UBF处理垃圾渗滤液的中试研究曹占平

第25卷第2期Vol.25APrilNo.220()6年4月天津工业大学学报JOURNALOFTIANJINPOLYTECHh压CU闻[VERSITY2(X)6UBF处理垃圾渗滤液的中试研究曹占平,,张景丽2(1.天津工业大学膜天膜工程技术有限公司,天津300160;2.天津城市建设学院环境与市政工程系,天津300384)摘要:采用复合厌氧反应器UB(FUABS与AF复合反应器)对垃圾渗滤液进行了处理.结果表明:在温度巧.3-35.2℃,水力停留时间为6d条件下,当进水CODcr质量浓度为5431一8723m扩L、BODS质量浓度为1633.5一3124.2m岁L时,CODe:、BODS去除率分别为70.6%一73.9%和74.5%一78.1%.在冬季8一15℃的低温条件下,水力停留时间仍为6d,通过外加污泥,可使COcDr、BODS的去除率分别保持在70%、75%左右.关键词:复合厌氧反应器;UB;F垃圾渗滤液;厌氧生物处理中图分类号;QT171.;9X705文献标识码:A文章编号:1671一024X(2006)02一(协料一以邢otexPerimentsotdyofIand6llleachateusingUBFPorcessCAozhan一ping,,ZHANGJing一112(1.MoitanMembarneEignneierngandTehcnol娜u面tedCo呷any,TianjinoPlyteeh`eUnivesrity,iTanjin3X()l6(),Chi-na;2.EnviornmentalandMiuneiPalEnigneeirngDePartment,TianjinUbr明ConsutretionIotitute,iTanjin30()384,China)bAstract:hTelan曲11Ieaehate15treatedbyeolnbinationanaerobieeraetorUBF.hTeres己tsshowthatundertheeondi-tionsofhwiehhteetmperauter1515.3一35.2℃andHRT156d,theermovaleiffeieneiesofCODe,andBODSare70.6%一73.9%and74.5%一78.1%,erspectivelyhwenCODe,eoneentariton。fi记etanrgesi,5431-8723m留LandBODS151633.5一3124.2m留L.hTeermovalieffeieneiesofCODe,andBOD5aerstill70%即d75%,esrpeCtively,byPut*ing习ud罗intohteeractorwhenthetemPeartuer158一15℃andHRT156diniwnter·Keywords:anaeobrieeolnbiniatonPoreessor;UBF(UASB+AF);lan曲11eIaehate;anaeorbiebio一teratment城市垃圾填埋场渗滤液成分复杂,是世界公认的最难处理的高浓度有机废水之一,主要来源于降水和垃圾本身的内含水.由于城市垃圾本身含有大量水分,在进行生物转化过程中就会以渗滤水的形式渗滤出来,同时垃圾填埋场在夏季的降雨及径流也会通过垃圾填埋场的渗滤而形成垃圾渗滤液.由于在流动过程中受降雨及径流等许多因素的影响,垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点:BODS、COcDr浓度高、氨氮的含量较高、水质水量变动范围相当大、微生物营养元素比例失调等.渗滤液是填埋过程中的二次污染源,若不加处理而直接排人环境,会造成严重的环境污染〔’一’〕.随着城市化的发展,垃圾产量越来越大,其渗滤液对环境的污染越来越严重,垃圾渗滤液的治理已日益为人们所关注.目前垃圾渗滤液主要是采用生物法处理〔`3,它分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合.