UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的快速啟動(dòng)方法
| 論文類(lèi)型 | 技術(shù)與工程 | 發(fā)表日期 | 2002-12-01 |
| 來(lái)源 | 《工業(yè)用水與廢水》2002年第6期 | ||
| 作者 | 胡浩元,周恭明 | ||
| 關(guān)鍵詞 | UASB反應(yīng)器 垃圾滲濾液 快速啟動(dòng) | ||
| 摘要 | 研究了UASB反應(yīng)器處理生活垃圾滲濾液時(shí)快速啟動(dòng)的條件，結(jié)果表明：在夏季的室內(nèi)水溫（25－30℃）時(shí)，采用未經(jīng)馴化的城市生活污水廠(chǎng)（傳統(tǒng)活性污泥法）的剩余污泥接種，經(jīng)逐步培養(yǎng)法，通過(guò)控制較低的液體上升流速（3.0m/d），可以在50d的時(shí)間里完成UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的啟動(dòng)，使其有機(jī)負(fù)荷（以CODcr計(jì)）達(dá)到10kg/m3·d），且CODcr的去除率高達(dá)70％以上（較常規(guī)啟動(dòng)少用1－4個(gè)月的時(shí)間），進(jìn)而在90d里完成污泥的顆?；?/td> | ||
胡浩元，周恭明 （同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092）
摘 要：研究了UASB反應(yīng)器處理生活垃圾滲濾液時(shí)快速啟動(dòng)的條件，結(jié)果表明：在夏季的室內(nèi)水溫（25－30℃）時(shí)，采用未經(jīng)馴化的城市生活污水廠(chǎng)（傳統(tǒng)活性污泥法）的剩余污泥接種，經(jīng)逐步培養(yǎng)法，通過(guò)控制較低的液體上升流速（3.0m/d），可以在50d的時(shí)間里完成UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的啟動(dòng)，使其有機(jī)負(fù)荷（以CODcr計(jì)）達(dá)到10kg/m3·d），且CODcr的去除率高達(dá)70％以上（較常規(guī)啟動(dòng)少用1－4個(gè)月的時(shí)間），進(jìn)而在90d里完成污泥的顆?；?。
關(guān)鍵詞：UASB反應(yīng)器；垃圾滲濾液；快速啟動(dòng)
中圖分類(lèi)號(hào)：X703
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1009－2455（2002）06－0029－03
Quick Start-up of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Reactor in Treating LandfilI Leachate
HU Hao-yuan, ZHOU Gong-ming
(School of Environmental Science and Engineering, Tongii University, Shanghai 200092, China)
Abstract: Conditions for quick start-up of UASB reactor treating landfill leachate have been studied. The results show: at the embient water temptemperature in summer (25～ 30℃), when inoculated with surplus sludge from municipal wastewater treatment plant (which uses conventional activated sludge process) and cultivated step-by-step, and by controlling the liquid up-flowing speed at 3.0m/d, the UASB reactor can be started-up within 50 days in treating landfll leachate, with the organic loading rate (as CODcr) up to 10 kg/(m3.d).and the CODcr removal rate over 70%. Granulation of the sludge in this reactor can he completed within 90 days, which is 1～ 4 months shorter than with conventional start-up.
Key words: UASB reactor; landfill leachate; quick start-up
目前，在處理城市生活垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液方面，世界上一些國(guó)家如新西蘭、美國(guó)、澳大利亞等采用了UASB藝，運(yùn)行效果良好[1]。我國(guó)也有實(shí)例，如福州、武漢、昆山等地在處理垃圾滲濾液時(shí)也有采用UASB工藝。但由于我國(guó)對(duì)這方面研究不足，使得相當(dāng)一部分處理垃圾滲濾液的UASB反應(yīng)器啟動(dòng)十分困難。為此，本研究側(cè)重于為實(shí)現(xiàn)處理垃圾滲濾液的UASB反應(yīng)器的快速啟動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和科學(xué)方法。
