混凝折流式反应器对垃圾渗滤液处理的试验研究

混凝－折流式反应器对垃圾渗滤液处理的试验研究城市垃圾卫生填埋产生的渗滤液是一种成分复杂多变的高浓度有机废水，其微生物营养元素比例失调以致可生化性较差、氨氮和重金属含量高、色泽深，若不进行处理将会导致地下水和地表水的二次污染，为此国内外诸多学者采用了混凝、吸附、光催化、电解、厌氧、好氧等技术手段对垃圾渗滤液的处理进行了大量的研究，[1]像沈耀良等采用厌氧折流式反应器（ABR）处理了城市污水和垃圾渗滤液混合废水取得了较好的效果。本试验研究尝试采用由三组水解反应器和好氧生物滤池串连形成的折流式反应器为主导工艺对渗滤液进行处理，试验结果表明对CODcr、BOD5和NH3-N等控制指标均取得了较好的效果。1．工艺流程及分析方法1.1工艺流程见图11.2分析方法CODcr：重铬酸钾法；BOD5：稀释和接种法；NH4＋-N：纳氏试剂比色法（721分光光度计）2试验结果及分析本试验所用垃圾渗滤液取自芜湖市城南垃圾填埋场截污池，原水水质指标见表1。从表1可以看出，垃圾渗滤液中的CODcr、NH3－N、SS含量较高，而且变化幅度较宽。表1试验水样水质pHCODcr（mg/L）BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)SS(mg/L)7-85000-1400002000-600047-3741000-16002.1混凝试验图1本试验采用的工艺流程图由于原水的COD较高将不利于后续生物处理，故先进行混凝以去除部分COD，采用PAC作混凝剂。图2下图为水温在22oC,pH=7条件下，不同混凝剂的投加量对渗滤液中的CODcr的去除效果。图2混凝剂用量与COD去除率的关系由图2可以看出，当PAC的投加量在100m－800mg/l时，COD的去除率达到40％，超过800mg/L时，去除率呈下降趋势，因此确定最佳经济投加量为100mg/L。由于渗滤液中NH4+含量高，为防止对后续生物处理工艺造成毒害，故在混凝池中进行碱化脱氮处理。加pH调节剂Ca(OH)2使pH9使氨离子转化成游离氨(NH3)然后通过鼓风吹脱。图3是在水温为22oC时不同的pH条件下对氨氮的去除图3不同pH条件下氨氮的去除率由图３可以看出在pH=11时获得最好的吹脱脱氮效果。2.2折流式反应器折流式反应器(BR)是近年来开发的一种新型反应器，首先是作为厌氧反应器（AnaerobicBufferingReactor：ABR）使用，[2]由多隔室组成，具有水力条件好，微生物种群分布好、结果简单、启动较快以及运行稳定等优良性能，运行中的BR具有整体推流式的特点。本试验所用的BR是有机玻璃材质，单隔室有效高度为500mm，单隔室截面面积为0.014m2，单隔室有效容积为0.009m3。6个隔室中序号为1、3、5置作水解反应器(HUSB)，序号为2、4、6被置作上向流好氧生物滤池（ABF），因此形成了交叉水解-好氧的生物环境。2.2.1水解反应器（HUSB）在启动过程中，先加入芜湖市啤酒厂废水处理站的污泥浓缩池的消化污泥，采用动力学控制措施进行驯化，即通过调整水力停留时间，利用水解细菌，产酸与甲烷菌生长速度不同，利用水的流动形成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。从水质监测分析结果和现象观察来看，出水的挥发性有机酸逐渐上升以及出水CODcr逐渐趋于稳定，污泥观察呈较为致密的黑色，HUSB启动历时大约20d。本试验流量为0.156m3/d，水解隔室整体HRT=4.2h，经过30天对1、3、5隔室的取样口的出水的BOD5和CODcr进行分析，图4为BOD5/CODcr和时间的关系曲线。从图４可以看出，1、3、5隔室的B/C总体趋势逐渐增大，从0.2到0.4,反映了HUSB对污水进行水解酸化达到了一定的效果，提高了可生化性，对后隔室的ABF处理有良好的促进作用。图4HUSB的B/C的时间关系图2.2.2好氧生物滤池(ABF)好氧生物滤池滤料为焦炭，平均粒径在2～4mm。在驯化初期，往好氧生物滤池中加入足量的好氧活性污泥（来自芜湖啤酒厂废水处理站好氧池）和生活污水（具体水质见表2）闷曝7d后，经过镜检，活性污泥基本恢复活性。考虑到垃圾渗滤液的可生化性不强，为加速生物膜的生长，往BAF中投加了少量的面粉、配入了一定比例的生活污水的垃圾渗滤液中，随着生物膜的增长，比例逐渐降低直至为0。本实验ABF隔室有效容积为0.027m3，单隔室过滤速度为11m3(m2.d)。表2生活污水的主要成分BOD5(mg/L)CODcr(mg/L)SS(mg/L)pH130～150360～42060～906～82.2.3ABR的运行效果分析经过30d不间断的对BR进水和出水的CODcr和NH3-N进行分析，其与时间的变化分别如图５、图６：图530d的BR的进水和出水的COD图630d的进水和出水氨氮由于2、4、6隔室的进水来自经过HUSB水解酸化的出水，可生化性好，所以当空气与废水以相同的方向进入到好氧生物滤池，通过焦炭滤料时能有效地降解水中的BOD5,另外起到了一定的氨吹脱作用，并且一部分的氨氮转化为硝酸盐氮。当ABF的出水回到水解池时，在缺氧的条件下被反硝化细菌转化为亚硝酸盐继而转化为氮气。图6表示BR的进水CODcr位于1900mg/L左右，而出水基本稳定在400mg/L左右，进水氨氮浓度在250mg/L左右，而出水的氨氮稳定在30mg/L左右。ABF整体容积负荷达到16.2kgCODcr/(m3.d)，属于高负荷的好氧生物滤池的范围，而BR整体容积负荷达到5.5kgCODcr/(m3.d)。3结论通过以上试验结果分析可以得出如下结论：1）混凝吸附能有效的降低CODcr，在PAC的投加量在100mg/L时，COD的去除率达到40％。确定最佳投加量在100mg/L。2）在pH为11时，可以获得最佳的碱化脱氮效果，氨氮的去除率维持在40％左右。3）1、3、5隔室的B/C总体趋势逐渐增大，反映了HUSB起到了对污水进行水解酸化达到了一定的效果，提高了可生化性，对后隔室的ABF的处理有促进作用。4）经过HUSB反复处理的垃圾渗滤液，在使用焦炭作为滤料的ABF中，ABF整体容积负荷达到16.2kgCODcr/(m3.d)，属于高负荷范围。5）对于整体BR系统，当进水CODcr平均在1900mg/L左右时，出水的CODcr可达到400mg/L左右，进水氨氮浓度在250mg/L左右，而出水的氨氮稳定在30mg/L左右。6）本试验采用三组HUSB和ABF串连形成的折流式反应器来处理垃圾渗滤液是国内首次提出，比单一的厌氧－好氧系统来说，由于HUSB和ABF自身的特点，连续3次的水解好氧以及BR整体类推流模式，使得BR系统具有较强的抗有机负荷的能力，出水水质稳定性强，另外能显著提供BR的容积负荷，在实际设计中，视具体情况可以增加或者减少组数。