从国内外渗滤液处理情况看,对于浓度高、可生化性较好的渗滤液,首先用厌氧法大幅度地去除CoDcr等污染物质,再用好氧等其它方法进行后续处理是行之有效、节约能源、符合我国国情的垃圾渗滤液处理方法.本研究所采用的UBF厌氧复合床是由升流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧滤池(A)F组成的新型厌氧反应器,是一种处理效果好、费用低、适应能力强的生物处理工艺,但将UBF工艺用于处理垃圾渗滤液却鲜有报道,收稿日期:2005一01一12作者简介:曹占平(1970一),男,河北省元氏县人,硕士,助理研究员.第2期曹占平等:UBF处理垃圾渗滤液的中试研究试验材料、流程和方法2试验系统的启动1.1试验用水本试验所用的渗滤液取自深圳某填埋场,其场龄为7年,该垃圾渗滤液经预处理后,进人UBF反应器,水质指标如下:pH值在8.04一9.40之间,多在8.5左右;氨氮质量浓度为311.6一594.3m酬;L总含磷质量浓度(兀)为2.72~.469m酬L,大多数在.4om岁L左右.1.2试验装置及工艺流程UBF反应器将厌氧滤池置于污泥床的上部,是在同一反应器内将升流厌氧反应器与厌氧生物滤池有效结合在一起的复合式厌氧处理工艺.这样既可以利用升流式厌氧污泥床高效降解的优点,又可以发挥厌氧生物滤池吸附过滤的优点,在很大程度上能改善运行效果.UBF反应器下部是升流式厌氧污泥床,因没有装填料,可减少进水堵塞;上部装有固定填料,可充分发挥滤层填料有效截留污泥的能力,进一步提高反应器生物处理效率.该反应器生物量大,对水质和负荷的突然变化可起缓冲和调节作用,可使反应器始终保持良好的工作状态.其结构如图1所示,尺寸为14soox16500xs500mm,,其中uASB段高度为2.sm,AF段的填料高度为1.sm,填料体积是整个UBF体积的30%,澄清区的高度定为1m.UBF所用生物填料是一种中间固定式半软性纤维填料,比表面积为100一110m,/m,,填料单元直径为150mm,固定索距150mm,填料竖向间距60mm,孔隙率大于99%.该填料具有挂膜迅速、材质寿命长以及造价低等特点.反应器接种污泥取自当地城市污水厂的消化脱水污泥,该脱水污泥含水率70%一80%,挥发性悬浮物量与总悬浮物量比值(VSS/SS)约为0.45,污泥中含有少量球菌、杆菌和丝状菌,其活性较差.接种后反应器内的污泥浓度约为n.2kgVSS/砰.将吹脱后的垃圾渗滤液稀释,使进水CoDer质量浓度在2000一3000mg/L之间,开始阶段采用较长的水力停留时间HRT=10d,后逐渐缩短HRT为6d.当反应器cOcDr的去除率稳定在60%以上时,对填料进行镜检,发现生物膜较密实,生物相很丰富,由大量丝状菌、杆菌、球菌和弧菌组成.污泥床层有大量厌氧污泥絮体形成,反应器顶部集气口有大量气体产生,其中甲烷含量大于70%,由此可认为厌氧反应器启动成功.反应器启动期间的运行参数和检测数据如图2、图3所示.岁\讲叁匆、é。0é~6000丁5000切任4000。二3000匕2000多划1000进进水CODCrrr沁沁拼拼运行时间/d图2启动期间CODcr去除率的变化Fig.2eRmovaleiffeiecniesofCODerduirngsatrting,乙0OC64,401月...P一卜比工月月月主主主主主主主生生压压生左左吐左峨峨淋淋冤拜多多多““.}11刊l「1111___””---IJASB段121824303642485457运行时l司/d图1UBF反应器示意图Fig.1SehemaiteidagramofUBFreacotr1.3试验评价指标和分析方法采用重铬酸钾标准法测试化学需氧量c0cDr(m岁L;)采用稀释接种法测试5日生化需氧量BODS(m岁L);采用纳氏试剂分光光度法测试氨氮;采用pH530型pH计测试pH值;采用上海光学仪器六厂生产的XSP一C型生物显微镜测试生物膜、生物相.