UASB反应器处理垃圾渗滤液内循环运行试验研究袁志宇

《湖北省建设领域节能减排》论坛论文集uASB反应器处理垃圾渗滤液内循环运行试验研究袁志宇程赞林(武汉理工大学设计研究院武汉430070)摘要:按照UASB内部功能结构分区以及UASB内循环工艺及其特点,笔者建造2组试验模型,以常规的UAsB处理工艺为对比组模型,在对比组的基础上增加内循环为试验组模型。通过对2组模型的对比试验及试验结果分析,探讨UABS内循环工艺对处理效率的提高程度。关扭词:内循环孩粒污泥水力负荷国内外UASB反应器常用于处理高浓度有机废水川,笔者利用UASB处理器模型在黄石西塞垃圾处理场渗滤液处理站进行对比试验,根据试验结果,认为在条件相同的情况下,对UASB处理器的的内部结构进行改造,增加内循环工艺,可以提高活性污泥浓度,增加生物活性,提高UASB对废水中COD,,BOD,,NHa一的去除率。1UASB试验装置及功能的分区1.,试验装置试验模型分为2组,第1号模型为对比组,第2号模型为试验组,对比组为常规的UASB处理渗滤液工艺,试验组在对比组UASB处理模型的基础上增加内循环工艺。图l为试验组实验模型图。UASB反应器主体结构采用无色透明的有机玻璃柱,尺寸为中ZoonunxlZoonlln,有效容积5.65L,底部设进水装置,上部设有三相分离器。根据试验需要,在反应器的不同高度设有5个取样口,取样口间距35onun,第l个取样口距其底部加加皿。UAsB外围不做保温层,反应器上安有温度计,测温范围为0笼刃℃。试验采用从UASB底部中心进水,经布水器均匀地给UASB反应区布水。顶部设三相分离器,出水采用周边三角堰出水。,.2试验地点黄石西塞山垃圾填埋场渗滤液处理站。将2组试验模型安装在处理站调节池和氧化沟之间,UASB的进水取自调节池。试验参数为:对比组听18一20L山卜19.5一26℃实验组fls一20L飞q厂20L厄卜19.5一26℃一一..}}}气气少``{{{{{燕燕霆霆霆②②图1UASB模型1进配水区多反映区③三相分离器作者简介:袁志宇高级工程师收稿日期:2008年11月197节能减排技术及监管与审计其中q为UAsB设计运行流量,斗为内循环流量,t为实验时的环境温度。1.3结构功能分区渗滤液从底部中心流人,呈上升流。按功能不同将UASB反应器分为3个功能区:进配水区、反应区、三相分离器出水区组成。进水区:进水区的主要功能是渗滤液在过水断面布水均匀,避免产生涌流及歹乙水区,并在升流过程中,起到混合作用。反应区:反应区由生物颗粒污泥床及絮状污泥层组成,是截流、吸附、降解有机物的关键部位。生物颗粒污泥床在UASB投产运行的开始阶段,属于厌氧生物污泥的培养期,在此期间的生物污泥呈絮绒状,随着培养期的逐渐完成,絮绒状污泥发育成结构稠密、由多种生物群体组成的生物颗粒污泥,并形成生物颗粒污泥床,这是UAsB工艺的主体部分。絮状污泥层是由于废水在升流的过程以及厌氧消化产生的沼气在释放的过程中,将生物颗粒污泥床内的细小污泥絮体挟带上升而形成。悬浮污泥层的污泥浓度远低于生物颗粒污泥床。在悬浮污泥层继续进行厌氧生物处理。三相分离器:三相分离器由气室、沉淀区及上清夜滋流槽与出水管组成。气室的功能是收集并排出沼气,为了确保释放的沼气不会随水流一起进人沉淀区,故在反应区与三相分离器交界处,设△挡板,阻止沼气随水流进人沉淀区、气室内的沼气用沼气管引出。沉淀区的功能是使澄清水与污泥有效分离,沉淀污泥回至反应区。