摘要： 研究 了厭氧污泥復(fù)合床(UASCB)-序批式膜生物反應(yīng)器(SMBR)串聯(lián)工藝處理垃圾滲濾液的工藝性能和 影響 因素。結(jié)果表明，厭氧段對整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)在兩方面：(1)可以提高膜生物反應(yīng)器內(nèi)硝化菌活性;(2)可以明顯提高垃圾滲濾液的可生化性，提高幅度為15.2%。該工藝所能適應(yīng)的COD/NH4+-N范圍在2.5～12。

關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液 厭氧污泥復(fù)合床 序批式膜生物反應(yīng)器

垃圾在堆放填埋過程中，由于厭氧發(fā)酵、有機(jī)物分解、雨水沖淋及地下水浸泡會產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物和水分，形成滲濾液。研究表明[1]，垃圾滲濾液中含有種類繁多的有機(jī)污染物，其中相當(dāng)數(shù)量屬于難降解的有毒污染物。由于滲濾液的特殊水質(zhì)特征，采用常規(guī)的生物處理工藝往往難以達(dá)到理想的處理效果。在此，對厭氧污泥復(fù)合床(UASCB)-序批式膜生物反應(yīng)器(SMBR)串聯(lián)工藝處理垃圾滲濾液進(jìn)行了試驗研究，探索了在不同的工藝操作條件下垃圾滲濾液的生物降解效率，為垃圾滲濾液的降解提供了一定的依據(jù)。

1 材料與 方法

1.1 垃圾滲濾液水質(zhì)特征

垃圾滲濾液水樣取自昆明市西郊垃圾填埋場的滲濾液蓄水池，水質(zhì)特征：COD平均濃度為9100 mg/L;NH3-N平均濃度為870 mg/L;pH為7.8;感觀性狀為深褐色、有惡臭。

1.2 試驗系統(tǒng)

由集水槽、進(jìn)水泵、流量計、蓄水槽、潛水泵、UASCB反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器、離心泵及時控開關(guān)組成，試驗總示意圖如圖1所示。

圖1 實驗流程總示意圖

1.集水槽;2.進(jìn)水泵;3.流量計;4.UASCB反應(yīng)器;5.蓄水槽;6.潛水泵;7.膜生物反應(yīng)器; 8.離心泵

1.2.1 UASCB反應(yīng)器

UASCB用有機(jī)玻璃柱制作，有效體積8 L，該UASCB的下部區(qū)域為污泥床，上部區(qū)域為填料床，可以有效阻止污泥的流失。填料直徑10 mm，高10 mm，壁厚0.6～0.9 mm，用聚丙稀復(fù)合材料注塑。厭氧反應(yīng)器在(36±1)℃下運行。

1.2.2 膜生物反應(yīng)器

膜組件主要技術(shù)指標(biāo)為：中空纖維膜外徑450μm;內(nèi)徑350μm;膜厚50μm;膜面積4 m2;平均孔徑0.1μm;產(chǎn)水量0.6～0.8 t/(d·m2);操作壓力≤0.3 ×105 Pa;反應(yīng)器容積為40 L。試驗過程中檢測項目為COD、NH4+-N、NO3--N 、NO2--N 、pH、水溫、污泥濃度。檢測方法均為標(biāo)準(zhǔn)方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 系統(tǒng)啟動

2.1.1 UASCB的啟動[2]

厭氧微生物特別是甲烷菌增殖緩慢，馴化需要較長的時間。本試驗厭氧污泥取自昆明市第四污水處理廠硝化池，污泥濃度為7000 mg/L左右。首先進(jìn)行厭氧污泥的靜態(tài)間歇培養(yǎng)，溫度控制在(36±1) ℃左右，pH為6.8～7.4，每天棄去上清液，并投加人工配制的葡萄糖營養(yǎng)液，C:N:P=100:5:1，COD濃度控制在1000 mg/L，經(jīng)過一周的培養(yǎng)，投加占厭氧反應(yīng)器體積40%的厭氧污泥，進(jìn)行葡萄糖-滲濾液連續(xù)進(jìn)液馴化，開始負(fù)荷控制在0.5 kgCOD/(m3·d)，通過一次性投加碳酸鈉/碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH不低于6.5。運行30 d后，COD的去除率達(dá)到25%左右，再逐步增加負(fù)荷。60 d后COD的去除率達(dá)到35%以上，測反應(yīng)器底部污泥濃度達(dá)到6300 mg/L，至此認(rèn)為啟動成功。

