取 NH3- N、 TP 和 COD 为评价指标， 通过渗滤液 pH、 曝气时 间、 反应时间和投加量的改变， 研究复合微生物菌剂对垃圾渗滤液中有机物、 氨氮和磷的影响。结果表明 微生物制剂 最适投加量为 V菌/V水为 1/5 000 ～1/2 000， 最适反应时间为 48 ～60 h， 曝气时间为 36 ～48 h， pH 为7. 5 ～8. 5。通过正 交实验确定最佳反应条件为 投加量 V菌/V水为 1/2 000， 反应时间为 48 h， 曝气时间为 36 h， pH 为 8。复合微生物菌剂 对有机物、 氨氮和磷有较好的降解能力。 关键词 垃圾渗滤液; 复合微生物菌剂; COD; TP; NH3- N DOI 10. 13205/j． hjgc． 201401002 CONDITIONS OF THE LANDFILL LEACHATE TＲEATMENT BY COMPLEX MICＲOOＲGANISMS Zhu Lei1Li Nanhua2Hu Ziquan2Cao Yang1Chen Zhaoran1Zhao Haiquan1 1. College of Life Sciences， Anhui Agricultural University， Hefei 230036，China; 2. Jiangsu Bicheng Environmental Protection Engineering Co． ，Ltd，Yixing 214200，China AbstractBy changing the landfill leachate pH，reaction time，aeration time and microorganisms dosage，it was analyzed and studied the influence of the organic matter， ammonia nitrogen and total phosphorus of Nanjing Lishui County’ s landfill leachate by complex microorganisms． NH3- N，TP and COD were chosen as the uation index． The optimum dosage of the complex microorganisms is at Vbacteria/Vwater1/5 000 ～1/2 000， the optimum reaction time is 48 ～60 h， the optimum aeration time is 36 ～48 h， the optimum pH is 7.5 ～8.5． The final optimal reaction conditions determined by orthogonal experiments were as followsthe dosage of Vbacteria/Vwateris 1/2000，the reaction time is 48h，the aeration time is 36 h and pH is 8． The complex microorganisms proved to have good degradation perance on organic matter， ammonia nitrogen and phosphorus of the landfill leachate． Keywordslandfill leachate;complex microorganisms;removal rate;COD;TP;NH3- N * 安徽省高校科研自然重点项目 KJ2011A108 ; 宜兴市工业支撑计划项目。 0引言 垃圾渗滤液是垃圾在堆放、 填埋过程中， 由于有 机物质发酵分解、 雨水沥淋、 地下水浸泡等过程产生 的高浓度有机污水， 具有水质水量变化大， 水质复杂， 含有大量的病原微生物和其他有毒有害物质等特点， 其处理一直是世界性难题［1 ］。近年来我国城市生活 垃圾产生量每年以约 10 的速度迅猛增长， 且以填 埋处理为主 ［2 ］， 这导致填埋场中大量产生垃圾渗滤 液。对垃圾渗滤液的处理一直使用传统的物化 法 ［3 ］。近几年， 复合微生物菌群技术的应用开始涉 及环保领域， 尤其在水污染的治理方面发展迅速［4 ］。 研究表明， 在污水处理中使用复合微生物菌群菌液可 提高多种污染物质的去除率［5- 9 ］。本课题研究的目的 和意义在于， 通过利用已知复合微生物菌剂的生物多 样性和综合效应开展处理垃圾渗滤液的探索性试验， 分析各因素 反应时间、 曝气时间、 pH、 投加量 对菌 剂处理效率的影响， 确定出最适宜的条件， 以此提高 垃圾渗滤液的处理效率， 降低运行成本。 1实验部分 1. 1复合微生物菌剂的来源 复合微生物菌剂来自江苏碧程环保设备有限公 司的 BM 微生态制剂。 1. 