2增加OASB内循环促进颗粒污泥的形成2.,颗粒污泥形成机理颗粒污泥是具有自我平衡的,适宜于上流式废水处理系统的微生物聚集体因。这一聚集体形态相对较大,其物理性状相对稳定,具有较高的沉降速度和产甲烷活性。另外,在其形成的过程中各种不同的微生物菌群具有一定的分布规律。一般是水解菌和产酸菌分布在颗粒污泥的外部,而产甲烷菌多分布在颗粒污泥的内部。污泥中各种微生物菌群有不同的分布区域。,。而废水的性质和外部环境因素(包括温度、PH、水力负荷等)是其形成的外因,内因主要是水中营养条件。一旦处理的对象确定以后,其营养条件就相对比较稳定。而外因中的温度和进水的PH较易控制,但是在实验中有许多UASB未能培养出和保持颗粒污泥,这主要是由表面水力负荷决定的上升液流和由表面产气率促成的上升气泡对反应区内污泥粒子产生浮载作用使大而重的污泥粒子堆积于底部,小而轻的污泥粒子浮于上层,这种使污泥颗粒沿高度的分级悬浮现象称为污泥粒子的水力和气力的分级作用。分级作用特别低时,反应区会保持大量的分散态细菌,由于其传质阻力小,能优先捕获营养物质而大量繁殖,并抑制了传质阻力大的颗粒污泥的形成,使反应器处于低水平的处理能力。当分级作用很大时,不仅分散态的细菌大量流失,而且一些能改善出水水质的较小颗粒污泥也频频流失,造成反应器处理效率减退,因此如何使分级作用处于合适的量是保持反应器中具有颗粒污泥和处理效能高的必要条件。同时,颗粒污泥在不同的培养期,反应器中水力负荷和产气率不同,其对颗粒污泥的分级也不同,所以为使颗粒污泥产生并得以大量繁殖保留,整个启动、调试过程(特别是启198《湖北省建设领域节能减排》论坛论文集动初期)须及时调整水力负荷,使水、气对泥的综合作用维持在最佳范围内。经观察分析,厌氧发酵释放的沼气气泡和布水系统产生的上升水流将使反应器内污泥同时受到水流剪切力、颗粒碰撞摩擦力、泡振力和气泡尾涡混掺力等四种力的混掺作用l’l。这四种力益加后的综合作用与反应池内的颗粒污泥强度相适应时,才能使颗粒污泥顺利产生并以保持。2.2增加内循环流t促进颗粒污泥的形成从污泥颗粒化的角度来说,对沉降性差的污泥流失是可以主动排放的;而对上浮污泥是应该进行回用的,从这一点来看,内循环粒污泥顺利产生并得以保持。当综合作用产生的剪切及摩擦、碰撞强度大于颗粒污泥的强度时,就会增加颗粒的破碎或剥落程度,使污泥流失,HRT和上流速度无疑是控制细小污泥洗出的主要因素;反之当剪切及摩擦、碰撞强度过低,由于泥水混掺不充分,易导致沟流或局部酸化撮大可达70%一80%户,,同样突然降低负荷也会导致污泥强度的降低,进而使污泥破碎国,细小的污泥又会阻碍颗粒污泥的形成。可以说适宜的水力混掺、泡振及剪切强度是形成颗粒污泥的必要条件。可见适当的内循环流量能有效地促进颗粒污泥的形成的。另一方面,在试验前期,大量沉降性能差的污泥已被洗出,留在反应器中的污泥逐步发生着形态和性质的转变,其沉降性能比较好,所以因水流和气流作用而上浮的污泥,其性质基本上与反应床区的污泥是相似的,如果放弃这些污泥是比较可惜的。众所周知,厌氧微生物特别是产甲烷菌生长非常缓慢,单纯依靠自身生长再重新获得这些污泥需要一定的时间,而且颖粒污泥的形成在很大程度上,是厌氧菌种在细小絮体污泥中的某些核心上附着生长起来的。所以,在实验组运行阶段开启了回流装置,上浮至悬浮区的污泥可通过回流管再次回到污泥床区,这样既减少污泥流失的量,又给沉降性能较好的上浮污泥提供颗粒化的机会.因此,从污泥颗粒化的角度来说,对沉降性差的污泥流失是可以主动抖滋的;而对上浮污泥是应该进行回用的。