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厌氧消化与 SBR组合工艺处理城市垃圾渗滤液 ＊ 高 锋 李 晨 浙江海洋学院海洋科学学院, 浙江 舟山 316004 摘要 将ASBR和 SBR 反应器组合起来, 形成一种序批式操作的城市垃圾渗滤液处理工艺。ASBR 反应器作为厌氧消 化反应器, 主要完成初步降解有机物的目的, 将原水加入 ASBR 中进行厌氧消化, 研究了废水在 28. 8～ 72 h 四种不同 水力停留时间 HRT下的处理效果, 结果表明, 将 ASBR 的 HRT 控制在36 h, COD 去除率保持 41. 2的同时, 出水 ρ BOD5 ρ COD 及 ρ BOD5 ρ NH 4-N 分别为 0. 41 和 4. 6, 对有机物和氮的后续好氧生物去除较为有利。 经 SBR 处 理后出水NH 4-N 含量稳定在11mg L左右, 但出水 COD 浓度达不到排放标准, 经添加混凝剂聚合硫酸铁 PFS 混凝沉 淀处理后废水中 COD 含量可降至100 mg L以下。 关键词 垃圾渗滤液 厌氧消化 ASBR SBR TN 0 引言 目前对城市垃圾渗滤液的处理中生物法因其高 效低耗的特点而被广泛采用 [ 1] ,而根据渗滤液的水质 采用一套合理的处理工艺是提高处理效率的关键 。 厌氧消化因其产泥量少、节省能源并且能承受高 有机负荷的特点而在高浓度有机污水的处理中被广 泛采用 [ 2-3] ,但由于传统厌氧处理不具备生物脱氮的 能力, 导致厌氧消化在降解有机物、减少后续处理负 荷的同时也降低了废水的 C N, 造成后续生物脱氮操 作中 C 源的不足 ,使生物脱氮难以达到理想的效果。 SBR 活性污泥法序批式操作的特点能在同一反应器 中创造出厌氧 好氧交替进行的环境, 完成有机物降 解、 脱氮、 除磷等多种操作 [ 4] ,广泛应用于中小水量的 难降解废水的处理。本试验采用 ASBR 反应器作为 厌氧消化反应器和 SBR 反应器组合起来 , 形成一种 序批式操作的渗滤液处理工艺 ,为垃圾渗滤液的高效 生物处理进行一种新的尝试。 1 试验材料和方法 1. 1 试验流程 处理工艺流程如图 1所示。 进水※ 调节池 ※ASBR ※SBR ※混凝沉淀 ※出水 图 1 处理工艺流程 将取自垃圾填埋场的废水直接投加到 ASBR 反 应器中进行厌氧消化 ,ASBR 反应器的出水作为 SBR 反应器的进水, 两反应器的进出水均采用瞬时操作的 方式进行 。经SBR处理后出水添加混凝剂聚合硫酸 铁混凝沉淀来改善出水水质。试验中水质指标的测 定均按照国家标准方法进行 [ 5] 。 1. 2 废水水样 试验用垃圾渗滤液取自某投入运行不到 1 年的 垃圾填埋场 ,属早期渗滤液, 可生化性 BOD5 COD 及 C N BOD5 NH 4- N 均较高,水质见表 1。 表 1 废水水质mg L pH 除外 CODBOD5NH 4-N ρ BOD5 ρ COD ρ BOD5 ρ NH 4- N NO- 2-N NO- 3- N TNSSpH 6 000～ 8 0003 500～ 5 000280～ 3700. 5～ 0. 79. 6～ 11. 40～ 1. 20. 5～ 3. 9390～ 550270～ 4306. 3～ 7. 0 ＊浙江省科技计划重点项目 2007C23078 。 1. 3 试验装置 试验中所采用的 ASBR 反应器和 SBR 反应器均 为有效容积 3 L 的圆柱形有机玻璃容器 ,外层设恒温 水浴层 ,其中 ASBR为一带搅拌装置的密闭容器, 温 度控制在 35℃ 中温 左右; SBR 反应器为一装备了 时控器可控制曝气和搅拌自动交替进行的有机玻璃 容器 ,温度控制在亚硝化细菌和硝化细菌较易生长的 25℃左右 。 1. 4 ASBR和 SBR反应器的启动 ASBR和SBR 反应器内接种污泥分别取自城市 污水处理厂厌氧污泥和好氧污泥,驯化时先将垃圾渗 滤液与生活污水按 1∶ 4, 2∶ 3,3∶ 2, 4∶ 1 的比例配制混 合污水进行阶梯式污泥驯化, 直至进水全部为垃圾渗 33 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 滤液 , 驯化完成后 ASBR 反应器中污泥质量浓度 MLSS4 000 ～ 4 500 mg L , SBR 反 应 器 的 MLSS 3 200～ 4 000 mg L 。 2 试验结果与讨论 2. 1 厌氧消化处理效果 厌氧消化对于渗滤液中某些难于好氧生物降解 的有机物如苯、萘、菲等杂环芳烃化合物 、 多环芳烃、 酚、 醇类化合物 、 苯胺类化合物等有不同程度的降解 作用 。水力停留时间 HRT 是废水厌氧生物处理中 一个至关重要的参数。废水的可生化性 BOD5 COD 和 BOD5 NH 4- N 随HRT 的变化如图 2 所示 ,COD 去 除率随HRT 的变化如图 3 所示 。 