图3启动期间HRT的变化Fig.3HRTeuvreduringsatrting在UBF启动过程中,生物填料起着重要的作用,半软性纤维填料能吸附大量的游离细菌和细小的污泥絮体,并很快形成生物膜,可有效防止污泥流失.随着细菌的繁殖,生物膜逐渐变厚,在水流和所产气体的搅动下,从滤料表面脱落,返回污泥床层.脱落的生物膜成为新生污泥絮体的载体,从而加速了污泥絮体的形成.本实验中反应器的启动在两个月内完成.一46一天津工业大学学报第52卷3试验结果与分析3.1常温运行当水温为15.3一35.2℃,HRT=6d时,UBF的稳定运行处理效果如表l所示.表1常温下UBF稳定运行的处理效果户/刘提Tab.1】nnueinandemueinqualiytofIJBFuodernon.a且etmePartures测试指标数值温度/℃巧.3一35.2进水CODer/(mg·L一’)5431.4一57230出水CoDer/(mg·L一,)14“.5一2276.7CODer去除率/%70.6一73.9进水CoDS/(mg·L一’)1633.5一3224.2出水BoDS/(mg·L一’)905,6一1596.1BODS去除率/%74.5一75.1进水CODer:BODS0.25一0.34出水CODer:BOD,0.32一0.43进水55/(mg·L一’)302.5一514.6出水55/(mg·L一’)195.5一327.555去除率/%34.4一42.3CODcr的去除率仍达50%左右.从图4可看出,本系统在CODcr去除方面对温度下降带来的不利影响具有一定的缓冲作用.这种缓冲与系统对有机物的去除方式有关.渗滤液进人反应器中,其中的有机物被UABS段污泥床中的污泥絮体迅速吸附截留,这是一个快速反应的物理过程,温度对吸附影响不大;截留下来的有机物吸附在污泥表面由微生物分解,这是一个较慢的反应.温度下降带来的不利影响通过延长固体停留时间及提高反应器内的污泥浓度可以得到弥补红’j.……狡二段……n曰no0n曰n00nU9On76气4,、,-罗\抖渔宋óé00。从表1中得出:系统在常温(巧.3一35.2℃)、HRT二6d的稳定运行期间,对COcD,、BODS的去除率较高,去除率分别为70.6%一739%、745%~78.1%,同时对sS也有40%左右的去除率.进水CODcr质量浓度在5431.4一8723.0mg/L之间时,可降到2276.7m酬L以下.这是由于UBF反应器内填充的填料具有较大的比表面积,使填料表面上能生长丰富的生物膜,且由于填料的立体结构,可形成立体结构密集的生物网.垃圾渗滤液进人反应器中,有机物首先被UASB段污泥床中的污泥絮体吸附截留,而后填料对通过的污水可以起到吸附过滤的作用;同时从沉淀区域沉淀下来的有机物在生物吸附的作用下重新被吸附在填料上进一步降解.因此UBF工艺对有机物的降解是在吸附、生物降解、絮凝沉淀、过滤的综合作用下完成的.因此,该反应器对有机物去除效果良好.3.2低温运行本文对uBF工艺在冬季低温条件下的运行稳定性和处理效果进行了研究,如图4所示.在试验过程中,渗滤液温度的变化范围为9.5一35.2℃,最低温度已达到了当地温度的下限(最低温度一般为10℃).当HRT=6d时,CODcr去除率随温度降低而降低;当温度在14.5℃以上时,温度变化对CocDr去除效果影响并不大,系统对COcDr去除率保持在65%以上;当温度降到14℃以下时,CODcr去除率随温度的降低而下降较多.但温度最低为10℃左右时,系统对护汐协护砂护七护许许价日期图4CODcr去除率随温度的变化曲线ng.4eRmovaleifficenicesofCODe,ofIJBFdsp即ding的妞mePra加res在研究中确认,采用外加厌氧污泥来提高生物固体浓度,并保持泥龄最长(厌氧反应器不排泥)的方法可提高该反应器在低温时的处理效率〔“〕.投加消化脱水污泥,污泥含水率为70%一80%,VSS/SS为0.45左右,投加量为20t.分两天投加,待洗泥过程结束后,测得UBF的污泥床污泥平均质量浓度为20梦L,平均提高5梦L.在此措施下,系统处理能