从这一点来看,内循环UASB反应器比传统UASB是有优势的,内循环的设置可以减少不必要的污泥流失,有利于颗粒化的进行。3试验结果及分析.3,废水水质本试验废水取自黄石西塞山垃圾填埋场废水处理系统中的调节池。见表裹1进水水质COD.BODsH比入s(m·Ll)(mg·L,)(mg·L,)(mg·-L,)(mg·L,)(mg·L”)1450321.05176.013.2试验接种污泥取自现场运行中UASB反应器,污泥含有颖粒污泥,总悬浮固体(STS)和总的挥发性固体(VTs汾别为909工和47.58叭。199节能减排技术及监管与审计先对两组都不实行内循环运行两周,UASB进水流量均为181北,运行两周后测得出水水质见表2。衰2出水水质测试项COD,COD。去BOD,BODS去55NTVEA污泥农度(mg·-Ll)除氧%)(mg·L今除氧%)(mg·L今(mg·-lL)(mg·L今(kg·-m,)对比组实验组67853.241687伪51.3117047.6747.0565117.06260.5768118.9238.5019.801.9%第3周开始试验组采取内循环措施运行,对比组仍然不实行内循环运行,第三周进水量保持18Lh/,循环水量1SL瓜;第四周进水水量加到20Lh/,循环水量18L击,即体积负荷从11,87kgCOD/(n3r.d)增至1232kgCOD汉时..d)第28天,测试出水各项数据测试比较如下:表3第28天时出水水质测试项CODCOD去BO玖BOD,去恤g.L今除喇%)(mg.-lL)除率%SS(叱.L今55去除了N(m肠-lL)TN去除对比组697.408试验组430.75251.970.29175.75134.645.2658.07率%增大93.5%.9469.57V卫A污泥浓度(mg七,)(kg.anL)240.9823.6X()208.4628.800叭一月j率一44606080从表2和表3可以看出,UASB反应器增加内循环后,试验组中COD二的去除率由对比组的51.90%上升至57029%,BOD,的去除率由对比组的4526%上升至58.07%,TN的去除率由对比组的44.90%上升至60.5。%,挥发性脂肪酸(vEA)的浓度由对比组的240.98m.g-L’降至208.46m.g-lL,出水中只有ss浓度高于对比组,试验组ss浓度的增加说明内循环加强了整个反应器内的混合,加大了对污泥的搅动。出水ss指标控制在规范规定的指标之内。由于内循环的抽吸和流量的增加使反应区活性颗粒污泥层上移,重新分配了悬浮区和污泥反应区的容积比,从而增强了UASB的处理能力。4结论A.UASB反应器增加内循环能够增加活性污泥的浓度,提高反应器的体积负荷。B.UASB反应器增加内循环能够明显提高CODrC、BODS、TN、VEA的去除率。由于受垃圾填埋场废水水质的影响和条件的限制,试验结果是初步的,试验有待进一步完善。参考文献【11吴晨.城市垃圾填埋场渗沥液处理技术.给水排水Vol.22No.51966.11一12.【21于军,于红霞.内循环UASB技术及其生产性试验研究.给水排水voL26N.o42O(D〕.31一33.!31赵一章,张辉,唐一高活性厌氧污泥微生物特性和形成污泥机理的研究.微生物学报.199434(1)45~48.【4】袁志宇,陈晓如,李传志.悬浮式气水同时反冲洗机理探讨.给水排水voL25N.o5199921~2.4【5!郑元景.污水厌氧生物处理.中国建筑工业出版社,1988200