ABR-生物接触氧化工艺处理城市生活垃圾渗滤液.pdf

ABR － 生物接触氧化工艺处理城市生活垃圾渗滤液 杨丽琴 1 王存政 1 代晓娟 2 李建萍 1 李烨 3 1． 中国京冶工程技术有限公司， 北京 100088;2. 环境保护部环境发展中心， 北京 100029; 3. 北京市环境保护科学研究院， 北京 100037 摘要 采用 ABR 反应器与生物接触氧化法相结合的工艺处理城市生活垃圾渗滤液。运行结果表明 该工艺对 COD 具 有较高的去除率， 对水力负荷、 容积负荷具有较强的抗冲击能力， 在处理垃圾渗滤液方面具有一定的工艺先进性。 关键词 ABR 反应器; 生物接触氧化; 垃圾渗滤液 TREATMENT OF MUNICIPAL LANDFILL LEACHATE BY ABR- BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION Yang Liqin1Wang Cunzheng1Dai Xiaojuan2Li Jianping1Li Ye3 1. China Jingye Engineering Corporation Limited，Beijing 100088，China; 2. Environmental Development Centre of Ministry of Environmental Protection，Beijing，100029，China; 3. Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection，Beijing 100037，China AbstractABR-biological contact oxidation process was utilized to treat municipal landfill leachate． Experiment results showed that the process had a high removal rate of COD and a stronger anti-shock capacity in hydraulic load and volume load，which was a relative advanced to treat municipal landfill leachate． KeywordsABR reactor; biological contact oxidation; municipal landfill leachate 0引言 随着人口的增长和城市化进程的加快， 城市生活 垃圾排放量也在与日俱增， 已成为现代都市亟待解决 的主要环境问题之一。我国绝大部分城市主要采用 卫生 填埋的方式来处置垃圾 ［1］， 资料表明 我国城 市垃圾堆存累计占用土地超过 5 亿 m2， 每年的经济 损失约 300 亿元， 累计堆放量高达 70 亿 t， 目前 1 /4 的城市已基本没有垃圾填埋堆放场地 ［2］。 垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中的产物， 它是一种 成分极其复杂的高浓度有机废水， 若处理不当会带来 严重的二次污染， 因此， 垃圾渗滤液的达标处理日益 受到人们的重视 ［3］。GB 168892008生活垃圾填 埋污染控制标准 对垃圾渗滤液中的 COD、 BOD5、 NH3-N、 重金属等指标提出了更为严格的排放标准。 2011 年 4 月国务院批准住建部等 16 个部委联合发 布的国发［ 2011］ 9 号关于进一步加强城市生活垃圾 处理工作意见的通知 指出的发展目标为 到 2015 年， 全国城市生活垃圾无害化处理率达到 80 以上， 直辖市、 省会城市和计划单列市生活垃圾全部实现无 害化处理。由此可见， 两者的相继出台和实施必将进 一步推动我国对垃圾渗滤液处理的科学研究与工程 实践力度。 1废水水质与工艺流程 1. 1试验用水及废水水质 本试验以长春市某生活垃圾填埋场渗滤液为研 究对象， 该垃圾填埋场原为砖厂采土坑， 地表亚黏土 被挖走后， 砂性土层大面积地裸露于地表， 在未对地 面采取任何防渗措施的情况下于 1978 年开始露天堆 放生活垃圾， 在 2003 年垃圾场停止使用前， 垃圾堆高 已约 10 m， 甚至高出拦河大坝 3 ～ 4 m， 目前仍有人在 此倾倒垃圾。由于长时间堆放生活垃圾， 垃圾渗滤液 已对周围环境构成了潜在的威胁 ［4］。 本次试验用渗滤液原液即取自该垃圾填埋场， 经 生活污水稀释后得到试验用水 ［5］， 其水质指标见表 1。 1. 