目前,在處理城市生活垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液方面,世界上一些國(guó)家如新西蘭、美國(guó)、澳大利亞等采用了UASB藝,運(yùn)行效果良好。我國(guó)也有實(shí)例,如福州、武漢、昆山等地在處理垃圾滲濾液時(shí)也有采用UASB工藝。但由于我國(guó)對(duì)這方面研究不足,使得相當(dāng)一部分處理垃圾滲濾液的UASB反應(yīng)器啟動(dòng)十分困難。為此,本研究側(cè)重于為實(shí)現(xiàn)處理垃圾滲濾液的UASB反應(yīng)器的快速啟動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和科學(xué)方法。
1 實(shí)驗(yàn)方法
1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)用UASB反應(yīng)器采用內(nèi)徑為200 mm有機(jī)玻璃圓柱,高2.1m,總?cè)莘e55L,有效容積50L,在高度方向上每隔300mm開(kāi)一取樣孔。
1.2 實(shí)驗(yàn)步驟及條件
?、偻都咏臃N污泥,接種污泥投加量為UASB反應(yīng)器有效容積的25%左右:接種污泥來(lái)自上海市某生活污水處理廠(chǎng)二沉池的剩余污泥,ρ(MLVSS)=5350mg/L。沉降性能良好。
?、诘谝恢軐ASB反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷(以CODcr計(jì))控制在0.5kg/(m3.d),以后每隔7d增加一次有機(jī)負(fù)荷,即有機(jī)負(fù)荷為1,2,4,7,10kg/(m3.d)。
?、弁ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)回流水量而控制整個(gè)啟動(dòng)期間液體上升流速(也即表面水力負(fù)荷)在3.0m周左右。
④考慮到高污泥停留時(shí)間是厭氧反應(yīng)器高效運(yùn)行的保證,本啟動(dòng)期間并未進(jìn)行排泥,從而保持高污泥濃度和高污泥停留時(shí)間。
?、萦捎趨捬跫?xì)菌在30-40℃活性較高,而實(shí)際工程加溫費(fèi)用較為昂貴,故水溫選夏季室內(nèi)水溫25-30℃進(jìn)行啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
⑥垃圾滲濾液來(lái)自上海市老港城市生活垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池滲濾液原水,本實(shí)驗(yàn)在啟動(dòng)階段對(duì)此原水進(jìn)行了稀釋?zhuān)巩a(chǎn)(CODcr)-2500mg/L,p(NH3-N)≈200mg/L,ρ(TP)≈3.5mg/L,在工程中可以通過(guò)出水回流來(lái)稀釋較高濃度的滲濾液。
2 結(jié)果與討論
2.1 選擇壓與污泥顆?;?/p>
已有的研究表明,當(dāng)溫度等外界條件一定時(shí),對(duì)UASB反應(yīng)區(qū)內(nèi)的顆粒污泥的形成影響最大的是基質(zhì)的種類(lèi)、濃度以及液體上升流速(也即表面水力負(fù)荷)和表面產(chǎn)氣負(fù)荷(合稱(chēng)選擇壓)。由Hickey[2],Letting G.[3],Driessen[4]等人的研究表明基質(zhì)的質(zhì)量濃度(CODcr)在4000mg/L以下為宜。同時(shí)在Riitta[5]等人的研究中認(rèn)為液體上升流速在 2.5-3.0m/d(甚至0.72-0.96 m/d[6])之間時(shí),最有利于UASB反應(yīng)器內(nèi)污泥的顆粒化。鑒于以上原因,本實(shí)驗(yàn)的液體上升流速控制在3.0±0.2m/d,較國(guó)內(nèi)的報(bào)道(一般為10m/d以上)要低得多。圖1反映了反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥平均粒徑與選擇壓(以液體上升流速與表面產(chǎn)氣負(fù)荷之和計(jì))隨時(shí)間的變化。由圖1可見(jiàn),在表面產(chǎn)氣負(fù)荷快速增長(zhǎng)期(第30天至第60天)污泥粒徑增長(zhǎng)迅速,平均增長(zhǎng)了1.0mm,不僅充分說(shuō)明了選擇壓對(duì)于污泥平均粒徑有顯著的影響,而且還從另一側(cè)面證明了充氣攪拌確實(shí)可以加快污泥顆?;M(jìn)程[7]。
2.2 有機(jī)負(fù)荷
有機(jī)負(fù)荷與CODcr去除率隨時(shí)間的變化情況如圖2所示。由圖2可見(jiàn),隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)CODcr去除率總體上是逐步增長(zhǎng)的,且每次有機(jī)負(fù)荷突增后,CODcr去除率有所下降但又會(huì)馬上回升;同時(shí)進(jìn)水濃度對(duì)UASB反應(yīng)器也有一定的影響,如在第44天時(shí)進(jìn)水CODcr的質(zhì)量濃度從原來(lái)的約2500mg/L升到約 3500mg/L時(shí),CODcr去除率下降到54.9%,但第46大又達(dá)到了63.4%,說(shuō)明UASB反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力比較強(qiáng)。對(duì)于UASB反應(yīng)器處理垃圾滲濾液而言,只經(jīng)過(guò)50d的啟動(dòng),有機(jī)負(fù)荷(以CODcr計(jì))就高達(dá)10kg/(m3.d),且CODcr去除率高達(dá)70%以上,這顯然比常規(guī)所需的啟動(dòng)時(shí)間4-6個(gè)月[4]要短得多。究其原因,是因?yàn)樵贑ODcr去除率較低(30%-60%)時(shí),底部進(jìn)水口的乙酸質(zhì)量濃度較高(1000-1500mg/L),充分發(fā)揮7以巴氏甲烷八疊球菌為主體的球狀顆粒污泥(又稱(chēng)A型顆粒污泥)在乙酸濃度較高時(shí)比增殖速度快的生理特性;而常規(guī)啟動(dòng)為了避免酸化,常在CODcr去除率達(dá)80%-90%后才提高有機(jī)負(fù)荷,其結(jié)果是從一開(kāi)始即維持體系中較低水平的乙酸濃度,而無(wú)法培養(yǎng)起A型顆粒污泥[7]。
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