UASB 反应器处理垃圾渗滤液的快速启动方法

1、UASB反应器处理垃圾渗滤液的快速启动方法摘要：研究了UASB反应器处理生活垃圾渗滤液时快速启动的条件，结果表明：在夏季的室内水温（2530）时，采用未经驯化的城市生活污水厂（传统活性污泥法）的剩余污泥接种，经逐步培养法，通过控制较低的液体上升流速（3.0m/d），可以在50d的时间里完成UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动，使其有机负荷（以CODcr计）达到10kg/m3d），且CODcr的去除率高达70以上（较常规启动少用14个月的时间），进而在90d里完成污泥的颗粒化。关键词：UASB反应器；垃圾渗滤液；快速启动Quick Start-up of Upflow Anaerobic Slud

2、ge Blanket (UASB) Reactor in Treating LandfilI LeachateHU Hao-yuan, ZHOU Gong-ming(School of Environmental Science and Engineering, Tongii University, Shanghai , China) Abstract: Conditions for quick start-up of UASB reactor treating landfill leachate have been studied. The results show: at the embi

3、ent water temptemperature in summer (25 30), when inoculated with surplus sludgefrom municipal wastewater treatment plant (which uses conventional activated sludge process) and cultivatedstep-by-step, and by controlling the liquid up-flowing speed at 3.0m/d, the UASB reactor can be started-upwithin

4、50 days in treating landfll leachate, with the organic loading rate (as CODcr) up to 10 kg/(m3.d).andthe CODcr removal rate over 70%. Granulation of the sludge in this reactor can he completed within 90 days,which is 1 4 months shorter than with conventional start-up.Key words: UASB reactor; landfil

5、l leachate; quick start-up 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1。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11 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。12 实验步骤及

6、条件投加接种污泥，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，（MLVSS）5350mg/L。沉降性能良好。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）。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。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。由于厌氧细菌在3040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

7、温2530进行启动实验。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，（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Hickey2，Letting G3，Driessen4等人的研究表明基质的质量浓度（CODcr）在4000mg/L以下为宜。同时

8、在Riitta5等人的研究中认为液体上升流速在 2.53.0m/d（甚至072096 m/d6）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3.00.2m/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

9、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46个月4要短得多。究其原因，是因为在CODcr

10、去除率较低（3060）时，底部进水口的乙酸质量浓度较高（10001500mg/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8090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。23 出水挥发性脂肪酸VFA与叫值出水挥发性脂肪酸VFA在厌氧反应器控制中被认为是最重要的参数，这是因为VFA的去除程度可直接反映甲烷菌的活性，在正常情况下，底物先由酸化菌转化为VFA，而VFA又易被甲烷菌转化为甲烷气体，因此甲烷菌活跃时，出水VFA浓度较低。

11、一般认为出水VFA的质量浓度低于200mg/L时，说明反应器运行良好，反之当VFA的质量浓度高于800mg/L，就有“酸化”的危险6。而对于连续流厌氧工艺，一般认为当pH值在7.07.2时的有机负荷是比较理想的，而只要温度及进水水质不变，出水的pH值主要取决于有机负荷。有机负荷一定时，消化液的pH值很快就趋向某一固定值。已有经验证明：有机负荷低时，pH值较高；反之亦然。由此可知，VFA与pH值在某种程度上有较为直接的关系，这一点在本启动中也得到了很好的反映，详见图3。大多数研究者认为：pH值的测定较VFA测定方便得多，所以当条件有限时，可以利用VFA与pH值这种较为直接的关系，通过出水的pH值

12、间接指示出水的VFA质量浓度。由图3可见，只要pH值在7.15以上（本启动进水PH值在7.07.1之间），就可以较好地将VFA的质量浓度控制在400mg/L以下。24 碱度与氨氮（NH3N）厌氧工艺出水的碱度通常是由其中的共轭酸碱对（主要有NH4+/NH3，H2CO3/HCO3-，HCO3-/CO32-，H2S/HS-，HS-/S2-，HAC/AC-等）决定的。因而厌氧体系的总碱度可粗略地由下式计算：总碱度=HS-+HCO3-+2CO32-+NH3+Ac-McCarty建议总碱度应维持在20005000mg/L的范围内，如果反应器总碱度小于1000mg/L就会导致pH值的下降，H2S的质量浓度

