UASB在北京阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)滲瀝液處理中的應(yīng)用

蘆旭飛，杜　　巍，張慶喜，朱加根，王進(jìn)安，張維君，王成君

（北京環(huán)衛(wèi)工程集團(tuán)有限公司第二分公司阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，北京 100029）

UASB在北京阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)滲瀝液處理中的應(yīng)用

蘆旭飛，杜巍，張慶喜，朱加根，王進(jìn)安，張維君，王成君

（北京環(huán)衛(wèi)工程集團(tuán)有限公司第二分公司阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，北京 100029）

采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）對(duì)北京阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)滲瀝液處理工藝進(jìn)行改造，并對(duì)UASB進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試，測(cè)定調(diào)試過(guò)程中水質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果顯示：厭氧罐內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量均控制在600 mg/L以?xún)?nèi)，水質(zhì)沒(méi)有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象；系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后COD去除率為50%上下，氨氮含量略有下降。

垃圾滲瀝液處理；UASB反應(yīng)器；工藝調(diào)試；COD去除率

1　　北京阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)滲瀝液處理概況

北京市阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液處理設(shè)施于2008年進(jìn)行工藝改造，處理規(guī)模達(dá)到600 t/d，處理工藝為“厭氧+膜生物反應(yīng)器+納濾+反滲透”。該系統(tǒng)中厭氧處理前端滲瀝液中的泥砂未有效去除，其懸浮物高達(dá)17 000 mg/L以上，難以沉淀，導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器內(nèi)泥砂量積累過(guò)多，減小了反應(yīng)器有效容積，給厭氧及后續(xù)膜處理工藝運(yùn)行帶來(lái)較大影響［1］?，F(xiàn)有厭氧反應(yīng)器采用的填料使用一定時(shí)限后必然脫落，并堵塞布水，使反應(yīng)器運(yùn)行效果逐漸變差，且更換填料周期長(zhǎng)、施工危險(xiǎn)系數(shù)高、影響處理廠(chǎng)整體運(yùn)行，并對(duì)罐體安全產(chǎn)生不利影響［1］。生化處理環(huán)節(jié)（厭氧+硝化反硝化）產(chǎn)生的污泥未能及時(shí)排出系統(tǒng)，導(dǎo)致污泥有效成分少、反應(yīng)效率低，且未設(shè)置污泥濃縮脫水裝置，即便將多余的污泥排出系統(tǒng)，其運(yùn)輸效率也很低，運(yùn)輸成本大、處理難度高。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）具有運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、負(fù)荷高、剩余污泥量少、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在垃圾滲瀝液處理中的研究和應(yīng)用越來(lái)越多［2］。UASB作為流化床反應(yīng)器的一種，污水被引入反應(yīng)器的底部，向上通過(guò)包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床，從而使垃圾滲瀝液中的有機(jī)物氨氮等得到去除。對(duì)UASB在處理滲瀝液過(guò)程中的啟動(dòng)特性、穩(wěn)定運(yùn)行效能以及影響因子均有所研究系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間、運(yùn)行負(fù)荷、污泥濃度、溫度、堿度和微量元素均對(duì)處理效果產(chǎn)生影響［3-5］。

為了提高設(shè)備耐用年限，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性本次設(shè)計(jì)采用先進(jìn)工藝，厭氧罐采用UASB，并對(duì)UASB進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試，測(cè)定調(diào)試過(guò)程中水質(zhì)指標(biāo)。

2　　厭氧工藝設(shè)計(jì)

厭氧罐罐體高11 m，直徑12 m，有效容積1 200 m3，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷7.6 kg/（m3·d），設(shè)計(jì)進(jìn)水流量小于300 m3/d，COD小于20 000 mg/L，SS小于4 000 mg/L，設(shè)計(jì)出水COD小于8 000 mg/L UASB選用分區(qū)域多點(diǎn)布水方式，布水均勻，不堵塞；增設(shè)三相分離器，使氣液固三相有效分離，截留微生物污泥；增設(shè)排泥排砂系統(tǒng)，將富余的污泥及預(yù)處理未截留的砂粒排出厭氧反應(yīng)器；反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)出水堰，采用環(huán)狀出水收集堰，溢流出水，確保多點(diǎn)均勻出水，防止短路發(fā)生；增設(shè)取樣系統(tǒng)，自罐內(nèi)不同高度分別設(shè)取樣管接至罐體外近地面處，可根據(jù)運(yùn)行需要隨時(shí)取到不同高度的水樣供化驗(yàn)分析，實(shí)時(shí)了解反應(yīng)器運(yùn)行狀況及污泥形態(tài)；罐體內(nèi)壁重新防腐，外壁保溫補(bǔ)缺，改造過(guò)程中，罐體開(kāi)孔進(jìn)出設(shè)備材料，內(nèi)部工程完工后保溫補(bǔ)缺。

