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    Conditions for quick start-up of UASB reactor treating landfill leachate have been studied. The results show: at the embient water temptemperature in summer (25 30), when inoculated with surplus sludgefrom municipal wastewater treatment plant ( which uses

2、 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 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%.

3、 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; landfill 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

4、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

5、），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

6、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3.0±0.2m/d，较国内的报道（一般为10m

7、/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

8、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CODc

9、r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。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

10、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

11、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。 1 Gl

12、as H, Notenboon G J, Liem G H. High rate biological leachatetreatmentC. In Proc. Sardinia 93, Fourt international landfill symposium. CagliariItaly. 1993.2 Hickey R F, Wu W M. V Ei ga M C, et al. Start-up, operation, monitioring and control of high-rate anaerobic treatment systemsJ. Wat Sci Technol,

13、 1991,24(8):207-225.3 Lettinga G, Hulshoffeol L. W. UASB-process design for various typesof wastewaters J. Wat Sci Technolm,1991,24(8)87-1074 Driessn, W J B M. Habets L, H A, et al. New developments in thedesign of Upflow Anaerobic Sludge Bed reactorsC.2rd Special-ized IAWQ confereNCE on Pretreatment of Industrial Wastewaters,1996.5 Riitta H Kettunen, Jukka A R. Performance of an on-site UASB re-actor treating leachate at low temperatureJ. Wat Res, 1998, 32(3): 537 - 546.6 C M M Campos, G K Anderson. The effect of the liquid upflow ve-locity and the subatrate c