1 ρ BOD5 ρ NH 4-N ; 2ρ BOD5 P COD 图2 BOD5 COD 和 BOD5 NH 4-N 随HRT 的变化 图 3 ASBR 反应器 COD 去除率随 HRT 的变化 由图 2可见,ASBR 反应器中污水的 B C 随厌氧 消化 HRT 的延长呈逐渐减小的趋势 , 试验所用渗滤 液原水的 ρ BOD5 ρ COD 值为 0. 5～ 0. 7, 属可生化 性较好的废水, 随着厌氧消化的进行由于污水中的微 生物优先利用易生物降解的有机物 ,污水中 BOD5浓 度下降的速度快于 COD 浓度下降的速度 ,导致污水 的BOD5 COD随着HRT 的延长而逐渐下降 。但将厌 氧消化的停留时间从28. 8 h延长到36 h这一阶段, 污 水的 BOD5 COD 下降的幅度则非常小, 仅从 0. 45 下 降至 0. 41, 这是由于污水中的微生物在降解易生物 降解有机物的同时也转化了部分难生物降解的有机 物。同时从图 3 又可以看出, 在这一区间延长 HRT 值对 COD 去除率的提高作用明显, 从 29. 4升至 41. 2, 由此可见在 HRT 内, 既保持了较高的有机物 去除率,又可将污水可生化性保持在适宜于生物处理 的范围。 随着反应器 HRT 的继续延长 , 出水的 B C 呈现 快速下降的趋势 ,当 HRT 延长到48、 72 h时,分别降为 0. 28 和0. 22,属可生化性较差的废水 ,这将直接影响 到后续好氧生物处理的效果。 其次, 从图 2 可见 , 伴随着 ASBR 反应器 HRT 的 延长和有机物去除效果的提高 ,再加上含氮有机物的 分解, 出水的C N 呈逐渐下降趋势, 试验所用的渗滤 液原水 ρ BOD5 ρ NH 4- N 为 9. 6～ 11. 4, 属 C N 较 高的废水, 经 ASBR 反应器厌氧生物处理后出水 BOD5 NH 4- N 不可避免地出现了不同程度的降低, 究 其原因,废水的厌氧消化是一个降解有机物的过程, 随着消化反应的进行, 污水的 C N 必然会逐渐降低, 而C N 恰恰是后续生物脱氮过程中一个至关重要的 因素, 过低的C N 必然会阻碍反硝化过程 ,从而将会 导致系统脱氮能力的低下 。 由以上分析可见 , 确定一个合适的 HRT 对于发 挥ASBR厌氧消化的功能至关重要。由图 2、图 3 的 试验数据可见 ,36 h水力停留时间的厌氧消化, 不但 充分发挥了厌氧处理的优势, 对有机物取得了较好的 处理效果, 极大地减轻了后续好氧处理的压力; 而且 仍维持了废水较高的可生化性和 C N, 出水 BOD5 COD为 0. 41,可认为可生化性较好, 适宜于用生化法 处理。 ρ BOD5 ρ NH 4-N 为 4. 6, 基本满足生物脱 氮对污水 ρ BOD5 ρ NH 4-N 4的比值要求 [ 6] 。本 试验中将ASBR的 HRT 定为36 h ,即充分利用了厌氧 消化能承受高浓度有机废水且处理能耗低的优点 ,又 不影响到后续好氧处理, 对于该类型废水的处理具有 较好的参考价值 。 2. 2 SBR 反应器试验结果 [ 7- 8] 试验中 ,反应器每次的进出水量一般都不超过反 应器有效容积的 50,因此, 反应器中会滞留一定量 的NO - x-N,从而影响到硝化反硝化脱氮的进行 , 因 此,试验中采用只进水而不曝气的限制性曝气进水方 式,以利用原水中丰富的有机物进行彻底的厌氧反硝 化去除 NO - x- N, 并同时起到利用微生物的吸附作用 去除大量有机物的作用。 同时, 为了提高装置的反硝化能力 ,实现硝化和 反硝化的进行, 将反应器的曝气分成两次进行, 中间 增设厌氧搅拌阶段, 及时地反硝化一部分前期曝气所 34 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 产生的NO - x-N,为后续硝化反应减少阻力 ,同时也有 利于 TN 的去除。 试验以 HRT 为36 h方式运行的 ASBR 反应器的 出水为进水 ,研究了采用12 h为一个周期前提下 ,SBR 反应器以 4 种不同运行工序见表 2, 处理效果见表 3。 表 2 SBR 反应器的运行工序h 运行工序进水搅拌曝气搅拌曝气沉淀排水 122422 223331 314241 4282 由表 3 中的试验数据可见, 在负荷相同情况下 , SBR反应器在工序 1、 工序2 和工序 3条件下的运行效 果明显好于工序4,说明了以间歇曝气方式运行的 SBR 反应器相比于普通的SBR反应器更适合于垃圾渗滤液 等高浓度有机废水的处理。同时, 在工序 1、 工序 2和 工序3 中又以工序 3 的运行效果最好 ,有机物和氮的 去除率都最高 ,表明工序 3在时间顺序上适当的厌氧 、 好氧的比例关系为反应器中的微生物创造了良好的生 长条件,有利于反应器中各种微生物在协同作用下完 成对有机物和氨氮的降解。因此, 将工序 3确定为本 工艺中SBR处理段反应器的运行方式 。 