摘要(yao)： 研究 了厭氧污泥復合床(UASCB)-序批式膜生(sheng)物(wu)反應(ying)器(SMBR)串聯工藝處理垃圾滲(shen)濾液(ye)的工藝性能和 影響 因素。結果表明，厭氧段對整個系(xi)統的調(diao)節作用表現在(zai)兩方面：(1)可以提高(gao)膜生(sheng)物(wu)反應(ying)器內硝化(hua)菌活(huo)性;(2)可以明顯(xian)提高(gao)垃圾滲(shen)濾液(ye)的可生(sheng)化(hua)性，提高(gao)幅度為15.2%。該工藝所能適應(ying)的COD/NH4+-N范圍在(zai)2.5～12。

關(guan)鍵詞：垃圾(ji)滲濾(lv)液 厭氧污泥復合床 序批(pi)式膜生物(wu)反應器

垃圾在堆(dui)放填埋過程中(zhong)(zhong)，由于厭(yan)氧(yang)發(fa)酵(jiao)、有機物(wu)分(fen)(fen)解(jie)、雨水(shui)沖(chong)淋及地下水(shui)浸泡會產生多種代謝產物(wu)和水(shui)分(fen)(fen)，形成(cheng)滲(shen)(shen)濾液(ye)。研(yan)究表(biao)明[1]，垃圾滲(shen)(shen)濾液(ye)中(zhong)(zhong)含有種類繁(fan)多的(de)有機污(wu)(wu)染物(wu)，其中(zhong)(zhong)相當數量(liang)屬于難降(jiang)解(jie)的(de)有毒污(wu)(wu)染物(wu)。由于滲(shen)(shen)濾液(ye)的(de)特殊水(shui)質特征，采用常規(gui)的(de)生物(wu)處理工(gong)藝(yi)往往難以達到理想的(de)處理效果。在此(ci)，對厭(yan)氧(yang)污(wu)(wu)泥復合床(UASCB)-序(xu)批(pi)式(shi)膜(mo)生物(wu)反應器(SMBR)串(chuan)聯工(gong)藝(yi)處理垃圾滲(shen)(shen)濾液(ye)進行(xing)了(le)試驗研(yan)究，探索(suo)了(le)在不(bu)同的(de)工(gong)藝(yi)操作條件下垃圾滲(shen)(shen)濾液(ye)的(de)生物(wu)降(jiang)解(jie)效率(lv)，為垃圾滲(shen)(shen)濾液(ye)的(de)降(jiang)解(jie)提供(gong)了(le)一定的(de)依據。

1 材料與(yu) 方法

1.1 垃圾(ji)滲濾液(ye)水質特(te)征

垃圾滲濾(lv)液(ye)水樣取(qu)自昆明(ming)市西郊垃圾填埋(mai)場的(de)滲濾(lv)液(ye)蓄(xu)水池，水質特征：COD平均濃度為(wei)(wei)9100 mg/L;NH3-N平均濃度為(wei)(wei)870 mg/L;pH為(wei)(wei)7.8;感觀性狀(zhuang)為(wei)(wei)深褐(he)色、有(you)惡臭。

1.2 試驗系統(tong)

由集水(shui)(shui)槽、進水(shui)(shui)泵(beng)(beng)、流量計、蓄水(shui)(shui)槽、潛水(shui)(shui)泵(beng)(beng)、UASCB反應器(qi)、膜生(sheng)物反應器(qi)、離心泵(beng)(beng)及時控(kong)開關組成(cheng)，試驗總示意圖(tu)如圖(tu)1所示。

圖(tu)1 實驗流程總示意圖(tu)

1.集水(shui)(shui)槽;2.進水(shui)(shui)泵;3.流(liu)量計;4.UASCB反應器;5.蓄水(shui)(shui)槽;6.潛水(shui)(shui)泵;7.膜生物反應器; 8.離心泵

1.2.1 UASCB反應(ying)器

UASCB用(yong)有(you)(you)機玻璃柱制作，有(you)(you)效體積8 L，該UASCB的下(xia)(xia)部區域為(wei)污泥床，上部區域為(wei)填料(liao)床，可以有(you)(you)效阻止污泥的流失。填料(liao)直徑10 mm，高10 mm，壁厚(hou)0.6～0.9 mm，用(yong)聚丙稀復合材料(liao)注塑。厭氧反應器在(36±1)℃下(xia)(xia)運(yun)行。