2试验装置及工艺流程 本试验装置由三级厌氧反应器 ABR 反应器 和 14 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期 表 1垃圾渗滤液原液及试验用水水质指标 mg/L pH 除外 水质指标ρ CODρ BOD5ρ NH3-Nρ TNpH 垃圾渗滤液原液19 8009 7008601 6006. 9 试验用水4 500 ～18 0004 800330 ～ 6206806. 5 ～ 7. 5 两级生物接触氧化池组成 均由有机玻璃制作 ， 将 二者组合形成一体化生物反应器， 其突出特点是结构 紧凑、 占地面积小、 运行管理方便。试验装置及工艺 流程见图 1。 图 1试验装置及工艺流程示意 1. 3试验方法及运行条件 本试验为室内动态模拟研究。首先进行反应器 的启动 ［6- 7］， 包括 ABR 反应器厌氧污泥的培养驯化 以猪粪为种泥 和生物接触氧化池的挂膜 好氧污 泥取自城市生活污水下水道污泥 ， 水样连续运行， 定期取样分析测试各主要污染指标的变化情况， 以判 断系统是否处于稳定运行状态。待整个系统稳定运 行后， 进行不同进水 COD 浓度条件下的渗滤液处理 批试验。 整个试验过程温度控制在 37 0. 1 ℃ ， 运行条 件为 COD 容积负荷 1. 0 ～ 14. 0 kg/ m3d 、 水力负 荷 0. 30 ～ 1. 20 m3/ m2d 、 HRT 1. 5 ～ 4. 0 d 厌氧段 1. 0 ～ 2. 5 d、 好氧段 0. 5 ～ 1. 5 d 、 生物接触氧化池曝 气强度 250 m3/ m2d ， 反应器各级污泥体积约占池 体有效容积的 1 /3， 整个试验历时 4 个月。 2试验结果及分析 2. 1进水 COD 浓度对其去除率的影响 稳定水 力 负 荷 为 0. 75m3/ m2d ， 该 工 艺 对 COD 去除率随进水 COD 浓度变化情况见图 2。由图 2 可知 该工艺对 COD 去除率随进水 COD 浓度的增大 呈先增加后降低的趋势， 初始阶段 COD 去除率随进 水 COD 浓度的增大而增加; 当进水 COD 浓度增大到 6 900 mg/L 时， COD 去除率出现缓慢下降趋势; 当进 水 COD 浓度继续增大到 18 000 mg/L 时， COD 去除 率则大幅下降。总体上， 当进水 COD 浓度在4 500 ～ 18 000 mg/L 间变化时， COD 去除率可稳定在 70 ～ 90 ， 说明该工艺能够适应较宽的 COD 浓度变化范 围， 可以用于处理不同填埋龄的垃圾渗滤液。 图 2反应器 COD 去除率与进水浓度的关系 2. 2水力负荷对 COD 去除率的影响 不同水力负荷条件下该工艺对 COD 的去除情况 见图 3。由图 3 可知 该工艺对 COD 的去除率随水力 负荷的增加而增大， 当水力负荷由 0. 3 m3/ m2d 增 加到 1. 1 m3/ m2d 时， COD 去除率由 70 增加到 78 ， 变化幅度较小， 说明该工艺具有较强的抗水力 负荷冲击能力。 图 3反应器 COD 去除率与水力负荷的关系 2. 3容积负荷对 COD 去除率的影响 不同 COD 容积负荷 NV 条件下， 该工艺对 COD 的去 除 情 况 见 图 4。由 图 4 可 知 当 NV在 1 ～ 14 kg/ m3d 之间变化时， 该工艺对 COD 的去除率 呈先增加后降低的趋势， 但均稳定在 70 ～ 80 ， 变 化幅度不大， 说明该工艺具有较强的抗容积负荷冲击 能力。 图 4反应器 COD 去除率与容积负荷的关系 2. 4ABR 反应器各级 VFA 的变化情况 鉴于垃圾渗滤液中的主要有机组分包含从挥发 性到半挥发性的诸多有机污染物， 包括碳水化合物、 24 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期 腐殖酸类物质、 挥发性脂肪酸等 ［2］， 渗滤液中的有机 成分随填埋时间而变化。填埋初期， 挥发性脂肪酸含 量占优势， 随着填埋时间的增加， 填埋场逐渐趋于相 对稳定状态， 渗滤液中的挥发性脂肪酸含量减少， 而 腐殖质类和灰黄霉酸等难降解的有机成分增加， 本试 验期间同时考察了 ABR 反应器各级厌氧池内挥发性 脂肪酸 VFA 的变化情况， 结果见图 5。 图 5反应器各级厌氧池 VFA 浓度变化情况 由图 5 可知 ABR 反应器Ⅰ级厌氧池→Ⅱ级厌 氧池→Ⅲ级厌氧池中 VFA 浓度呈现出“升高→基本 不变→大幅下降” 的变化规律， 说明Ⅰ级厌氧池中的 水解酸化作用在各级中占优势， 使部分高分子量的有 机物转化为易降解的低分子量的 VFA， 从而改善了 渗滤液的可生化性， 提高了整个工艺对 COD 的去除 效率; Ⅱ级厌氧池中的产酸和产甲烷作用大致相当， 而Ⅲ级厌氧池中的产甲烷作用相对占优， 结果表现为 VFA 浓度下降。 