1.2 試驗用ABR
ABR由4個隔室組成,總有效容積為(wéi)13.2L,第一隔室的容積為3.0L,其餘隔室(shì)容積(jī)均為3.4L。反(fǎn)應上流室(shì)和下流室的水平寬度比為4∶1,折流擋(dǎng)板底部轉角為45°。由蠕動泵在ABR的進水端均勻進水。在各隔室頂部設集氣管並接水封以保證厭(yàn)氧條件。
1.3 研究方法及主要工藝參數
采用動態方法進行研究。首先進行啟(qǐ)動運行,待運行穩定後,進行不同混合比的滲濾液和生活汙(wū)水的混合處理研究。研究期間的(de)氣溫為18.0~27.5℃,ABR的HRT為13.2~26.4h,反(fǎn)應器各上流室所裝汙泥濃度(dù)為10~15g/L。
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厭氧折流板反應器處理(lǐ)垃圾滲濾混合廢水
時(shí)間(jiān):2017-05-31瀏覽量:448
垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中難生(shēng)物降解(jiě)有機物多,可生(shēng)化(huà)性差,其BOD5/COD低達0.1~0.2[1],我國目前(qián)多將滲濾液與(yǔ)城市汙水(shuǐ)進行混合處(chù)理。為獲得穩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良性能特點的ABR反應(yīng)器(qì)。
ABR是一個由多隔(gé)室組(zǔ)成的高效新型反應器[2](見(jiàn)圖1),具有(yǒu)水力(lì)條件好、生物固體截留能力強、微生物種群分布好、結構簡單、啟動(dòng)較快及運行穩定等優良性能。運行中的ABR是一(yī)個整體為推(tuī)流、各(gè)隔室為全混的反應器,因而可獲得穩定的處理(lǐ)效果[3、4]。
ABR是一個由多隔(gé)室組(zǔ)成的高效新型反應器[2](見(jiàn)圖1),具有(yǒu)水力(lì)條件好、生物固體截留能力強、微生物種群分布好、結構簡單、啟動(dòng)較快及運行穩定等優良性能。運行中的ABR是一(yī)個整體為推(tuī)流、各(gè)隔室為全混的反應器,因而可獲得穩定的處理(lǐ)效果[3、4]。
1 試驗方法
1.1 廢水水質
滲濾液水樣取自(zì)蘇州七(qī)子山垃圾填埋場。滲濾液(pH為(wéi)7.4~8.5)和城市汙水(pH為7.1~8.5)的水質見表1。
滲濾液水樣取自(zì)蘇州七(qī)子山垃圾填埋場。滲濾液(pH為(wéi)7.4~8.5)和城市汙水(pH為7.1~8.5)的水質見表1。
表1 滲透液和城市汙水水(shuǐ)質
水質指標(biāo) | 濃度變化範圍 | |
滲濾液(yè) | 城市汙水 | |
CODcr | 3700~8885 | 165~305 |
BOD5 | 1900~3180 | 106~248 |
NH4+-N | 630~1800 | 25~35 |
NH3+-N | 1.25~3.34 | - |
NH2+-N | 0.06~1.52 | - |
TP | 7.1~7.7 | 6.4~12.3 |
SS | 328~400 | 255~348 |
BOD5/COD | 0.25~0.358 | 0.64~0.81 |
1.2 試驗用ABR
ABR由4個隔室組成,總有效容積為(wéi)13.2L,第一隔室的容積為3.0L,其餘隔室(shì)容積(jī)均為3.4L。反(fǎn)應上流室(shì)和下流室的水平寬度比為4∶1,折流擋(dǎng)板底部轉角為45°。由蠕動泵在ABR的進水端均勻進水。在各隔室頂部設集氣管並接水封以保證厭(yàn)氧條件。
1.3 研究方法及主要工藝參數
采用動態方法進行研究。首先進行啟(qǐ)動運行,待運行穩定後,進行不同混合比的滲濾液和生活汙(wū)水的混合處理研究。研究期間的(de)氣溫為18.0~27.5℃,ABR的HRT為13.2~26.4h,反(fǎn)應器各上流室所裝汙泥濃度(dù)為10~15g/L。