1.2.2 膜(mo)生物(wu)反應器

膜(mo)組件主要技術指標為(wei)：中空纖維膜(mo)外徑(jing)450μm;內徑(jing)350μm;膜(mo)厚50μm;膜(mo)面積(ji)4 m2;平均孔(kong)徑(jing)0.1μm;產水(shui)量0.6～0.8 t/(d·m2);操(cao)作壓(ya)力(li)≤0.3 ×105 Pa;反(fan)應(ying)器容積(ji)為(wei)40 L。試驗過程中檢測項目為(wei)COD、NH4+-N、NO3--N 、NO2--N 、pH、水(shui)溫、污(wu)泥濃度。檢測方(fang)法均為(wei)標準方(fang)法。

2 結(jie)果與討論

2.1 系統啟動

2.1.1 UASCB的啟(qi)動[2]

厭(yan)氧(yang)微生(sheng)物(wu)特別是甲(jia)烷菌增殖緩慢(man)，馴(xun)(xun)化需要較(jiao)長(chang)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)。本試驗厭(yan)氧(yang)污(wu)泥(ni)取自昆明市(shi)第四污(wu)水處理廠硝化池，污(wu)泥(ni)濃(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)7000 mg/L左(zuo)(zuo)右(you)。首先(xian)進行(xing)厭(yan)氧(yang)污(wu)泥(ni)的(de)(de)靜態間(jian)(jian)歇培(pei)養(yang)(yang)，溫度(du)(du)控制(zhi)在(zai)(36±1) ℃左(zuo)(zuo)右(you)，pH為(wei)(wei)6.8～7.4，每天棄去上(shang)清液(ye)，并投(tou)加人工配制(zhi)的(de)(de)葡萄糖營養(yang)(yang)液(ye)，C:N:P=100:5:1，COD濃(nong)度(du)(du)控制(zhi)在(zai)1000 mg/L，經過一周的(de)(de)培(pei)養(yang)(yang)，投(tou)加占厭(yan)氧(yang)反應器體積40%的(de)(de)厭(yan)氧(yang)污(wu)泥(ni)，進行(xing)葡萄糖-滲濾液(ye)連續進液(ye)馴(xun)(xun)化，開始負荷(he)控制(zhi)在(zai)0.5 kgCOD/(m3·d)，通過一次性投(tou)加碳酸鈉(na)/碳酸氫鈉(na)調節pH不低于6.5。運行(xing)30 d后，COD的(de)(de)去除(chu)率達(da)到25%左(zuo)(zuo)右(you)，再逐步增加負荷(he)。60 d后COD的(de)(de)去除(chu)率達(da)到35%以(yi)上(shang)，測反應器底部(bu)污(wu)泥(ni)濃(nong)度(du)(du)達(da)到6300 mg/L，至此認為(wei)(wei)啟動成功。

2.1.2 SMBR的啟動

接種污(wu)泥取自昆(kun)明第四(si)污(wu)水(shui)處理(li)廠(chang)二(er)沉(chen)池。先采(cai)用人工配水(shui)，然后逐(zhu)步投(tou)加厭氧(yang)出(chu)水(shui)，溫度控制在35 ℃左(zuo)右，經過20 d 的(de)馴化培(pei)養，污(wu)泥濃(nong)度達(da)到(dao)6000 mg/L左(zuo)右，一個(ge)運行(xing)周期(qi)為(wei)4 h，依次為(wei)進(jin)水(shui)、攪拌、好氧(yang)曝氣、厭氧(yang)和抽吸5個(ge)階段，好氧(yang)曝氣2.5 h，厭氧(yang)1.5 h。

整個系(xi)統運行40 d，得到較穩定的(de)COD及NH4+-N的(de)去除(chu)率，分別(bie)穩定在91.0%～94.0%和(he)79%～84%，馴化基本成功。

2.2 整(zheng)套工藝的運(yun)行效果

本階段進水濃度分別經歷了10、8、6、5、4倍5個稀釋比的變化。進水水質見表1。

表1 串聯工(gong)藝進(jin)液水質情況

2.1.1 厭氧反(fan)應器的COD降解情(qing)況

圖2表示厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器的(de)(de)進(jin)(jin)出水COD以及去除率(lv)關系。厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器運行經歷了兩(liang)個階段(duan)(duan)，前40 d，進(jin)(jin)液(ye)流(liu)量(liang)為1 L/h，厭(yan)(yan)氧停留(liu)時(shi)間為8 h，COD降解率(lv)基本上在25%以下，本階段(duan)(duan)厭(yan)(yan)氧段(duan)(duan)對整個工藝COD的(de)(de)降解貢獻(xian)不大(da)，可以認為厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)主要停留(liu)在“水解酸化”階段(duan)(duan)。40 d以后(hou)，通過減小進(jin)(jin)液(ye)流(liu)量(liang)，將厭(yan)(yan)氧反(fan)應(ying)器的(de)(de)HRT增(zeng)加到(dao)(dao)14 h，COD降解率(lv)可達到(dao)(dao)45%。