厭氧罐罐體組成分為罐體、布水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)等幾個(gè)部分。UASB由3個(gè)功能區(qū)構(gòu)成，即底部的布水區(qū)、中部的反應(yīng)區(qū)、頂部的分離流出區(qū)，其中反應(yīng)區(qū)為UASB的工作主體。由于上流式厭氧污泥床在反應(yīng)器中集有大量高效顆?；膮捬跷勰?，因而大大提高了COD去除率，高出一般傳統(tǒng)的厭氧消化池2～3倍，減小了后續(xù)處理段的進(jìn)水負(fù)荷，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

3　UASB工藝調(diào)試

3.1UASB啟動(dòng)負(fù)荷

污泥投加完畢后，罐內(nèi)注入清水，保證罐內(nèi)的溫度處于30～37℃，這樣能夠保證污泥的活性，啟動(dòng)過(guò)程相應(yīng)縮短。本次投加的是好氧污泥，前1～2個(gè)月的菌種轉(zhuǎn)化時(shí)間內(nèi)，不進(jìn)水，好氧菌進(jìn)行厭氧消化，慢慢滋生厭氧菌種。

啟動(dòng)負(fù)荷按照0.3 kg/（m3·d）啟動(dòng)，進(jìn)水時(shí)，開(kāi)啟外回流，稀釋進(jìn)水濃度，否則局部的高污泥負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致與廢水長(zhǎng)時(shí)間接觸的污泥的死亡或者酸化，回流量調(diào)至40 m3/h，上升流速為0.4 m/h。在這個(gè)過(guò)程中慢慢給罐體升溫，升溫過(guò)程緩慢進(jìn)行，每天均勻提升3℃，盡快將罐內(nèi)溫度提升到33～37℃，并保持這個(gè)溫度。

維持上述狀態(tài)，做好水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。主要檢測(cè)進(jìn)出水COD、氨氮、水溫、pH和揮發(fā)性脂肪酸（VFA）。充分正確掌握運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出水水質(zhì)穩(wěn)定并且COD去除率在65%以上時(shí)，進(jìn)入下一階段。

3.2UASB的負(fù)荷提升

3.2.1調(diào)試初期的負(fù)荷提升

維持罐內(nèi)的溫度及pH的穩(wěn)定，循環(huán)水量不變，負(fù)荷提高0.3 kg/（m3·d），調(diào)節(jié)池COD約8 000 mg/L，將進(jìn)水量提升到120 m3/d左右，其他條件不變。

每次提升負(fù)荷后，UASB出水都會(huì)有COD和VFA的升高現(xiàn)象，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)COD及VFA升高再降低的情況，當(dāng)COD及VFA穩(wěn)定后具備再次提升負(fù)荷的條件后，進(jìn)行下一次負(fù)荷的提升，每次提升幅度仍為0.3 kg/（m3·d）。

3.2.2調(diào)試后期的負(fù)荷提升

當(dāng)容積負(fù)荷到3～4 kg/（m3·d）時(shí)，每次增大一些提升幅度。當(dāng)上次提升負(fù)荷后，具備再次提升負(fù)荷條件后，進(jìn)行負(fù)荷的再次提升，每次提升0.5 kg/（m3·d）。

如果提升負(fù)荷后出現(xiàn)COD及VFA大幅度升高且居高不下的情況，說(shuō)明反應(yīng)器的緩沖能力還不具備大幅度提升的條件，馬上將負(fù)荷恢復(fù)到提升前的水平并穩(wěn)定運(yùn)行，直到出水COD及VFA達(dá)到提升前的水平并具備提升條件后，以0.3kg/（m3·d）的幅度進(jìn)行提升。

直到反應(yīng)器容積負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)水平，穩(wěn)定運(yùn)行，調(diào)試成功。期間水質(zhì)檢測(cè)控制同上述指標(biāo)。

4　　運(yùn)行效果

4.1厭氧罐VFA控制

VFA是厭氧罐調(diào)試過(guò)程中一個(gè)重要的檢測(cè)指標(biāo)，能夠直接反映厭氧罐內(nèi)厭氧菌種的酸化情況，進(jìn)而反映菌種的生存狀況。良好的出水需要控制VFA在600mg/L以?xún)?nèi)。厭氧罐VFA控制效果見(jiàn)圖1。

圖1　　厭氧罐揮發(fā)性脂肪酸含量變化

由圖1可知，厭氧罐內(nèi)VFA總體呈波動(dòng)狀態(tài)，隨著時(shí)間的增加，VFA值呈降低趨勢(shì)，數(shù)值均處于控制標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)以下，調(diào)試后期VFA下降到200 mg/L左右，表明厭氧菌種生存環(huán)境良好，未出現(xiàn)菌種酸化現(xiàn)象。調(diào)試過(guò)程中的菌種均在調(diào)控范圍內(nèi)，菌種培養(yǎng)良好，為厭氧去除有機(jī)污染物提供了先決條件。