2垃圾渗滤液的来源与水质 垃圾渗滤液取自南京溧水生活垃圾卫生填埋场 调节池， 水质指标 pH 7 ～ 8， ρ COD 为3 000 ～ 4 000 mg/L， ρ TP 为 50 ～ 60 mg/L， ρ NH3- N 为 6 环境工程 Environmental Engineering 1 400 ～1 600 mg/L。 1. 3检测方法 COD 测定采用重铬酸钾法 GB 1191489 ［10 ］; NH3- N 测定采用纳氏试剂分光光度法［11 ］; 总磷测定 采用消解法 ［12 ］; pH 使用 pH 仪测定。 1. 4实验方法 1. 4. 1投加量对垃圾渗滤液处理的影响 取 6 个 250 mL 锥形瓶， 分别加入储备的垃圾渗 滤液 200 mL， 按 V菌/V水为 1/500、 1/1 000、 1/2 000、 1/5 000、 1/10 000、 1/20 000 添加复合微生物制剂， 摇 匀后在相同条件下低流量持续性曝气 48 h。测定垃 圾渗滤液中各指标参数。 1. 4. 2不同反应时间对垃圾渗滤液处理的影响 向 250 mL 锥形瓶中加入200 mL 垃圾渗滤液， 按 V菌/V水为 1/2 000 比例添加复合微生物制剂， 然后低 流量持续性曝气， 分别在反应时间为 12， 24， 36， 48， 60， 72 h 测定垃圾渗滤液中各指标参数。 1. 4. 3不同曝气时间对垃圾渗滤液处理的影响 取 6 个250 mL 锥形瓶， 分别加入200 mL 垃圾渗 滤液， 按 V菌/V水为 1/2 000 比例添加复合微生物制 剂。分别曝气 12， 24， 36， 48， 60， 72 h， 反应时间均为 72 h。测定垃圾渗滤液中各指标参数。 1. 4. 4不同 pH 对垃圾渗滤液处理的影响 取 5 个250 mL 锥形瓶， 分别加入200 mL 垃圾渗 滤液， 按 V菌/V水为 1/2 000 比例添加复合微生物制 剂， 调 pH 依次为 5. 0、 6. 0、 7. 0、 8. 0、 9. 0， 摇匀后在相 同的条件下低流量持续性曝气 48 h。测定垃圾渗滤 液中各指标参数。 1. 4. 5正交实验 为了进一步优化操作条件， 提高复合微生物制剂 对垃圾渗滤液的处理效果， 根据各因素的适应范围， 将各因素进行正交实验， 每个因素三个水平， 按正交 L9 34 方案进行实验。各因素水平表见表 1， L9 34 方案见表 2。 表 1因素水平表 Table 1Table of factors and factor levels 因素反应时间/h曝气时间/h投加量 V菌/V水pH 水平 136 121/2 0007. 0 水平 248 241/5 0008. 0 水平 360 361/10 0009. 0 2结果与分析 2. 1投加量对垃圾渗滤液处理的影响 从图 1 可以看出 复合微生物菌剂对 NH3- N 的 表 2正交试验设计 Table 2Orthogonal experimental design 试验号反应时间曝气时间投加量pH 11111 21222 31333 42123 52231 62312 73132 83213 93321 降解促进作用明显， 总去除率较高。当接种量在 1/2 000即 0. 0005 时， NH3- N 去除率最大为 82. 03; 接种量在 1/2 0000 ～ 1/2 000 时， 去除率随着接种量 的增加而增大; 接种量高于 1/2000 时， 去除率随着接 种量的增大而减小。表明 曝气为污水中硝化作用提 供条件， 而复合微生物菌剂的加入可促使污水中更多 的 NH3- N 发生硝化反应。复合微生物菌剂对 TP 的 降解同样也比较明显， 去除率的变化趋势与 NH3- N 相似。当接种量在 1/20 000 ～1/2 000 时， TP 去除率 成对数增大。1/2 000 时达到最大值为 63. 11; 当 接种量 ＞1/2 000 时， TP 去除率缓慢减小。复合菌剂 中含有各种微生物， 其生长需要消耗一定量的氮磷化 合物。相比而言， 复合微生物菌剂对 COD 的降解效 果一般。接种量在 1/2 000 时， COD 去除率也达到最 大值为 36. 27。当接种量在 1/20 000 ～ 1/2 000 时， COD 去除率缓慢增大; 接种量 ＞1/2 000 时， COD 去除率减小; 1/500 时， 去除率仅 15. 66， 处理效果 差。这可能是由于复合菌剂的投加量过大， 提高原液 中 COD 浓度， 使得降解效果不明显。因此。最适投 加量 V菌/V水为 1/5 000 ～1/2 000。 图 1投加量对处理效果的影响 Fig．1Influence of complex microorganisms dosage on the treatment effect 7 水污染防治 Water Pollution Control 2. 2不同反应时间对垃圾渗滤液处理的影响 由图 2 可以看出 COD、 NH3- N 和 TP 的去除效果 随反应时间的变化情况相似。随着反应时间的增大， 去除率均有明显增大， 但到达一定时间后趋于稳定。 