圖2 厭氧反應器COD降解情(qing)況

2.2.2 整套工藝運行效果

圖3表示整套工(gong)藝進水NH4+-N、出水NH4+-N、NO3--N 、NO2--N 以及COD的降解率隨時間的變化(hua)情(qing)況。

圖3 整套工藝運(yun)行效果

本(ben)階(jie)段試驗說(shuo)明了厭氧(yang)段進行到(dao)(dao)不同程度(du)對膜(mo)(mo)生(sheng)物反(fan)應器(qi)脫氮(dan)效率有不同的影響。在第10 d時，由(you)于(yu)(yu)曝氣裝(zhuang)置出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)，出(chu)水(shui)氨氮(dan)出(chu)現(xian)暫時性升(sheng)高，但很(hen)快恢復。當系統(tong)穩(wen)(wen)定(ding)運行到(dao)(dao)35 d時，進水(shui)NH4+-N達(da)到(dao)(dao)162.7 mg/L，進水(shui)COD為(wei)1813.3 mg/L，此(ci)時出(chu)水(shui)NH4+-N開(kai)始(shi)(shi)上升(sheng)，最高達(da)到(dao)(dao)37.8 mg/L，說(shuo)明硝(xiao)化能(neng)力(li)受到(dao)(dao)抑制。這是(shi)由(you)于(yu)(yu)降(jiang)解COD的異養菌抑制了硝(xiao)化菌的活性。從第40 d開(kai)始(shi)(shi)，將厭氧(yang)反(fan)應器(qi)的HRT延長到(dao)(dao)14 h，降(jiang)低(di)膜(mo)(mo)生(sheng)物反(fan)應器(qi)的COD負荷，硝(xiao)化能(neng)力(li)逐漸恢復，第46 d時出(chu)水(shui)NH4+-N又降(jiang)到(dao)(dao)10 mg/L左右。由(you)此(ci)可看(kan)出(chu)，厭氧(yang)反(fan)應器(qi)對系統(tong)穩(wen)(wen)定(ding)運行有很(hen)好的調節作用。另外，由(you)圖3還可看(kan)出(chu)系統(tong)的COD去除(chu)率、反(fan)硝(xiao)化能(neng)力(li)比較(jiao)穩(wen)(wen)定(ding)。

2.3 COD/NH4+-N對(dui)整套(tao)工藝處理效(xiao)果的影響

C/N比(bi)(bi)(bi)對(dui)微生物的(de)生長和(he)有機(ji)物的(de)降解有重要影響(xiang)。原水C/N比(bi)(bi)(bi)大約(yue)在10左(zuo)右，可(ke)以(yi)(yi)看出在以(yi)(yi)上試驗條(tiao)件下(xia)，系統有較好的(de)降解有機(ji)物和(he)氨氮的(de)能力。本階(jie)段通(tong)過(guo)向(xiang)5倍稀釋的(de)原水中適(shi)當投加NH4HCO3和(he)葡萄糖來(lai)改變C/N比(bi)(bi)(bi)，考察(cha)系統的(de)處理能力。由圖4可(ke)以(yi)(yi)看出，本套工(gong)藝可(ke)以(yi)(yi)適(shi)應較寬的(de)C/N比(bi)(bi)(bi)范圍。C/N比(bi)(bi)(bi)過(guo)大，則厭(yan)氧反(fan)應器緩沖，不至(zhi)于(yu)對(dui)硝化菌過(guo)于(yu)抑制。C/N比(bi)(bi)(bi)過(guo)低，即(ji)氨氮負(fu)荷過(guo)高時(shi)，可(ke)發揮膜生物反(fan)應器特有的(de)優勢(對(dui)硝化菌的(de)截留作(zuo)用)，在C/N比(bi)(bi)(bi)為2.5時(shi)，進(jin)水NH4+-N已達(da)到727.61 mg/L，COD和(he)NH4+-N