表 3 SBR反应器的处理效果mg L 项目 进水 COD 出水 COD COD 去除 率 进水 NH 4-N 出水 NH 4- N NH 4-N 去除 率 进水 TN 出水 TN TN 去除 率 工序14215. 2573. 386. 4364. 714. 296. 1453. 8149. 267. 1 工序24215. 2602. 885. 7364. 715. 395. 8453. 8156. 065. 6 工序34215. 2413. 190. 2364. 711. 097. 0453. 8127. 471. 9 工序44215. 2788. 281. 3364. 720. 694. 4453. 8177. 261. 0 2. 3 混凝沉淀试验结果 在经过SBR 法处理之后, 原水中的NH 4-N 得到 了有效的去除, 而 COD 的去除则由于垃圾渗滤液中 大量难生物降解有机物的存在而并不理想,尽管COD 的去除率达到 90以上, 但出水中的 COD含量仍然 无法达标 。因此 ,本试验通过添加含铁量为100 g L的 混凝剂聚合硫酸铁 PFS 溶液来改善出水水质 。并通 过试验确定了聚铁溶液的最佳用量和混合液最佳的 pH 值 。在 1L 的 SBR 反应器出水中投加4 mL含铁量 为100 g L的聚铁溶液, 并将混合液的 pH 调节至 6 左 右,混凝处理后出水 COD 质量浓度 100 mg L, 完全 达到排放要求。本工艺全过程处理效果如表 4 所示 。 表 4 运行工艺的处理结果mg L 项目进水ASBR出水SBR出水混凝出水 总去除 率 COD6 000～ 8 0003 900 ～ 4 500400～ 50080～ 10097 ～ 99 BOD53 500～ 5 0001 500 ～ 1 90080～ 10015～ 3099～ 99 . 5 NH 4-N 280～ 370250 ～ 40010～ 1210～ 1295 ～ 97 TN390～ 550350 ～ 500120～ 150120～ 15070 ～ 78 3 结论 1 采用 ASBR- SBR工艺处理有机物及氮含量都 较高的早期垃圾渗滤液, ASBR 反应器的最佳水力停 留时间为 36 h, 既去除了大部分有机物 , 又可将废水 的可生化性B C 和C N 保持在较为合适的范围内 ,达 到了全系统各污染物降解最优化的目的 ,经处理后出 水NH 4- N 稳定在11 mg L左右, 但出水 COD浓度达不 到排放标准 , 经添加 PFS 混凝沉淀处理后可降至 100 mg L以下。 2 SBR 反应器以间歇曝气的方式运行效果较 好,在时间顺序上适当的厌氧、好氧的比例关系可以 为反应器中的微生物创造良好的生长条件,有利于反 应器中各种微生物在协同作用下完成对有机物和氨 氮的降解。 参考文献 [ 1] Jenieek P , Svehla P, Zabranska, et al.Factors affecting nitrogen removal by nitritation denitritation.Water Science and Technology, 2004, 49 5 -6 73 -79 [ 2 ] Zhang R H, Yin Y , Sung S, et al. 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Transactions of the ASAE, 1997, 40 3 761 -767 [ 3] 傅大放, 靳强, 周培国, 等. 厌氧序批式活性污泥工艺 ASBR 特性研究. 中国给水排水, 2000, 16 10 1 -4 [ 4] 高锋, 杨朝晖, 曾光明, 等. 厌氧水解- SBR 工艺处理高浓度有 机废水运行工序的优化. 环境科学, 2004, 25 5 84 -88 [ 5] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法. 第 4版. 北京 中 国环境科学出版社, 2002 下转第 73 页 35 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 1. 3 软水密闭联合冷却系统和高炉各部分单独软水 密闭冷却系统的比较 软水密闭联合冷却系统是高炉冷却水经冷却壁 冷却后,部分冷却水经增压泵组加压后供风口小套、 热风阀和风口中套等用户使用后一起流回到炉顶平 台上的脱气罐和膨胀罐, 再利用余压回到中心循环水 泵站的蒸发式空冷器或板式换热器进行降温后重新 循环使用 。而高炉各部分单独软水密闭冷却系统在 整个运行过程中炉体和风口小套系统各自单独软水 密闭循环。软水密闭联合冷却系统工艺流程见图 5。 高炉各部分单独软水密闭冷却系统工艺流程见图 6。 1膨胀稳压罐; 2高炉炉体软水闭路系统; 3风口小套; 4热风阀; 5直吹管; 6风口中套; 7蒸发式空气冷却器; 8喷淋吸水井; 9软水箱; 10接厂区软水管道。 