13、不应高于150mg/L、NH3-N的质量浓度不应高于1000mg/L8。本启动实验期间，UASB反应器内总碱度平均值约为2100mg/L，而NH3N的质量浓度在180300mg/L变化，运行情况良好。3 结论采用城市生活污水厂的剩余污泥接种，在夏季自然水温2530左右时，经逐步培养法，可以在50d的时间里完成UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动，使其有机负荷（以CODcr计）高达10kg/（m3.d），且CODcr去除率高达70以上（较常规启动少用14个月的时间），进而在90d里完成污泥的颗粒化。可以通过利用A型颗粒污泥在较高的乙酸质量浓度（10001500mg/L）下比增殖速度快的生理特性而达

14、到缩短启动时间的目的。UASB反应器处理垃圾渗滤液，较低的液体上升流速（本实验在3.0m/d左右）有利于加速污泥颗粒化进程。为了保证厌氧微生物有较高的增殖速度，应保持较高的启动温度（2535）为宜。适当的碱度（约2100mg/L）有利于维持UASB反应器内pH值的稳定。xx城市垃圾填埋场渗滤液处理工程调试方案及操作安全规程 一、工程概况 xx市城市生活垃圾填埋场日处理城市生活垃圾能力为600吨/日，填埋场有效填埋面积248亩，设计使用年限为12年。本垃圾填埋场渗滤液处理工程是城市垃圾无害化系统工程的配套工程，受xx市市政公用事业管理局委托，xx承担该工程的设计工作，设计采用厌氧+好氧+凝凝沉淀

15、工艺，设计规模250吨/日。 二、调试条件 xx城市垃圾填埋场渗滤液处理工程现已基本施工完毕，各池经过试水无渗漏，设备安装就绪，全部工程经当地工程质量监督部门验收合格，废水、电、给水均引到处理场内，废水处理站现已完全具备试车调试的条件。 三、调试程序及时间安排 本工程调试工作主要包括：单机设备试车，系统设备联动试车，工艺调试等方面，根据初步预计，二个月时间内可以完成调试和菌种培养驯化工作，使处理系统正常运转并达到最终出水达标排放的目标。 调试工作按如下程序进行： (1).各单机设备试车（2天）； (2).系统设备联动试车（2天）； (3).厌氧UASB启动（3-7天）； (4).厌氧UASB调

16、负荷（40-50天）； (5).好氧单元启动（2-5天）； (6).好氧单元调负荷（30-40天）； (7).混凝单元调试（10天）。 注：(5)(7)步骤与(4)步骤同步进行。 四、调试方案 1 厌氧UASB调试 （1） 接种 外购同类或相近性质废水处理站的成熟厌氧污泥作为接种污泥投入二个UASB池中，进行UASB反应器的初级启动，启动阶段的主要目的是使UASB反应器进入工作状态，使接入的菌种由休眠状态恢复活性并逐步适应垃圾渗滤液废水。按接种量1520g/l将接种污泥投入两个UASB反应器，共需投加接种污泥200320吨（按95%含水率的厌氧泥计算，干基为1016吨）。接种污泥均匀投入两个U

17、ASB反应器后，再用CODcr为5000mg/l的渗滤液废水将UASB反应器注满，让接种污泥在废水中浸泡两日，同时每日投入24车三级化粪池污水作为营养接种液。 （2） 启动 用CODcr浓度为5000mg/l 35的渗滤液废水每天均匀投入每个UASB反应器, 进水量为30m3/d（调节池提升泵开启3.0小时），同时每池开动回流调节，每天测定进出水的有机酸浓度、CODcr浓度、氨氮浓度、pH值，首次启动时出水有机酸浓度可能出现提高后下降的现象，待升高又下降至500mg/l以下时，可进入下一环节。 （3）增加负荷 此阶段为污泥的培养阶段，包括微生物的选择、驯化及繁殖直至最-终的颗粒化。这一阶段的进

18、水水力负荷及有机负荷逐步地提高直至最终的设计负荷（250m3废水/天），可分为5个负荷阶段提高，分别是从30m3/d到50m3/d，50m3/d至80m3/d，80 m3/d到120m3/d，120m3/d到180m3/d，180m3/d到250m3/d。进水量每次变动应稳定运行68天，待厌氧出水有机酸浓度降至500mg/l以下才可进入下一个负荷阶段。增加负荷阶段总共约需50天。 2接触氧化池调试 1）接种 在接触氧化池中投加5吨好氧污泥（新鲜好氧脱水污泥亦可），并用CODcr浓度为1000mg/l的废水将氧化池注满，开动曝气系统，在不进水的情况下连续曝气2天（另外，用粪水连续驯化接种710日