2 結果及分析
2.1 ABR的水解酸化作用
混合(hé)廢水經ABR處理後(hòu),其(qí)BOD5/COD比值明顯提高,當進水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(gāo)至0.4~0.6。ABR對(duì)出水(shuǐ)BOD5/COD的改善,無疑可促進混合廢(fèi)水好氧處理的效果和運行穩定性。
BOD5/COD的提高反映了ABR反應器良好的水解(jiě)酸化作用。研究表明,對不同的(de)混(hún)合(hé)比、原滲濾液濃度、HRT,ABR反應器可獲得不同程度的(de)水解酸化作用。原滲濾液(yè)濃度和混(hún)合比較低時,產甲烷作(zuò)用較弱(ruò),表觀水(shuǐ)解程度與實際水解程度接(jiē)近;當原滲濾液濃度和混合(hé)比較高時,甲(jiǎ)烷發酵加強,表觀水(shuǐ)解酸化度與實(shí)際情況差別較大。研究還發現,當原(yuán)滲濾液濃(nóng)度及混合比均較低時,水解酸化作用與HRT呈正相關(見圖2,其中ΔBOD5表示進出水(shuǐ)濃度(dù)之差)。
混合(hé)廢水經ABR處理後(hòu),其(qí)BOD5/COD比值明顯提高,當進水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(gāo)至0.4~0.6。ABR對(duì)出水(shuǐ)BOD5/COD的改善,無疑可促進混合廢(fèi)水好氧處理的效果和運行穩定性。
BOD5/COD的提高反映了ABR反應器良好的水解(jiě)酸化作用。研究表明,對不同的(de)混(hún)合(hé)比、原滲濾液濃度、HRT,ABR反應器可獲得不同程度的(de)水解酸化作用。原滲濾液(yè)濃度和混(hún)合比較低時,產甲烷作(zuò)用較弱(ruò),表觀水(shuǐ)解程度與實際水解程度接(jiē)近;當原滲濾液濃度和混合(hé)比較高時,甲(jiǎ)烷發酵加強,表觀水(shuǐ)解酸化度與實(shí)際情況差別較大。研究還發現,當原(yuán)滲濾液濃(nóng)度及混合比均較低時,水解酸化作用與HRT呈正相關(見圖2,其中ΔBOD5表示進出水(shuǐ)濃度(dù)之差)。
2.2 進水NH4+-N/COD和COD/TP與COD的去(qù)除率關係
由圖3可見,ABR反應器中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NH4+-N/COD≥0.2時,COD去除率將受到明顯的影響。實際工程中應注意對進水中NH4+-N濃度的控製,並宜將NH4+-N/COD控製在0.05~0.2。
從圖4可見,當滲濾液與城市汙(wū)水混合比達1∶1時,曾出現缺磷問題(COD/TP=500~1000),導致係統運行效率降低(dī),為此在進(jìn)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(chú)率較為穩定,當COD/TP高達437.4時,仍具有較穩定的處理效果。
2.3 進水負荷與ABR的運行
圖5所示(shì)為ABR的COD去除(chú)率隨進水容積負荷的變化。由圖可見(jiàn),一方麵ABR對COD的去除率隨負荷的提高而逐漸提高,但(dàn)提高速率逐漸下降(如圖中虛線所(suǒ)示);另一方麵,COD的去除率隨混合比呈現出由高到低繼而又升高的趨勢(如圖中實線(xiàn)所示)。對此(cǐ)可解釋如下(xià):當混合比較低且負荷亦較(jiào)低(dī)時,混合廢水中難生物降解的有(yǒu)機物含量也較低,其水質與城市汙水接近,廢水所含汙染(rǎn)物大多易生物降解,導致ABR反應(yīng)器中所發生的(de)水(shuǐ)解酸化作用程度較低。此時COD的去除主要(yào)通過對進水中懸浮物的截留、產酸菌對進水中基質的利用及較弱的產甲烷作用而(ér)實現。隨混合比的提高,進水中難降解有機物量增加,水解酸(suān)化作用加強,導致(zhì)COD去除率為負值(zhí)。隨混合比進一步提高,不僅水解酸化作用明(míng)顯,而且產甲烷菌也起到了一定的降解效(xiào)果。由於水解酸化作用受HRT、進水(shuǐ)中難降解物(wù)質含量等因素的影響,而(ér)產甲烷(wán)作用則取決於酸化程度、HRT等,因而隨混合比和負荷的提高(gāo),在酸化作用加強的同時,產甲烷作用亦相應加強。