2.1.2 SMBR的啟動

接種污泥取自昆明第四污水處理廠二沉池。先采用人工配水，然后逐步投加厭氧出水，溫度控制在35 ℃左右，經(jīng)過20 d 的馴化培養(yǎng)，污泥濃度達(dá)到6000 mg/L左右，一個運行周期為4 h，依次為進(jìn)水、攪拌、好氧曝氣、厭氧和抽吸5個階段，好氧曝氣2.5 h，厭氧1.5 h。

整個系統(tǒng)運行40 d，得到較穩(wěn)定的COD及NH4+-N的去除率，分別穩(wěn)定在91.0%～94.0%和79%～84%，馴化基本成功。

2.2 整套工藝的運行效果

本階段進(jìn)水濃度分別經(jīng)歷了10、8、6、5、4倍5個稀釋比的變化。進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1 串聯(lián)工藝進(jìn)液水質(zhì)情況

2.1.1 厭氧反應(yīng)器的COD降解情況

圖2表示厭氧反應(yīng)器的進(jìn)出水COD以及去除率關(guān)系。厭氧反應(yīng)器運行經(jīng)歷了兩個階段，前40 d，進(jìn)液流量為1 L/h，厭氧停留時間為8 h，COD降解率基本上在25%以下，本階段厭氧段對整個工藝COD的降解貢獻(xiàn)不大，可以認(rèn)為厭氧反應(yīng)主要停留在“水解酸化”階段。40 d以后，通過減小進(jìn)液流量，將厭氧反應(yīng)器的HRT增加到14 h，COD降解率可達(dá)到45%。

圖2 厭氧反應(yīng)器COD降解情況

2.2.2 整套工藝運行效果

圖3表示整套工藝進(jìn)水NH4+-N、出水NH4+-N、NO3--N 、NO2--N 以及COD的降解率隨時間的變化情況。

圖3 整套工藝運行效果

本階段試驗說明了厭氧段進(jìn)行到不同程度對膜生物反應(yīng)器脫氮效率有不同的影響。在第10 d時，由于曝氣裝置出現(xiàn)故障，出水氨氮出現(xiàn)暫時性升高，但很快恢復(fù)。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行到35 d時，進(jìn)水NH4+-N達(dá)到162.7 mg/L，進(jìn)水COD為1813.3 mg/L，此時出水NH4+-N開始上升，最高達(dá)到37.8 mg/L，說明硝化能力受到抑制。這是由于降解COD的異養(yǎng)菌抑制了硝化菌的活性。從第40 d開始，將厭氧反應(yīng)器的HRT延長到14 h，降低膜生物反應(yīng)器的COD負(fù)荷，硝化能力逐漸恢復(fù)，第46 d時出水NH4+-N又降到10 mg/L左右。由此可看出，厭氧反應(yīng)器對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有很好的調(diào)節(jié)作用。另外，由圖3還可看出系統(tǒng)的COD去除率、反硝化能力比較穩(wěn)定。

