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垃圾填埋場滲濾液中難生物降解有機物多，可生化性差，其BOD5/COD低達0.1～0.2［1］，我國目前多將滲濾液與城市污水進行混合處理。為獲得穩(wěn)定而有效的處理效果，試驗采用水解酸化—好氧工藝，而水解酸化段采用具有優(yōu)良性能特點的ABR反應(yīng)器。
ABR是一個由多隔室組成的高效新型反應(yīng)器［2］(見圖1)，具有水力條件好、生物固體截留能力強、微生物種群分布好、結(jié)構(gòu)簡單、啟動較快及運行穩(wěn)定等優(yōu)良性能。運行中的ABR是一個整體為推流、各隔室為全混的反應(yīng)器，因而可獲得穩(wěn)定的處理效果［3、4］。
1 試驗方法
1.1 廢水水質(zhì)
滲濾液水樣取自蘇州七子山垃圾填埋場。滲濾液(pH為7.4～8.5)和城市污水(pH為7.1～8.5)的水質(zhì)見表1。 表１ 滲透液和城市污水水質(zhì)
1.2 試驗用ABR ABR由4個隔室組成，總有效容積為13.2L，隔室的容積為3.0L，其余隔室容積均為3.4L。反應(yīng)上流室和下流室的水平寬度比為4∶1，折流擋板底部轉(zhuǎn)角為45°。由蠕動泵在ABR的進水端均勻進水。在各隔室頂部設(shè)集氣管并接水封以保證厭氧條件。 1.3 研究方法及主要工藝參數(shù) 采用動態(tài)方法進行研究。首先進行啟動運行，待運行穩(wěn)定后，進行不同混合比的滲濾液和生活污水的混合處理研究。研究期間的氣溫為18.0～27.5℃，ABR的HRT為13.2～26.4h，反應(yīng)器各上流室所裝污泥濃度為10～15g/L。 2 結(jié)果及分析
2.1 ABR的水解酸化作用
混合廢水經(jīng)ABR處理后，其BOD5/COD比值明顯提高，當(dāng)進水BOD5/COD較低時，效果更為顯著。如進水為0.665時，出水達0.68，進水為0.2～0.3時，出水可提高至0.4～0.6。ABR對出水BOD5/COD的改善，無疑可促進混合廢水好氧處理的效果和運行穩(wěn)定性。 BOD5/COD的提高反映了ABR反應(yīng)器良好的水解酸化作用。研究表明，對不同的混合比、原滲濾液濃度、HRT，ABR反應(yīng)器可獲得不同程度的水解酸化作用。原滲濾液濃度和混合比較低時，產(chǎn)甲烷作用較弱，表觀水解程度與實際水解程度接近；當(dāng)原滲濾液濃度和混合比較高時，甲烷發(fā)酵加強，表觀水解酸化度與實際情況差別較大。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原滲濾液濃度及混合比均較低時，水解酸化作用與HRT呈正相關(guān)(見圖2，其中ΔBOD5表示進出水濃度之差)。
2.2 進水NH4+-N/COD和COD/TP與COD的去除率關(guān)系
由圖3可見，ABR反應(yīng)器中COD的去除率對NH4+-N/COD的變化較敏感，NH4+-N/COD過高或過低均影響COD的去除。當(dāng)NH4+-N/COD≥0.2時，COD去除率將受到明顯的影響。實際工程中應(yīng)注意對進水中NH4+-N濃度的控制，并宜將NH4+-N/COD控制在0.05～0.2。 從圖4可見，當(dāng)滲濾液與城市污水混合比達1∶1時，曾出現(xiàn)缺磷問題(COD/TP＝500～1000)，導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率降低，為此在進水中補充了磷。運行過程中，在磷基本滿足比例要求的條件下，COD的去除率較為穩(wěn)定，當(dāng)COD/TP高達437.4時，仍具有較穩(wěn)定的處理效果。 