19、也可）。 2）连续运行 连续运行可配合厌氧UASB负荷提升进行，直接承接厌氧UASB出水，开动曝气系统连续曝气，同时开动污泥井、污泥泵向氧化池回流污泥，使氧化池中填料以的生物膜逐渐增长，待生物膜长到一定厚度后，即可减少污泥回流乃至不进行污泥回流。连续运行阶段每天监测二沉池出水CODcr、SS及曝气池中DO浓度、悬浮污泥浓度（MLSS）及污泥沉降比SV30等。控制曝气量，保证氧化池中的溶解氧为23mg/l。 3混凝部分调试 混凝部分的调试在接触氧化池调试基本结束时开始进行，此时氧化池中的生物膜已趋于成熟，池内悬浮污泥仅为生物膜脱落后的碎体，出水中悬浮物含量很低，向氧化池出水投加药剂，调节药剂的投

20、加剂量，同时测定沉淀池出水的CODcr浓度、pH值、色度、悬浮物浓度等指标，确定药剂的最佳投加量、最佳混凝pH值。 五、满负荷运行控制参数 1 水质监测 （1）每天监测调节池出水CODcr、SS、pH、水温；厌氧池水温，出水CODcr、SS、pH；曝气池中溶解氧；水温；二沉池出水CODcr、SS、pH。 （2）每周监测一次调节池出水TN、TP；厌氧池出水TN、TP及取样管处的MLSS。 （3） 每日进行一次硫酸根和沼气成份分析。 2 调节当控制参数 控制调节池水量，控制调节池去厌氧UASB水量，保证水质均匀，水量为250m3/d, 水质为CODcr5000mg/l, SS2000mg/l当上述

21、条件中不满足时，应停止进水，同时启动厌氧出水回流或适当减少水量，使厌氧池有机负荷控制在1.25kgCODcr/m3?;d, 水力负荷控制在250m3/d. 3. 厌氧UASB控制参数 厌氧UASB池内水温控制在350.5。 有机负荷1.25 kgCODcr/m3?;d。 控制厌氧池中悬浮污泥层污泥最低界面在中间取样管进口位置，悬浮污泥浓度约4060g/l, 当污泥界面升至三相分离器沉淀区入口进（高位取样管进口位置），应排泥至污泥浓缩池。排泥进应逐日进行，每日排泥使污泥界面下降高度不超过300mm。排泥应注意使悬浮污泥层污泥界面不低于中间取样管进口位置。 4氧化池控制溶解氧浓度为24mg/l。

22、5絮凝沉淀应控制好絮凝剂投加量，沉淀池分池轮换定期排泥到污泥池，再由污泥泵排入厌氧池和污泥干化场。 6污泥干化场晒泥时，应先进泥至设计标高，然后停止进泥，关闭所有排泥管阀门，再打开干化场的排水阀把滤液排至集水井，再由泵排往调节池。 7所有电机、配电设备、检测仪器、管路、管件等应经常巡视，发现问题及时解决，并按说明及时解决，并按说明书和有关规范规程定期维护。 六、安全规程 1通常情况 (1).在污水处理站内严禁存放易燃、易爆、有毒害物品, 严禁烟火。在厂内如维修动火, 必须有足够的安全措施, 必须有严格的动火手续, 有专人到现场监护,才能动火。 (2).厌氧池集气系统、水封箱等不得不有漏气现象。

23、若发现漏气应及时切断气源, 排除该处的剩余沼气, 才能维修; 池内应确认没有沼气才能进入维修。维修必须有通风措施, 时间尽量短, 以防沼气压力过大。 (3).所有沼气系统必须保持正压, 不得形成常压和负压, 如发现沼气压力比规定值低时, 应及时查找原因并采取相应措施, 关小或停止供气。 (4).应经常检验沼气管道设备的接地电阻, 接地电阻应小于10?;。 (5).污水处理厂应有专人负责安全生产、监督安全规章制度的实施。 (6).当发生沼气中毒时, 应即切断有关气源并将中毒者抬放至空气流通处, 尽快通知医务人员到场抢救。由于沼气含有微量的硫化氢, 它比空气重, 有泄漏时应防止在低凹处停留, 平时进检查井, 阀门井应注意。 2.运行中的安全规范 (1)所有设备应处于良好的状态, 无超荷及卡死的现象。 (2)备用设备应能随时投入运转。 (3)沼气安全燃烧系统必须每班查巡，并纪录运行情况。 (4)所有电机、配电设备、检测仪器、管路、管件等应经常巡视, 发现问题及时解决, 并按说明书和有关规范规程定期维护。 (5)操作严格遵守规程、规