由于复合微生物菌剂中含有多种微生物， 接种到渗滤 液中， 需要一定的时间去适应污水。在开始阶段 24h 之前 ， NH3- N、 TP 和 COD 降解效果不是很理 想。随着反应时间的延长， 在良好的溶解氧环境下， 微生物生长良好， 生物活性得以充分发挥， 从而提高 了整体处理效率。在反应时间为 60 h 时， NH3- N、 TP 和 COD 去除率均达最大值， 分别为83. 31、 73. 59 和 35. 94。60 h 后， 除 TP 去除率稍微减小外， NH3- N和 COD 去除率变化不大。考虑成本及效益等 因素， 最适反应时间为 48 ～60 h。 图 2反应时间对处理效果的影响 Fig．2Influence of reaction time on the treatment effect 2. 3不同曝气时间对垃圾渗滤液处理的影响 由图 3 可以看出 随着曝气时间的增大， NH3- N 去除率逐渐增大。48 h 后， 去除率增加缓慢， 几乎不 变， 且去除率均大于 81。TP 去除率在 48 h 达最大 值为 63. 00。在 48 h 前， 随着曝气时间的增长， TP 去除率也逐渐增大; 在 48 h 后， 随着时间的增长， TP 去除 率 减 小。COD 去 除 率 在 36 h 达 到 最 大 值 36. 42。在 24 h 之前和 48 h 之后， COD 去除率相 差不大。可能是由于复合微生物菌剂中含有好氧菌 和厌氧菌， 在曝气时间过长或者全曝气的情况下， 虽 然好氧微生物的活性能完全发挥出来， 但同时又抑制 了厌氧微生物的活性发挥， 不能达到最大的降解效 果。因此保持一定的曝气时间， 既能够满足好氧微生 物的生长需要， 又不抑制厌氧微生物的活性发挥。综 合考虑， 曝气取 36 ～48 h 适宜。 图 3曝气时间对处理效果的影响 Fig．3Influence of aeration time on the treatment effect 2. 4不同 pH 对垃圾渗滤液处理的影响 pH 在微生物代谢过程中是个很重要的影响因 素。如酶促反应、 细胞的通透性、 细胞膜的稳定性、 对 营养物质的吸收等均需要适宜的 pH［13 ］。由图 4 可 以看出 在 pH 为 8 时， COD、 NH3- N 和 TP 均能达到 最大去除率， 分别为 35. 56、 82. 67 和 63. 23。 其中， NH3- N 的降解对 pH 比较敏感。在 pH 为 5 时， NH3- N 去除率为 2. 03， 几乎不降解。但随着 pH 的增 大， NH3- N 去除率几乎成对数增大。pH ＞ 8 时， 降解 率保持平稳。TP 在 pH ＜8 时， 随着 pH 的增大， 去除 率增大; pH ＞8 时， 去除率急剧下降。而 COD 去除率 受 pH 影响不大。pH ＜8 时， 降解率保持平稳; pH ＞8 时， COD 去除率减小。可知， NH3- N 适宜的 pH 为8 ～ 9， COD 和 TP 适宜的 pH 为 7 ～ 8。综合考虑， pH 取 7. 5 ～8. 5 适宜。 图 4 pH 对处理效果的影响 Fig．4Influence of pH on the treatment effect 8 环境工程 Environmental Engineering 2. 5正交实验 正交试验与方差分析结果见表 3、 表 4。通过表 3 和表 4 可知 极差分析结果 Ｒ 与方差分析结果基 本吻合 对于 NH3- N 的影响， 曝气时间 ＞ 反应时间 ＞ pH ＞ 投加量; 对于 TP 的影响， 曝气时间 ＞ 反应时间 ＞ 投加量 ＞ pH; 对于 COD 的影响， 曝气时间 ＞ 反应 时间 ＞ pH ＞ 投加量。最佳条件为 投加量 V菌/V水为 1/2 000， 反应时间为48 h， 曝气时间为36 h， pH 为8， NH3- N、 TP 及 COD 去除率分别达 82. 49、 82. 52、 39. 41; 各因素对 COD、 NH3- N 和 TP 极显著。 表 3正交试验结果 Table 3Ｒesults of orthogonal experiment 处理号 因素结果 反应时间曝气时间投加量pH NH3- N 去除率/TP 去除率/COD 去除率/ 1111128. 69 0. 5560. 51 1. 0329. 58 0. 61 2122244. 87 1. 1049. 89 0. 3331. 95 0. 17 3133372. 83 1. 4570. 85 0. 4032. 78 0. 57 4212329. 42 1. 1347. 75 0. 8332. 36 0. 16 5223152. 15 1. 5173. 36 0. 6634. 88 0. 78 6231282. 49 0. 4481. 52 0. 5539. 01 1. 51 7313232. 60 1. 0075. 17 0. 3432. 18 0. 75 8321367. 00 1. 