图 5 软水密闭联合冷却系统工艺流程 1膨胀稳压罐; 2高炉炉体软水闭路系统; 3热风阀; 4直 吹管; 5风口中套; 6软水箱; 7接厂区软水管道; 8风口小 套; 9蒸发式空气冷却器; 10喷淋吸水井。 图 6 高炉各部分单独软水密闭冷却系统工艺流程 采用这种密闭联合冷却与采用高炉各部分单独 密闭循环比较优劣如下 优点 节省 2 套脱气膨胀罐系统 。 缺点 1 由于多级串联造成系统管理复杂 ,一个系统 出故障,另一个系统也受影响 ,维护管理不方便。 2 若水泵采用集中布置, 造成整个系统管路来 回往复,系统容积增大,造成泄露几率升高,系统补充 水量大。 3 若水泵采用分散布置,又造成管理不方便 ,人 力成本高。 4 经上述综合分析 ,采用联合式密闭循环与采 用高炉各部分单独密闭循环相比是弊大于利 ,建议积 极推广采用高炉各部分单独密闭循环冷却方式。 2 结论 通过以上几种冷却方式的技术比较和经济分析, 采用高炉各部分单独软水密闭循环冷却工艺和蒸发 式空冷器换热设备, 节水节电 ,运行费用低,经济效益 明显 ; 建议进一步对高炉风口小套采用单独软水密闭 循环方式进一步总结研究, 推广采用, 以提高我国高 炉冷却技术水平 ,降低吨钢耗水量, 节能降耗 ,以便取 得更大的经济效益和社会效益 。 参考文献 [ 1] GB50050 -2007工业循环冷却水处理设计规范 [ 2] 王芴曹, 钱平. 钢铁给排水设计手册. 北京 冶金工业出版社, 2002 作者通信处 王苓 100176 北京市亦庄经济技术开发区建安街 7号 中冶京诚工程技术有限公司 电话 010 67835350 E -mail wangling3ceri. com . cn 2008- 07-09 收稿 上接第 35页 [ 6] 许保玖, 龙腾锐. 当代给水与废水处理原理. 第二版. 北京 高 等教育出版社, 2000 [ 7] 张锡辉, 刘勇弟. 废水生物处理. 北京 化学工业出版社, 2003 [ 8] 国家环境保护局科技标准司, 环境工程科技协调委员会. 生物 脱氮技术. 北京 中国环境科学出版社, 1992 作者通信处 高峰 316004 浙江舟山市 浙江海洋学院海洋科学 学院 电话 0580 2551903 E -mail gf-hd126. com 2008- 02-13 收稿 73 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 INTENSIVE PHOSPHORUS REMOVAL USING TP16 WITH HIGH CAPABILITY OF ACCUMULAT- ING POLY-PChen Liwei Cai Tianming Yin Honglan et al 24 Abstract Adopting SBR reactor, andusing synthetic wastewater as materialof reactor, it was researched the capability of PHB-accumulat - ing and P -releasing under anaerobic condition, and that of PHB -decomposing and P -absorbing under aerobic condition using TP16. The result of experiment indicating When cultured in acetic acid under aerobic conditions, TP16 could accumulate PHB. Ascending of PHB concentration in the strainswas negatively correlated with descending of acetic acid concentration.While TP16 grew under anaerobic conditions, descending of acetic acid concentration in the supernatant was negatively correlatedwith ascending of PHB and P concentration. Keywords biologic phosphate accumulation biological phosphate release absorbing acetic acid accumulating PHB PROCESS OF FILTRATION AND DESALINATION FORCIRCULATED COOLING WATER FROM THERMAL POWER PLANTSYang Fengmin Zou Anhua Xing Yi et al 26 