由圖3可見,ABR反應器中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NH4+-N/COD≥0.2時,COD去除率將受到明顯的影響。實際工程中應注意對進水中NH4+-N濃度的控製,並宜將NH4+-N/COD控製在0.05~0.2。
從圖4可見,當滲濾液與城市汙(wū)水混合比達1∶1時,曾出現缺磷問題(COD/TP=500~1000),導致係統運行效率降低(dī),為此在進(jìn)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(chú)率較為穩定,當COD/TP高達437.4時,仍具有較穩定的處理效果。
2.3 進水負荷與ABR的運行
圖5所示(shì)為ABR的COD去除(chú)率隨進水容積負荷的變化。由圖可見(jiàn),一方麵ABR對COD的去除率隨負荷的提高而逐漸提高,但(dàn)提高速率逐漸下降(如圖中虛線所(suǒ)示);另一方麵,COD的去除率隨混合比呈現出由高到低繼而又升高的趨勢(如圖中實線(xiàn)所示)。對此(cǐ)可解釋如下(xià):當混合比較低且負荷亦較(jiào)低(dī)時,混合廢水中難生物降解的有(yǒu)機物含量也較低,其水質與城市汙水接近,廢水所含汙染(rǎn)物大多易生物降解,導致ABR反應(yīng)器中所發生的(de)水(shuǐ)解酸化作用程度較低。此時COD的去除主要(yào)通過對進水中懸浮物的截留、產酸菌對進水中基質的利用及較弱的產甲烷作用而(ér)實現。隨混合比的提高,進水中難降解有機物量增加,水解酸(suān)化作用加強,導致(zhì)COD去除率為負值(zhí)。隨混合比進一步提高,不僅水解酸化作用明(míng)顯,而且產甲烷菌也起到了一定的降解效(xiào)果。由於水解酸化作用受HRT、進水(shuǐ)中難降解物(wù)質含量等因素的影響,而(ér)產甲烷(wán)作用則取決於酸化程度、HRT等,因而隨混合比和負荷的提高(gāo),在酸化作用加強的同時,產甲烷作用亦相應加強。
2.4 汙泥(ní)特性分析
當反應器運行至容積負(fù)荷 為4.71kgCOD/(m3·d)時,各隔室中形成(chéng)沉(chén)降性(xìng)能良(liáng)好、外觀由(yóu)灰白色至灰黑色、粒徑大(dà)小不等(0.5~5mm)的(de)棒狀及球狀顆粒汙泥,各隔室中顆粒汙泥的大致粒徑分布如圖6。分析表明,顆粒汙泥具有良好的沉降性能,其SVI為7.5~14.2mL/g。第一隔室的顆(kē)粒汙泥較輕,呈灰(huī)色;第三隔室的顆粒汙泥則沉降性能良好,呈深灰色。運行過程中觀察到第一(yī)隔室中的汙泥大(dà)部分處於(yú)懸浮態,泥水混合液較為粘稠,而以後各隔室中的汙泥則在底部(bù)形成稠密的汙泥層。
當反應器運行至容積負(fù)荷 為4.71kgCOD/(m3·d)時,各隔室中形成(chéng)沉(chén)降性(xìng)能良(liáng)好、外觀由(yóu)灰白色至灰黑色、粒徑大(dà)小不等(0.5~5mm)的(de)棒狀及球狀顆粒汙泥,各隔室中顆粒汙泥的大致粒徑分布如圖6。分析表明,顆粒汙泥具有良好的沉降性能,其SVI為7.5~14.2mL/g。第一隔室的顆(kē)粒汙泥較輕,呈灰(huī)色;第三隔室的顆粒汙泥則沉降性能良好,呈深灰色。運行過程中觀察到第一(yī)隔室中的汙泥大(dà)部分處於(yú)懸浮態,泥水混合液較為粘稠,而以後各隔室中的汙泥則在底部(bù)形成稠密的汙泥層。