3结论 通过对 ABR － 生物接触氧化工艺处理垃圾渗滤 液的试验研究表明， 该工艺处理垃圾渗滤液在技术上 是可行的， 具有良好的运行效果 1 该工艺对渗滤液中的 COD 具有较好的去除效 果， 去除率可高达 85 以上， 且处理效果稳定。 2 该工艺具有较宽的 COD 浓度适应范围， 可用 于处理不同填埋龄的生活垃圾渗滤液。 3 该工艺具有较强的抗水力负荷和容积负荷冲 击能力， 当水力负荷在 0. 3 ～ 1. 2 m3/ m2d ， 容积负 荷在 1. 0 ～ 14. 0 kg/ m3d 之间变化时， COD 去除率 可稳定达到 70 以上。 4 ABR 反应器Ⅰ级以水解酸化作用为主， Ⅱ级 产酸与产甲烷作用相当， Ⅲ级以产甲烷作用占优。 5 为保证渗滤液出水中的各项指标均达到现行 的排放标准， 该工艺后需接置合理的深度处理单元。 参考文献 ［1］李建亚． 城市垃圾 渗 滤 液 的 治 理［J］．环 境 工 程， 2009， 27 S1 166- 168． ［2］王滢芝， 赵旭雯． 垃圾渗滤液处理问题反思与讨论［J］． 水工 业市场， 2011 8 5- 23． ［3］杨霞， 杨朝晖． 城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺的研究 ［J］． 环境工程， 2000， 18 5 12- 14． ［4］李建萍， 李绪谦， 王存政， 等． 垃圾填埋场对地下水污染的模拟 研究［J］． 环境污染治理技术与设备， 2004， 5 11 60- 64． ［5］沈耀良， 赵丹， 杨铨大， 等． 厌氧 － 好氧法处理渗滤液与城市污 水混合废水的可行性［J］． 污染防治技术， 2000， 13 2 63- 67． ［6］束琴霞， 沈耀良． ABR 反应器运行稳定性的研究［J］． 环境工 程， 2004， 22 5 16- 19． ［7］宋铁红， 高艳娇， 张勇． ABR 反应器处理低浓度污水启动试验 研究［J］． 环境科学与技术， 2006， 29 1 26- 28． 作者通信处王存政100088北京市海淀区西土城路 33 号中国京 冶工程技术有限公司 E- mailmccgeia 126． com 2011 － 07 － 26 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 40 页 4 运行费用低， 药剂使用普遍， 既合理又经济， 是一种值得推广的工艺。 参考文献 ［1］张书海， 朱雪梅， 李英辉． UASB － 兼氧 － 接触氧化 － 气浮法处 理生物制药废水［J］． 环境工程， 2008， 26 3 22- 23． ［2］田颖， 王丽华， 常瑞卿． 焦化废水深度处理试验［J］． 环境工程， 2011， 29 3 1- 5． ［3］徐景峰， 李东升． 衣康酸 /2 － 丙烯酰胺 － 2 － 甲基丙磺酸 /次磷 酸钠共聚物的合成与阻垢性能［J］． 水处理技术， 2011， 37 5 48- 50． ［4］Jukka Lehto，Risto Harjula．Experimentation in ion exchange studies the problem of getting reliable and comparable results［J］． Reactive ＆ Functional Polymers， 1995， 27 121- 146． ［5］Arrigo I ， Catalfamo P ， Cavallari L ， et al． Use of zeolitizedpumice waste as a water softening agent ［J］．Journal of Hazardous Materials， 2007， 147 513- 517． ［6］Canepa P ， Earombo C．Comparison between ion exchange and nanofiltration for softening of industrialwater ［J］．Filtration ＆Separation， 1996 2 131- 135． ［7］郝瑞霞， 吕鉴． 水质工程学实验与技术［M］． 北京 北京工业大 学出版社， 2006 270- 271． ［8］张兆杰， 桑青莲， 王建华， 等． 锅炉水处理技术［M］． 郑州 黄河 水利出版社， 2003 172- 173． 作者通信处丁志江066004河北省秦皇岛市河北大街西段 438 号燕山大学环境与化学工程学院 E- maildlyxyj 163． com 2011 － 08 － 01 收稿 34 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期