2.3 COD/NH4+-N對整套工藝處理效果的影響

C/N比對微生物的生長和有機(jī)物的降解有重要影響。原水C/N比大約在10左右，可以看出在以上試驗條件下，系統(tǒng)有較好的降解有機(jī)物和氨氮的能力。本階段通過向5倍稀釋的原水中適當(dāng)投加NH4HCO3和葡萄糖來改變C/N比，考察系統(tǒng)的處理能力。由圖4可以看出，本套工藝可以適應(yīng)較寬的C/N比范圍。C/N比過大，則厭氧反應(yīng)器緩沖，不至于對硝化菌過于抑制。C/N比過低，即氨氮負(fù)荷過高時，可發(fā)揮膜生物反應(yīng)器特有的優(yōu)勢(對硝化菌的截留作用)，在C/N比為2.5時，進(jìn)水NH4+-N已達(dá)到727.61 mg/L，COD和NH4+-N

的去除率分別在84.64%和81.21%，這一NH4+-N負(fù)荷已遠(yuǎn)高于懸浮式硝化反應(yīng)體系。

2.4 厭氧段對垃圾滲濾液可生化性的貢獻(xiàn)

續(xù)批式膜生物反應(yīng)器中也出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，但厭氧的強(qiáng)度，停留時間還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。前面的UASCB段將滲濾液厭氧酸化，從厭氧降解三階段 理論 來 分析 ，水解酸化階段反應(yīng)速度快，且酸化細(xì)菌適應(yīng)能力強(qiáng)，經(jīng)過充分厭氧酸化的滲濾液，后續(xù)降解更加容易，而且可減少有毒物質(zhì)的 影響 。 研究 采用膜生物反應(yīng)器中垃圾滲濾液的COD的去除率與好氧進(jìn)水COD的比值△COD/CODin(令其為θ)來衡量可生化程度[3]。對比了經(jīng)過UASCB和未經(jīng)UASCB處理的垃圾滲濾液在膜生物反應(yīng)器中COD的降解難易程度(控制膜生物反應(yīng)器進(jìn)水濃度及其他參數(shù)大致相同)，運行結(jié)果見圖5。

圖4 C/N對系統(tǒng)性能的影響

圖5 厭氧段對垃圾滲濾液可生化性的貢獻(xiàn)

由圖5可看出，當(dāng)兩種情況下進(jìn)液COD控制在1581.25～1700.27 mg/L時，經(jīng)厭氧處理θ值在0.89～0.93，而未經(jīng)厭氧處理θ值在0.76～0.81，即經(jīng)厭氧處理后，垃圾滲濾液可生化性參數(shù)θ平均提高了0.12，提高幅度為15.2%。試驗結(jié)果表明，UASCB-SMBR串聯(lián)工藝，厭氧段明顯地提高了垃圾滲濾液的可生化程度，使后續(xù)處理更加容易，SMBR是厭氧段的修飾和系統(tǒng)總處理效果的保障。

3 結(jié) 論

(1)厭氧段對整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用表現(xiàn)在兩方面：(1)當(dāng)進(jìn)水COD過高時，異養(yǎng)菌過度增殖會抑制硝化菌活性，此時增加厭氧反應(yīng)器停留時間，可以使膜生物反應(yīng)器內(nèi)硝化菌恢復(fù)活性;(2)厭氧段可以明顯提高垃圾滲濾液的可生化性，提高幅度為15.2%，為后續(xù)處理降低難度。

(2)本套工藝可以適應(yīng)較寬的C/N比范圍。

(3)該系統(tǒng)具有容積負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)、運行穩(wěn)定可靠、能耗低等特點，為垃圾滲濾液這類難降解廢水提供了一種解決方案。

參考 文獻(xiàn)

1 何厚波，鄭金偉，徐 健.生活垃圾填埋場滲濾液生物處理技術(shù)及 應(yīng)用 .環(huán)境 科學(xué) 與技術(shù)，2003，26(5)：52～54

2 賀延齡.廢水的厭氧生物處理.北京： 中國 輕 工業(yè) 出版社，1998.130～134

3 李 平，韋朝海，吳超飛，等.厭氧/好氧生物流化床耦合處理垃圾滲濾液的新工藝研究.高�；瘜W(xué)工程學(xué)報，2002，16(3)：345～350

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