Abstract The circulated cooling water from a thermal power plant was treated by means of filtration and desalination, which could increase the concentration multiples of the circulated cooling water, also could reduce sewage water and fresh water supplement dosage, increasing water use rate in the power plants.The treatment process was comprised of the two filters, reverse osmosis desalination, and addition of chemical agents. After the processing, the reclaimed water could be used as supply water to the circulating cooling water. Keywords circulated cooling water desalination continuous dynamic filters reverse osmosis TREATMENT OF RAW BAMBOO FIBERWASTEWATER BY AIR -FLOATATIONA O PROCESS Li Song Shan Shengdao Chen Bin et al 29 Abstract The wastewater of raw bamboo fiber with high concentration and low bio -degradability was treated by air -floatationA O process. The results showed that the removal rates of COD, SS, NH 4-N and colority reached 92, 95. 4, 64. 7 and 90 respectively, so the efflu - ent met the wastewater discharge standard of industrial district.This process featured stable treatment effect, simple operation, as well as easy maintenance. Keywords air -floatation A O process raw bamboo fiber PRACTICAL STUDIES ON THE TECHNOLOGY OF THE TOTAL WASTEWATER REGENERA - TION AND REUSE INBAOTOU IRON AND STEEL CAMPARY Meng Yanxiao Hui Kegang Song Hua 31 Abstract It was studied on the choice of processflow and main parameters of totalwastewater regeneration and reuse project in Baotou Iron and Steel Group; itwas also summarized the operating practice of the main facilities for this project. Which provided experience in the planning, design and construction of other similar projects. Keywords iron and steel enterprise totalwastewater regeneration and reuse TREATMENT OF MUNICIPAL LANDFILL LEACHATE BY ANAEROBIC DIGESTION -SBR PRO- CESSGao Feng Li Chen 33 Abstract Biological nitrogen and organic matter removal of municipal landfill leachate by ASBR -SBR system was investigated. The cycle length of both reactors was 12 h.Raw wastewater was fed to ASBR for anaerobic digestion. Four sorts HRT of ASBR from 28. 