2.3 進水負荷與ABR的運行 圖5所示為ABR的COD去除率隨進水容積負荷的變化。由圖可見，一方面ABR對COD的去除率隨負荷的提高而逐漸提高，但提高速率逐漸下降(如圖中虛線所示)；另一方面，COD的去除率隨混合比呈現(xiàn)出由高到低繼而又升高的趨勢(如圖中實線所示)。對此可解釋如下：當(dāng)混合比較低且負荷亦較低時，混合廢水中難生物降解的有機物含量也較低，其水質(zhì)與城市污水接近，廢水所含污染物大多易生物降解，導(dǎo)致ABR反應(yīng)器中所發(fā)生的水解酸化作用程度較低。此時COD的去除主要通過對進水中懸浮物的截留、產(chǎn)酸菌對進水中基質(zhì)的利用及較弱的產(chǎn)甲烷作用而實現(xiàn)。隨混合比的提高，進水中難降解有機物量增加，水解酸化作用加強，導(dǎo)致COD去除率為負值。隨混合比進一步提高，不僅水解酸化作用明顯，而且產(chǎn)甲烷菌也起到了一定的降解效果。由于水解酸化作用受HRT、進水中難降解物質(zhì)含量等因素的影響，而產(chǎn)甲烷作用則取決于酸化程度、HRT等，因而隨混合比和負荷的提高，在酸化作用加強的同時，產(chǎn)甲烷作用亦相應(yīng)加強。
2.4 污泥特性分析
當(dāng)反應(yīng)器運行至容積負荷 為4.71kgCOD/(m3·d)時，各隔室中形成沉降性能良好、外觀由灰白色至灰黑色、粒徑大小不等(0.5～5mm)的棒狀及球狀顆粒污泥，各隔室中顆粒污泥的大致粒徑分布如圖6。分析表明，顆粒污泥具有良好的沉降性能，其SVI為7.5～14.2mL/g。隔室的顆粒污泥較輕，呈灰色；第三隔室的顆粒污泥則沉降性能良好，呈深灰色。運行過程中觀察到隔室中的污泥大部分處于懸浮態(tài)，泥水混合液較為粘稠，而以后各隔室中的污泥則在底部形成稠密的污泥層。
顆粒污泥的形成與滲濾液的水質(zhì)、運行條件及ABR反應(yīng)器的構(gòu)造等因素有關(guān)。滲濾液中含有較高的堿度及其它堿金屬離子，有利于污泥的顆粒化。鏡檢表明，ABR反應(yīng)器的第二、三隔室污泥中含有較多甲烷八疊球菌及甲烷絲狀菌，第四隔室中甲烷絲狀菌占優(yōu)勢。
ABR不同隔室中顆粒污泥濃度有較大的差異，至第三隔室中顆粒污泥濃度呈增加趨勢(20g/L、28.03g/L、37.96g/L)，第四隔室濃度下降(24.0g/L)，說明在隔室中水解作用較強，隨隔室的推移，產(chǎn)酸作用占優(yōu)勢，到第三隔室產(chǎn)酸和一定程度的產(chǎn)甲烷作用同時存在，第四隔室產(chǎn)甲烷作用較占優(yōu)勢。由于產(chǎn)酸菌的生長速率較快，導(dǎo)致第二和第三隔室污泥濃度較高，同時第二和第三隔室中顆粒污泥的平均粒徑均較大，其中顆粒為1～2 mm和2～4 mm的顆粒污泥在此兩隔室中各占30%、40%及45%、30%左右。 3 結(jié)論
ABR應(yīng)用于處理垃圾滲濾液與城市污水的混合廢水并控制在水解酸化階段時，具有優(yōu)良的運行性能和效果。
① 可獲得明顯的水解酸化作用，提高廢水的可生化性，促進好氧段運行的穩(wěn)定性。混合廢水的BOD5/COD為0.2～0.665時，經(jīng)ABR反應(yīng)器處理后出水的BOD5/COD值可提高到0.37～0.68，且進水的BOD5/COD越低，其提高幅度越大。 ② 可形成性能良好的顆粒污泥。混合廢水進水負荷達 4.71kgCOD/(m3·d)時，反應(yīng)器內(nèi)形成粒徑為0.5～5mm、濃度為20～38 g/L的球狀及棒狀顆粒污泥。顆粒污泥的形成，大大提高了ABR反應(yīng)器對沖擊負荷的抵抗能力。 ③ 宜將進水COD/NH4+-N控制在5～20，并需注意在高混合比下的缺磷問題。 |
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