9952. 96 0. 4234. 06 0. 84 9332175. 07 0. 5178. 37 0. 3539. 33 0. 64 K1148. 797833. 382259. 391151. 9722 K2157. 831154. 673352. 932253. 32 K3158. 224452. 932252. 5359. 5611 Ｒ19. 426743. 41566. 86117. 5889 K1260. 415666. 357864. 995670. 7489 K2272. 756766. 357863. 883368. 8589 K3268. 835676. 913373. 128962. 4 Ｒ212. 341118. 17679. 24568. 3272 K1331. 436731. 375634. 218934. 5989 K2335. 417833. 628934. 546734. 3811 K3335. 192237. 042233. 281133. 0667 Ｒ33. 98115. 66671. 26561. 5322 表 4方差分析结果 Table 4Ｒesults of variance analysis 平方和 NH3- N TPCOD 自 由 度 均方F 值p- 值显著性 NH3- N TPCOD NH3- N TPCOD NH3- N TPCOD NH3- NTPCOD 反应时间511. 85715. 7290. 012255. 93 357. 8645. 01182. 581 010. 0076. 360. 00010. 00010. 0001＊＊ ＊＊ ＊＊ 曝气时间 8 483. 14 1 499. 68 146. 522 4 241. 57 749. 8473. 263 025. 942 116. 28 124. 300. 00010. 0001 0. 0001＊＊ ＊＊ ＊＊ 投加量266. 86458. 617. 772133. 43 229. 33. 8895. 19647. 176. 590. 00010. 00010. 0071＊＊ ＊＊ ＊＊ pH295. 08344. 9812. 372147. 54 172. 496. 18105. 25486. 8210. 490. 00010. 00010. 001＊＊ ＊＊ ＊＊ 误差25. 236. 3810. 61181. 400. 350. 59 3结论 通过各单因素实验和正交实验中复合微生态菌 剂 BM 处理垃圾渗滤液效果的研究， 确定各适宜范 围， 为复合微生物菌剂与传统生化处理技术相结合创 造了条件。 1 复合微生态菌剂 BM 对垃圾渗滤液中 NH3- N 和 TP 有明显的降解效果， 而对于 COD 的降解能力有限。 2 通过各单因素实验分析， 得出适宜条件为 V菌/V水为 1/5 000 ～ 1/2 000， 反应时间为 48 ～ 60 h， 曝气时间为 36 ～48 h。最适 pH 为 7. 5 ～8. 5。 3 通过正交实验得到最佳组合条件 投加量 V菌/V水为 1/2 000， 反应时间为 48 h， 曝气时间为 36 h， pH 为 8， NH3- N、 TP 及 COD 去除率分别达 82. 49、 82. 52、 39. 41。 参考文献 ［1］李咏， 李斯哲， 何秦， 等． 投加 EM 菌处理垃圾渗滤液的试验研 究［J］． 环境科学导刊， 2008， 27 6 4- 7. 下转第 32 页 9 水污染防治 Water Pollution Control 的氨毒害加深， 从而降低植物的去污能力。无植物的空 白对照对氮磷的去除能力随着 HＲT 增加而提高。 3不同湿地植物对氨氮耐受性不同 ［25 ］， 高氨氮 浓度下再力花和旱伞草的去污效果明显好于其他湿 地植物。其可用于一些氨氮浓度较高的污水处理。 参考文献 ［1］程勇，关永平，赵泉． 环境中景观水体的污染控制和修复技术 ［J］． 环境科学与管理， 2005， 30 6 94- 95. ［2］蒋跃平，葛滢，岳春雷，等． 人工湿地植物对观赏水中氮磷去 除的贡献［J］． 生态学报， 2004， 24 8 1720- 1725. ［3］韩宁宁，孙世群，周晓铁，等． 安徽省饮用水水源地污染现状 调查评价及管理对策［J］ ． 环境科学与管理，2010，35 11 147- 150. ［4］龚琴红， 田光明， 丁晔． 垂直流湿地对生活污水中磷的去除效果 研究［J］． 农业环境科学学报， 2004， 23 8 1046- 1049. ［5］张洪洋， 于水利， 修春海， 等． 水平潜流人工湿地系统处理微污 染原水的研究［J］ ． 环境工程学报， 2008， 2 11 1447- 1450. ［6］Gottschall N． The role of plants in the removal of nutrients at a constructed 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