1 實(shí)驗(yàn)方法
1．1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)用UASB反應(yīng)器采用內(nèi)徑為200 mm有機(jī)玻璃圓柱，高2.1m，總?cè)莘e55L，有效容積50L，在高度方向上每隔300mm開(kāi)一取樣孔。
1．2 實(shí)驗(yàn)步驟及條件
?、偻都咏臃N污泥，接種污泥投加量為UASB反應(yīng)器有效容積的25％左右：接種污泥來(lái)自上海市某生活污水處理廠(chǎng)二沉池的剩余污泥，ρ（MLVSS）＝5350mg/L。沉降性能良好。
?、诘谝恢軐ASB反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷（以CODcr計(jì)）控制在0.5kg/（m3.d），以后每隔7d增加一次有機(jī)負(fù)荷，即有機(jī)負(fù)荷為1，2，4，7，10kg/（m3.d）。
?、弁ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)回流水量而控制整個(gè)啟動(dòng)期間液體上升流速（也即表面水力負(fù)荷）在3.0m周左右。
?、芸紤]到高污泥停留時(shí)間是厭氧反應(yīng)器高效運(yùn)行的保證，本啟動(dòng)期間并未進(jìn)行排泥，從而保持高污泥濃度和高污泥停留時(shí)間。
⑤由于厭氧細(xì)菌在30－40℃活性較高，而實(shí)際工程加溫費(fèi)用較為昂貴，故水溫選夏季室內(nèi)水溫25－30℃進(jìn)行啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
?、蘩鴿B濾液來(lái)自上海市老港城市生活垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池滲濾液原水，本實(shí)驗(yàn)在啟動(dòng)階段對(duì)此原水進(jìn)行了稀釋?zhuān)巩a(chǎn)（CODcr）－2500mg/L，p（NH3-N）≈200mg/L，ρ（TP）≈3.5mg/L，在工程中可以通過(guò)出水回流來(lái)稀釋較高濃度的滲濾液。
2 結(jié)果與討論
2.1 選擇壓與污泥顆?；?/b>
已有的研究表明，當(dāng)溫度等外界條件一定時(shí)，對(duì)UASB反應(yīng)區(qū)內(nèi)的顆粒污泥的形成影響最大的是基質(zhì)的種類(lèi)、濃度以及液體上升流速（也即表面水力負(fù)荷）和表面產(chǎn)氣負(fù)荷（合稱(chēng)選擇壓）。由Hickey[2]，Letting G．[3]，Driessen[4]等人的研究表明基質(zhì)的質(zhì)量濃度（CODcr）在4000mg/L以下為宜。同時(shí)在Riitta[5]等人的研究中認(rèn)為液體上升流速在 2.5－3.0m/d（甚至0．72－0．96 m/d[6]）之間時(shí)，最有利于UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥的顆?；?。鑒于以上原因，本實(shí)驗(yàn)的液體上升流速控制在3.0±0.2m/d，較國(guó)內(nèi)的報(bào)道（一般為10m/d以上）要低得多。圖1反映了反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥平均粒徑與選擇壓（以液體上升流速與表面產(chǎn)氣負(fù)荷之和計(jì)）隨時(shí)間的變化。由圖1可見(jiàn)，在表面產(chǎn)氣負(fù)荷快速增長(zhǎng)期（第30天至第60天）污泥粒徑增長(zhǎng)迅速，平均增長(zhǎng)了1.0mm，不僅充分說(shuō)明了選擇壓對(duì)于污泥平均粒徑有顯著的影響，而且還從另一側(cè)面證明了充氣攪拌確實(shí)可以加快污泥顆?；M(jìn)程[7]。
2.2 有機(jī)負(fù)荷
有機(jī)負(fù)荷與CODcr去除率隨時(shí)間的變化情況如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)CODcr去除率總體上是逐步增長(zhǎng)的，且每次有機(jī)負(fù)荷突增后，CODcr去除率有所下降但又會(huì)馬上回升；同時(shí)進(jìn)水濃度對(duì)UASB反應(yīng)器也有一定的影響，如在第44天時(shí)進(jìn)水CODcr的質(zhì)量濃度從原來(lái)的約2500mg/L升到約 3500mg/L時(shí)，CODcr去除率下降到54.9％，但第46大又達(dá)到了63.4％，說(shuō)明UASB反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力比較強(qiáng)。對(duì)于UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液而言，只經(jīng)過(guò)50d的啟動(dòng)，有機(jī)負(fù)荷（以CODcr計(jì)）就高達(dá)10kg/（m3.d），且CODcr去除率高達(dá)70％以上，這顯然比常規(guī)所需的啟動(dòng)時(shí)間4－6個(gè)月[4]要短得多。究其原因，是因?yàn)樵贑ODcr去除率較低（30％－60％）時(shí)，底部進(jìn)水口的乙酸質(zhì)量濃度較高（1000－1500mg/L），充分發(fā)揮7以巴氏甲烷八疊球菌為主體的球狀顆粒污泥（又稱(chēng)A型顆粒污泥）在乙酸濃度較高時(shí)比增殖速度快的生理特性；而常規(guī)啟動(dòng)為了避免酸化，常在CODcr去除率達(dá)80％－90％后才提高有機(jī)負(fù)荷，其結(jié)果是從一開(kāi)始即維持體系中較低水平的乙酸濃度，而無(wú)法培養(yǎng)起A型顆粒污泥[7]。