的去除率分別(bie)在84.64%和81.21%，這一NH4+-N負荷已遠高于懸浮式硝化反應體系。

2.4 厭氧段對垃圾(ji)滲(shen)濾液可生化性的貢獻

續(xu)批式膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反應器中也出現(xian)厭(yan)氧狀(zhuang)態，但厭(yan)氧的(de)(de)強(qiang)度，停留(liu)時間還遠遠不夠。前面(mian)的(de)(de)UASCB段(duan)將滲濾液厭(yan)氧酸化(hua)(hua)(hua)，從厭(yan)氧降解(jie)三階(jie)段(duan) 理(li)論 來(lai) 分析 ，水(shui)解(jie)酸化(hua)(hua)(hua)階(jie)段(duan)反應速度快，且酸化(hua)(hua)(hua)細菌(jun)適應能(neng)力(li)強(qiang)，經(jing)過(guo)充分厭(yan)氧酸化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)滲濾液，后(hou)續(xu)降解(jie)更加容易，而且可減少有毒物(wu)(wu)質的(de)(de) 影響 。 研究 采(cai)用膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反應器中垃圾滲濾液的(de)(de)COD的(de)(de)去除率與(yu)好(hao)氧進水(shui)COD的(de)(de)比值△COD/CODin(令(ling)其(qi)(qi)為θ)來(lai)衡量可生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)(hua)程度[3]。對(dui)比了(le)經(jing)過(guo)UASCB和未經(jing)UASCB處理(li)的(de)(de)垃圾滲濾液在膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反應器中COD的(de)(de)降解(jie)難易程度(控制(zhi)膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反應器進水(shui)濃(nong)度及(ji)其(qi)(qi)他參數大致(zhi)相同)，運行結果(guo)見(jian)圖(tu)5。

圖4 C/N對(dui)系統性能的影(ying)響(xiang)

圖5 厭(yan)氧(yang)段對垃(la)圾滲濾液可生(sheng)化性的(de)貢獻(xian)

由圖5可看出，當(dang)兩種情況下進液COD控制在(zai)(zai)1581.25～1700.27 mg/L時，經厭(yan)(yan)氧處(chu)理(li)θ值在(zai)(zai)0.89～0.93，而未經厭(yan)(yan)氧處(chu)理(li)θ值在(zai)(zai)0.76～0.81，即經厭(yan)(yan)氧處(chu)理(li)后，垃(la)(la)圾滲(shen)濾液可生(sheng)化(hua)(hua)性參數θ平均提(ti)高(gao)了0.12，提(ti)高(gao)幅度為(wei)15.2%。試(shi)驗結果(guo)(guo)表明(ming)，UASCB-SMBR串聯工藝，厭(yan)(yan)氧段明(ming)顯(xian)地提(ti)高(gao)了垃(la)(la)圾滲(shen)濾液的(de)可生(sheng)化(hua)(hua)程度，使后續處(chu)理(li)更加容易，SMBR是厭(yan)(yan)氧段的(de)修飾(shi)和系統(tong)總處(chu)理(li)效果(guo)(guo)的(de)保(bao)障。

3 結 論

(1)厭(yan)氧(yang)段對整(zheng)個系統的(de)調節(jie)作用表現在兩方面(mian)：(1)當進(jin)水(shui)COD過高時，異養(yang)菌(jun)過度增殖(zhi)會(hui)抑(yi)制硝化菌(jun)活性，此時增加(jia)厭(yan)氧(yang)反應器停留(liu)時間，可以(yi)(yi)使(shi)膜(mo)生物(wu)反應器內硝化菌(jun)恢復(fu)活性;(2)厭(yan)氧(yang)段可以(yi)(yi)明顯提高垃圾滲(shen)濾液的(de)可生化性，提高幅度為15.2%，為后續(xu)處理降低難度。

(2)本(ben)套工藝可以適應較寬(kuan)的C/N比范圍(wei)。

(3)該系統具有容積負(fu)荷高(gao)、抗沖擊能力強、運行穩(wen)定可靠、能耗低等特點，為垃(la)圾滲濾液這(zhe)類難降解(jie)(jie)廢水(shui)提供(gong)了一種解(jie)(jie)決(jue)方案。

參考 文獻

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3 李 平，韋(wei)朝(chao)海(hai)，吳超飛，等.厭氧/好氧生(sheng)物流化床(chuang)耦(ou)合處理垃圾(ji)滲濾(lv)液的新工藝研究.高校化學工程學報，2002，16(3)：345～350

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