回流比對(duì)兩級(jí)AO組合工藝處理垃圾滲濾液的影響

梁海濤 岳丹丹*

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168)

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回流比對(duì)兩級(jí)AO組合工藝處理垃圾滲濾液的影響

梁海濤 岳丹丹*

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168)

通過(guò)試驗(yàn)，研究了硝化液回流比對(duì)兩級(jí)AO組合工藝系統(tǒng)處理效果的影響，對(duì)比了各主反應(yīng)器在處理垃圾滲濾液有機(jī)污染物過(guò)程中COD、氨氮的去除量，并分析了厭氧UASB、好氧SBR及缺氧SBR間的協(xié)同作用，為類似問(wèn)題研究奠定了基礎(chǔ)。

AO組合工藝，垃圾滲濾液，回流比，出水濃度

0 引言

垃圾滲濾液是垃圾填埋場(chǎng)在垃圾填埋及堆放過(guò)程中，因雨水及地表水流入填埋場(chǎng)，并在物理、化學(xué)及生物等綜合作用下，滲濾出來(lái)的一種含有高濃度懸浮物、COD、氨氮的難降解有機(jī)廢水，其水質(zhì)特征主要與垃圾組分、填埋時(shí)間及填埋方式等因素有關(guān)[1,2]。滲濾液中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促使水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，威脅地表、地下水水源，甚至引發(fā)大面積的污染事故及不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境破壞。因此，在垃圾滲濾液處理過(guò)程中，優(yōu)化運(yùn)行工況，提高工藝去除效果，以保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放尤為重要[3]。

1 回流比對(duì)處理效果影響

保證組合工藝系統(tǒng)內(nèi)其他運(yùn)行參數(shù)處于最佳工況點(diǎn)位，控制回流比以300%(體積比)的梯度由300%提高到2 100%，通過(guò)測(cè)定對(duì)應(yīng)回流比條件下出水COD、氨氮、總氮的濃度變化，確定系統(tǒng)最佳回流比，試驗(yàn)結(jié)果如下所示。

1.1 回流比對(duì)COD去除效果影響

由圖1可知，隨回流比遞增，進(jìn)水COD濃度被稀釋?；亓鞅扔?00%增至900%時(shí)，組合工藝系統(tǒng)對(duì)COD的總?cè)コ食霈F(xiàn)略微升高，但厭氧UASB進(jìn)水COD濃度由4 571 mg/L降至2 339 mg/L，各反應(yīng)器對(duì)COD的去除率出現(xiàn)較小幅度降低。回流比為1 200%時(shí)，COD去除率變化趨于平穩(wěn)，繼續(xù)增大回流比對(duì)提高COD去除率的作用不大。此時(shí)，相對(duì)于COD濃度為17 613 mg/L原液，COD總?cè)コ蔬_(dá)99.8%，較聯(lián)合運(yùn)行時(shí)提高0.7%，系統(tǒng)出水COD濃度降至40 mg/L以下，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

分析原因，隨回流比的提高，厭氧UASB對(duì)COD的去除率逐漸降低，較高回流比導(dǎo)致UASB進(jìn)水量加大，上升流速過(guò)高，處理效果變差。同時(shí)滲濾液中存在微生物較難降解的有機(jī)物，無(wú)法因回流比的增大而深度去除。在處理過(guò)程中，滲濾液原液水質(zhì)隨季節(jié)的變化波動(dòng)較大，導(dǎo)致原液COD濃度在回流比為900%時(shí)發(fā)生突增，但組合工藝仍能保持較高的處理能力，表明系統(tǒng)對(duì)COD濃

度的突變具有較強(qiáng)的耐抗能力。

1.2 回流比對(duì)氨氮去除效果影響

由圖2可知，隨回流比的增大，系統(tǒng)對(duì)氨氮總?cè)コ首兓绊戄^小?；亓鞅扔?00%增至2 100%時(shí)，因滲濾液中氨氮濃度降低，加快硝化菌代謝能力，好氧SBR對(duì)氨氮的去除率出現(xiàn)小幅度提高。在回流比為600%時(shí)，出水氨氮濃度降至9.8 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。分析原因，回流比增大，缺氧SBR內(nèi)反硝化反應(yīng)程度越加徹底，消耗大量有機(jī)碳源，流入二級(jí)好氧SBR內(nèi)有機(jī)碳源減少，自養(yǎng)型硝化菌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)變大，導(dǎo)致系統(tǒng)氨氮去除率提高。但在回流比大于1 200%時(shí)，繼續(xù)增大回流比，氨氮去除率增長(zhǎng)較為緩慢，最終穩(wěn)定在97.9%左右。

同時(shí)回流比對(duì)總氮去除效果影響較大，在回流比遞增過(guò)程中，系統(tǒng)總氮總?cè)コ视?5.3%增至99.1%，增長(zhǎng)3.8%。在回流比為1 200%時(shí)，出水總氮濃度降至32 mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。分析原因，系統(tǒng)在好氧SBR硝化反應(yīng)時(shí)，隨著回流比的增加，好氧SBR進(jìn)水中可生化性較高的有機(jī)物含量降低，污泥降解有機(jī)物時(shí)間縮短，并且隨進(jìn)水水量增加，反硝化反應(yīng)速率增大，好氧硝化反應(yīng)的吹脫作用增強(qiáng)，總氮去除率較大提高。