顆粒汙泥的形成與滲濾液的水質(zhì)、運行條件及ABR反(fǎn)應器的構造等因素有關。滲濾液中含有較高(gāo)的堿度及其它堿(jiǎn)金屬離子,有利於汙泥(ní)的顆粒化。鏡檢表明,ABR反應器的第(dì)二、三(sān)隔室汙泥中含有較(jiào)多甲烷八疊球(qiú)菌及甲烷絲狀菌,第四隔室中甲烷絲狀菌占優勢。
ABR不同隔室中顆粒汙泥濃度有較大的差異,第一至第三隔室(shì)中顆粒汙泥濃度呈增加(jiā)趨勢(20g/L、28.03g/L、37.96g/L),第四隔室濃(nóng)度下降(jiàng)(24.0g/L),說明在第一隔室中水解作用較強,隨隔室的(de)推移(yí),產酸(suān)作用占優勢,到第三隔室產酸和一定程度的產甲烷作(zuò)用同時(shí)存在,第四(sì)隔室產甲(jiǎ)烷作用較占優勢。由於產酸菌的生長速率較快,導致第(dì)二和第三隔室汙泥濃度較高,同時第二和第(dì)三(sān)隔室中顆粒汙泥的平均粒徑均較大,其中顆粒為(wéi)1~2 mm和2~4 mm的顆粒汙泥在此兩隔室中各占30%、40%及45%、30%左右。
ABR不同隔室中顆粒汙泥濃度有較大的差異,第一至第三隔室(shì)中顆粒汙泥濃度呈增加(jiā)趨勢(20g/L、28.03g/L、37.96g/L),第四隔室濃(nóng)度下降(jiàng)(24.0g/L),說明在第一隔室中水解作用較強,隨隔室的(de)推移(yí),產酸(suān)作用占優勢,到第三隔室產酸和一定程度的產甲烷作(zuò)用同時(shí)存在,第四(sì)隔室產甲(jiǎ)烷作用較占優勢。由於產酸菌的生長速率較快,導致第(dì)二和第三隔室汙泥濃度較高,同時第二和第(dì)三(sān)隔室中顆粒汙泥的平均粒徑均較大,其中顆粒為(wéi)1~2 mm和2~4 mm的顆粒汙泥在此兩隔室中各占30%、40%及45%、30%左右。
3 結論
ABR應用於處理垃圾滲濾液與城市(shì)汙水(shuǐ)的(de)混合廢水並控製在水解酸化階段時,具有優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(shuǐ)的可(kě)生化性,促進好氧段運行的穩定性。混合廢水的BOD5/COD為0.2~0.665時,經ABR反應器處理後出(chū)水的BOD5/COD值(zhí)可提(tí)高到0.37~0.68,且進水的BOD5/COD越低(dī),其提高幅度越大。
② 可形成性能良(liáng)好的顆粒汙泥。混合廢水進(jìn)水(shuǐ)負荷達 4.71kgCOD/(m3·d)時,反應器內(nèi)形成粒徑為0.5~5mm、濃度(dù)為20~38 g/L的球狀及棒狀(zhuàng)顆粒汙泥。顆粒汙泥的形成,大大提高(gāo)了ABR反應器(qì)對衝擊(jī)負荷的抵抗能力。
③ 宜將進水COD/NH4+-N控(kòng)製在5~20,並(bìng)需注意在(zài)高混合比下的缺磷問題。
① 可獲得明顯的水解酸化作用,提高廢水(shuǐ)的可(kě)生化性,促進好氧段運行的穩定性。混合廢水的BOD5/COD為0.2~0.665時,經ABR反應器處理後出(chū)水的BOD5/COD值(zhí)可提(tí)高到0.37~0.68,且進水的BOD5/COD越低(dī),其提高幅度越大。
② 可形成性能良(liáng)好的顆粒汙泥。混合廢水進(jìn)水(shuǐ)負荷達 4.71kgCOD/(m3·d)時,反應器內(nèi)形成粒徑為0.5~5mm、濃度(dù)為20~38 g/L的球狀及棒狀(zhuàng)顆粒汙泥。顆粒汙泥的形成,大大提高(gāo)了ABR反應器(qì)對衝擊(jī)負荷的抵抗能力。
③ 宜將進水COD/NH4+-N控(kòng)製在5~20,並(bìng)需注意在(zài)高混合比下的缺磷問題。
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