2．3 出水揮發(fā)性脂肪酸VFA與叫值
出水揮發(fā)性脂肪酸VFA在厭氧反應(yīng)器控制中被認(rèn)為是最重要的參數(shù)，這是因?yàn)閂FA的去除程度可直接反映甲烷菌的活性，在正常情況下，底物先由酸化菌轉(zhuǎn)化為VFA，而VFA又易被甲烷菌轉(zhuǎn)化為甲烷氣體，因此甲烷菌活躍時(shí)，出水VFA濃度較低。一般認(rèn)為出水VFA的質(zhì)量濃度低于200mg/L時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)器運(yùn)行良好，反之當(dāng)VFA的質(zhì)量濃度高于800mg/L，就有“酸化”的危險(xiǎn)[6]。而對(duì)于連續(xù)流厭氧工藝，一般認(rèn)為當(dāng)pH值在7.0－7.2時(shí)的有機(jī)負(fù)荷是比較理想的，而只要溫度及進(jìn)水水質(zhì)不變，出水的pH值主要取決于有機(jī)負(fù)荷。有機(jī)負(fù)荷一定時(shí)，消化液的pH值很快就趨向某一固定值。已有經(jīng)驗(yàn)證明：有機(jī)負(fù)荷低時(shí)，pH值較高；反之亦然。由此可知，VFA與pH值在某種程度上有較為直接的關(guān)系，這一點(diǎn)在本啟動(dòng)中也得到了很好的反映，詳見(jiàn)圖3。
大多數(shù)研究者認(rèn)為：pH值的測(cè)定較VFA測(cè)定方便得多，所以當(dāng)條件有限時(shí)，可以利用VFA與pH值這種較為直接的關(guān)系，通過(guò)出水的pH值間接指示出水的VFA質(zhì)量濃度。由圖3可見(jiàn)，只要pH值在7.15以上（本啟動(dòng)進(jìn)水PH值在7.0－7.1之間），就可以較好地將VFA的質(zhì)量濃度控制在400mg/L以下。
2．4 堿度與氨氮（NH3－N）
厭氧工藝出水的堿度通常是由其中的共軛酸堿對(duì)（主要有NH4+/NH3，H2CO3/HCO3-，HCO3-/CO32-，H2S/HS-，HS-/S2-，HAC/AC-等）決定的。因而厭氧體系的總堿度可粗略地由下式計(jì)算：
總堿度=[HS-]+[HCO3-］+2[CO32-］+［NH3］+[Ac-]
McCarty建議總堿度應(yīng)維持在2000－5000mg/L的范圍內(nèi)，如果反應(yīng)器總堿度小于1000mg/L就會(huì)導(dǎo)致pH值的下降，H2S的質(zhì)量濃度不應(yīng)高于150mg/L、NH3-N的質(zhì)量濃度不應(yīng)高于1000mg/L[8]。本啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)期間，UASB反應(yīng)器內(nèi)總堿度平均值約為2100mg/L，而NH3－N的質(zhì)量濃度在180－300mg/L變化，運(yùn)行情況良好。
3 結(jié)論
?、俨捎贸鞘猩钗鬯畯S(chǎng)的剩余污泥接種，在夏季自然水溫25－30℃左右時(shí)，經(jīng)逐步培養(yǎng)法，可以在50d的時(shí)間里完成UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的啟動(dòng)，使其有機(jī)負(fù)荷（以CODcr計(jì)）高達(dá)10kg/（m3.d），且CODcr去除率高達(dá)70％以上（較常規(guī)啟動(dòng)少用1－4個(gè)月的時(shí)間），進(jìn)而在90d里完成污泥的顆?；?。
②可以通過(guò)利用A型顆粒污泥在較高的乙酸質(zhì)量濃度（1000－1500mg/L）下比增殖速度快的生理特性而達(dá)到縮短啟動(dòng)時(shí)間的目的。
?、踀ASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液，較低的液體上升流速（本實(shí)驗(yàn)在3.0m/d左右）有利于加速污泥顆?；M(jìn)程。
?、転榱吮ＷC厭氧微生物有較高的增殖速度，應(yīng)保持較高的啟動(dòng)溫度（25－35℃）為宜。
⑤適當(dāng)?shù)膲A度（約2100mg/L）有利于維持UASB反應(yīng)器內(nèi)pH值的穩(wěn)定。
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[8] 王凱軍．UASB工藝的理論與工程實(shí)踐［M］．北京；中國(guó)環(huán)境科 學(xué)出版社，2000.170188
作者簡(jiǎn)介：胡浩元（1977－），男，湖北孝昌人，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗廴究刂乒こ?，電?huà)13641872073，同濟(jì)大學(xué)94#。
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