4.2UASB運(yùn)行處理效能

UASB進(jìn)水量控制在250 m3/d左右，對(duì)反應(yīng)器出水水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)分析，出水COD和氨氮變化曲線(xiàn)如圖2和圖3所示。

圖2　　厭氧罐工藝調(diào)試過(guò)程中進(jìn)出水COD變化

圖3　　厭氧罐氨氮濃度變化

進(jìn)水COD低有利于UASB的啟動(dòng)。初始進(jìn)水濃度低一方面降低了反應(yīng)的負(fù)荷，另一方面避免了有毒物質(zhì)的積累，有利于污泥的生長(zhǎng)和結(jié)團(tuán)。本次調(diào)試過(guò)程，UASB進(jìn)水COD負(fù)荷從5 415 mg/L左右逐漸增加到11 267 mg/L。由圖2可知，隨著進(jìn)水COD負(fù)荷的增加，厭氧罐出水COD也逐漸增加，COD去除率略有波動(dòng)，調(diào)試前期基本維持在65%左右。隨著進(jìn)水COD負(fù)荷的進(jìn)一步增加，COD去除率有所下降，調(diào)試后期去除率基本維持在50%上下，并能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。這說(shuō)明厭氧微生物對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，進(jìn)水COD的提高，增加了微生物自身承受能力，COD去除效果產(chǎn)生波動(dòng)。然而進(jìn)水COD負(fù)荷高，達(dá)到生物的承載能力時(shí)，生物調(diào)節(jié)作用降低，COD去除率隨之降低。

由圖3可以看出，厭氧罐進(jìn)水NH3—N穩(wěn)定在2 700～3300mg/L，UASB調(diào)試前期出水NH3—N濃度隨著時(shí)間的增加逐漸上升，后期進(jìn)出水NH3—N濃度保持穩(wěn)定，數(shù)值比較接近，甚至出水NH3—N濃度超過(guò)進(jìn)水NH3—N濃度。主要是因?yàn)樵趨捬鯒l件下，在微生物作用下，垃圾滲瀝液中一些復(fù)雜的大分子有機(jī)物質(zhì)被分解成簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)，在分解過(guò)程中，大分子物質(zhì)中的氮素以NH3—N的形式釋放出來(lái)，增加了水中NH3—N含量。

5　　結(jié)論

本次設(shè)計(jì)改造中厭氧罐采用UASB，并對(duì)UASB進(jìn)行負(fù)荷啟動(dòng)和負(fù)荷提升調(diào)試。研究表明低進(jìn)水COD負(fù)荷有利于UASB系統(tǒng)的啟動(dòng)，調(diào)試前期COD去除率在65%左右，調(diào)試后期COD去除率穩(wěn)定在50%上下。UASB反應(yīng)器進(jìn)水COD為11 000 mg/L時(shí)，通過(guò)厭氧處理可以去除垃圾滲瀝液中1/2的COD負(fù)荷，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿(mǎn)足一般滲瀝液厭氧處理要求。

［1］ 王進(jìn)安，劉學(xué)建，杜巍，等.北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲瀝液處理［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2006，14（3）：15-17.

［2］ 班沖，宋豐明，許琳科，等.UASB處理垃圾滲瀝液系統(tǒng)的運(yùn)行效能及影響因子［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（6）：354-356.

［3］ 劉子旭，孫立平，李友玉，等.UASB啟動(dòng)及不同濃度垃圾滲瀝液的處理效果［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7（5）：1621-1626.

［4］ 程五良，陳煜南，李曉雁，等.UASB反應(yīng)器處理垃圾滲瀝液的啟動(dòng)和運(yùn)行效果研究［J］.中國(guó)給水排水，2010，26（23）：12-16.

［5］ 熊忠.上流式厭氧污泥床處理垃圾滲瀝液的研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2003.

Application of UASB Reactor in Leachate Treatment of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site

Lu Xufei，Du Wei，Zhang Qingxi，Zhu Jiagen，Wang Jin’an，Zhang Weijun，Wang Chengjun
（Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，The Second Branch Company，Beijing Environment Sanitation Engineering Group Co. Ltd.，Beijing100029）

The UASB reactor was used to reconstruct leachate treatment project of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，and the commissioning with the UASB reactor was executed.Water quality indicators were determinated in the debugging process，and the results showed that the VFA content in the anaerobic tank was controlled within 600 mg/L，which indicated that the water quality did not appear the acidified phenomenon.The COD removal efficiency dropped by 50%approximately and ammonia concentration showed a slight decline when operation stability in anaerobic system.

waste leachate treatment；UASB reactor；debugging process；COD removal

X703

B

1005-8206（2016）01-0017-03

蘆旭飛（1983—），工程師，主要從事于固體廢物處理和管理的研究。

E-mail：map_10@163.com。

2015-02-26