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UASB反应器处理垃圾渗滤液的快速启动方法-厌氧

光博环保 2021-03-24

目前,在处理城市生活垃圾填埋场的渗滤液方面,世界上一些国家如新西兰、美国、澳大利亚等采用了UASB艺,运行效果良好。我国也有实例,如福州、武汉、昆山等地在处理垃圾渗滤液时也有采用UASB工艺。但由于我国对这方面研究不足,使得相当一部分处理垃圾渗滤液的UASB反应器启动十分困难。为此,本研究侧重于为实现处理垃圾渗滤液的UASB反应器的快速启动提供实验依据和科学方法。

1 实验方法

 

1.1 实验装置

 

  实验用UASB反应器采用内径为200 mm有机玻璃圆柱,高2.1m,总容积55L,有效容积50L,在高度方向上每隔300mm开一取样孔。

 

1.2 实验步骤及条件

  ①投加接种污泥,接种污泥投加量为UASB反应器有效容积的25%左右:接种污泥来自上海市某生活污水处理厂二沉池的剩余污泥,ρ(MLVSS)=5350mg/L。沉降性能良好。

  ②第一周将UASB反应器的有机负荷(以CODcr计)控制在0.5kg/(m3.d),以后每隔7d增加一次有机负荷,即有机负荷为1,2,4,7,10kg/(m3.d)。

 

  ③通过调节回流水量而控制整个启动期间液体上升流速(也即表面水力负荷)在3.0m周左右。

  ④考虑到高污泥停留时间是厌氧反应器高效运行的保证,本启动期间并未进行排泥,从而保持高污泥浓度和高污泥停留时间。

 

  ⑤由于厌氧细菌在30-40℃活性较高,而实际工程加温费用较为昂贵,故水温选夏季室内水温25-30℃进行启动实验。

  ⑥垃圾渗滤液来自上海市老港城市生活垃圾填埋场调节池渗滤液原水,本实验在启动阶段对此原水进行了稀释,使产(CODcr)-2500mg/L,p(NH3-N)≈200mg/L,ρ(TP)≈3.5mg/L,在工程中可以通过出水回流来稀释较高浓度的渗滤液。

 

2 结果与讨论

 

2.1 选择压与污泥颗粒化

 

  已有的研究表明,当温度等外界条件一定时,对UASB反应区内的颗粒污泥的形成影响最大的是基质的种类、浓度以及液体上升流速(也即表面水力负荷)和表面产气负荷(合称选择压)。由Hickey[2],Letting G.[3],Driessen[4]等人的研究表明基质的质量浓度(CODcr)在4000mg/L以下为宜。同时在Riitta[5]等人的研究中认为液体上升流速在 2.5-3.0m/d(甚至0.72-0.96 m/d[6])之间时,最有利于UASB反应器内污泥的颗粒化。鉴于以上原因,本实验的液体上升流速控制在3.0±0.2m/d,较国内的报道(一般为10m/d以上)要低得多。图1反映了反应区内污泥平均粒径与选择压(以液体上升流速与表面产气负荷之和计)随时间的变化。由图1可见,在表面产气负荷快速增长期(第30天至第60天)污泥粒径增长迅速,平均增长了1.0mm,不仅充分说明了选择压对于污泥平均粒径有显著的影响,而且还从另一侧面证明了充气搅拌确实可以加快污泥颗粒化进程[7]。

 

2.2 有机负荷

 

  有机负荷与CODcr去除率随时间的变化情况如图2所示。由图2可见,随着运行时间的增长CODcr去除率总体上是逐步增长的,且每次有机负荷突增后,CODcr去除率有所下降但又会马上回升;同时进水浓度对UASB反应器也有一定的影响,如在第44天时进水CODcr的质量浓度从原来的约2500mg/L升到约 3500mg/L时,CODcr去除率下降到54.9%,但第46大又达到了63.4%,说明UASB反应器抗冲击负荷能力比较强。对于UASB反应器处理垃圾渗滤液而言,只经过50d的启动,有机负荷(以CODcr计)就高达10kg/(m3.d),且CODcr去除率高达70%以上,这显然比常规所需的启动时间4-6个月[4]要短得多。究其原因,是因为在CODcr去除率较低(30%-60%)时,底部进水口的乙酸质量浓度较高(1000-1500mg/L),充分发挥7以巴氏甲烷八叠球菌为主体的球状颗粒污泥(又称A型颗粒污泥)在乙酸浓度较高时比增殖速度快的生理特性;而常规启动为了避免酸化,常在CODcr去除率达80%-90%后才提高有机负荷,其结果是从一开始即维持体系中较低水平的乙酸浓度,而无法培养起A型颗粒污泥[7]。

 

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