如圖3所示，回流比的控制對(duì)系統(tǒng)處理效果起著重要的影響作用。通過(guò)回流比的增加，硝化液為反硝化過(guò)程提供充足的硝態(tài)氮，并且在無(wú)氧分子存在的前提下，異養(yǎng)型兼性厭氧反硝化菌利用硝酸及亞硝酸離子中的氧原子進(jìn)行呼吸作用，促進(jìn)硝態(tài)氮還原成氮?dú)狻?/p>

部分反硝化菌體內(nèi)酶僅在有氧的條件下進(jìn)行合成，如過(guò)高的回流比會(huì)造成缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)部的溶解氧濃度較高，破壞反應(yīng)器內(nèi)部固有的缺氧環(huán)境，抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽還原酶的合成，阻礙硝態(tài)氮的還原，影響反硝化反應(yīng)的進(jìn)行[4]。

同時(shí)，隨著流入缺氧SBR反應(yīng)器內(nèi)部硝化液流量的增加，水力停留時(shí)間縮短，進(jìn)而減少反硝化菌與底物的接觸反應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致反硝化率降低。過(guò)高的回流比不僅造成能源浪費(fèi)，更增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本。根據(jù)各反應(yīng)器在不同回流比條件下的處理效果，最終確定兩級(jí)AO組合工藝系統(tǒng)的最佳回流比為1 200%。

2 最佳回流比條件下處理效果分析

兩級(jí)AO組合工藝系統(tǒng)在最佳運(yùn)行工況及回流比為1 200%條件下，穩(wěn)定運(yùn)行10個(gè)周期，混合液進(jìn)水COD、氨氮、總氮的平均濃度分別為1 539 mg/L，151 mg/L，258 mg/L，各反應(yīng)器對(duì)混合液的處理效果如下所示。

2.1 最佳回流比條件下COD去除效果分析

由圖4可知，在高回流比作用下，回流的硝化液將高濃度的滲濾液原液稀釋，各反應(yīng)器進(jìn)水COD濃度大幅度降低，導(dǎo)致各反應(yīng)器對(duì)COD的去除效果出現(xiàn)不同程度的下降，其COD平均去除率依次為65.6%，58.0%，61.6%，54.5%。但在原液進(jìn)水COD濃度較高的基礎(chǔ)上，組合工藝系統(tǒng)COD總?cè)コ瘦^聯(lián)合運(yùn)行時(shí)增長(zhǎng)0.7%，相對(duì)于COD濃度為17 613 mg/L原液，COD總?cè)コ蔬_(dá)99.8%，出水濃度降至39.3 mg/L。

2.2 最佳回流比條件下氨氮去除效果分析

由圖5可知，兩級(jí)好氧SBR對(duì)氨氮的去除率分別為81.6%,

86.9%。相對(duì)于氨氮濃度為1 660 mg/L原液，氨氮總?cè)コ蔬_(dá)99.8%，出水氨氮濃度降至3.8 mg/L。相對(duì)于總氮濃度為2 150 mg/L原液，總氮總?cè)コ蔬_(dá)98.5%，出水總氮濃度降至31.6 mg/L。在硝化液回流的作用下，組合工藝系統(tǒng)對(duì)氨氮、總氮的去除率大幅度提高。綜上所述，兩級(jí)AO組合工藝處理滲濾液系統(tǒng)在優(yōu)化試驗(yàn)條件及回流比作用下，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)主要針對(duì)兩級(jí)AO組合工藝處理滲濾液系統(tǒng)回流比的變化對(duì)滲濾液處理效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：

回流比對(duì)高濃度進(jìn)水滲濾液起到一定稀釋作用，在回流比由300%增至1 200%時(shí)，各反應(yīng)器對(duì)COD、氨氮的去除效果變化較為不同，即COD去除率出現(xiàn)小幅度降低，而氨氮去除率則在硝化液回流影響下有所提升，系統(tǒng)COD、氨氮總?cè)コ侍岣摺?/p>

[1] Zeeman G,K Kujawa.Anaerobic treatment as a core technology for energy,nutrients and water recovery from source-separated domestic waste (water)[J].Water Science and Technology,2008,57(8):1207-1212.

[2] Silva A C,Dezotti M,G L Sant’Anna Jr.Treatment and detoxication of a sanitary landfill leachate[J].Chemosphere,2004,55(2):207-214.

[3] 申麗芬,孫寶盛,張 燕.PAC和PAM復(fù)合混凝劑對(duì)垃圾滲濾液預(yù)處理的研究[J].工業(yè)水處理,2014,34(2):59-61.

[4] 劉 牡,彭永臻,宋燕杰,等.回流比對(duì)單級(jí) UASB-A/O處理晚期垃圾滲濾液短程脫氮的影響[J].化工學(xué)報(bào),2011,62(6):1675-1680.

Effect of reflux ratio on the treatment of landfill leachate by two stage AO combination process

Liang Haitao Yue Dandan*

(SchoolofMunicipalandEnvironmentEngineering,ShenyangJianzhuUniversity,Shenyang110168,China)

Through experiments, this paper researched the influence of the treatment effect of nitrification liquid junction comparison two stage AO combination process system, compared with the main reactor in the treatment of landfill leachate organic pollutants in the process of COD, ammonia nitrogen removal, analysis of anaerobic UASB, aerobic SBR and anoxic SBR synergies, laid foundation for similar problems.

AO combination process, landfill leachate, reflux ratio, effluent concentration

1009-6825(2016)27-0173-02

2016-07-13

梁海濤(1990- )，男，在讀碩士

岳丹丹(1991- )，女，在讀碩士

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