8 h to 72 h were tested. The result indicated that the COD removal achieved 41. 2 and the effluent BOD5 COD and BOD5 NH 4-N ratio was 0. 41 and 4. 6 re - spectively when the HRT of ASBR was 36 h, it was in favor of aerobic biological treatment of organic matters and nitrogen. The effluent of ASBR whose HRT was 36 hwas added to SBR for further treatment. And the effluent NH 4-N of SBR was about 11 mg L, but the effluent COD concen - tration couldn t meet the discharging standard. The effluent COD could be lowered to less than 100mg L after coagulating sedimentation by PFS. Keywords municipal landfill leachate anaerobic digestion ASBR SBR TN THE TREATMENT OF LANDFILL LEACHATE BY COMBINATIONOF TWO-PHASE ANAEROBIC AND OZONE ACTIVATED CARBONHuang Guoxin Huang Jiguo Jin Aifang 36 Abstract According to the propertiesof landfill leachate, the combination process of two -phase anaerobic system, which is composedof UBF acidification reatorand UASB mechanization reator, and ozone activated carbon is used to treat landfill leachate. The results show that the optimum HRT of the UBF is 10. 3h, the acidification phenomenon of the acidification phase is not occurring and the activity of the acid-producing bacteria being better; the optimum sludge loadof the UASB is 0. 122 g gd, the function of resisting the changing load of the mechanization phase being better; the two -phase anaerobic system can stably and high efficiently remove organics, but the NH3-N removal is not ideal; the optimum dosage of activated carbon is 4. 510- 2g mL wastewater; the optimum reaction time is 120 min; the ozone activated carbon can handle organics better, de - colors prominently and has a defoaming function. Keywords landfill leachate two -phase anaerobic ozone activated carbon STUDY ON PARTICLE COD ADSORPTION AND CLOGGING IN CONSTRUCTED SOIL INFIL - TRATIONSun Zongjian Ding Aizhong Teng Yanguo 39 Abstract The percent of particle COD in total COD of domestic wastewater isbetween30～ 60, of whichonly 20～ 35 can be re - 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 6,December,2008