UBF-SMSBR-双膜组合工艺处理生活垃圾渗滤液.pdf

UBF － SMSBＲ － 双膜组合工艺处理生活垃圾渗滤液 陈威1施武斌1刘磊2 1 武汉科技大学城市建设学院， 武汉 430065; 2 恒通源水处理科技有限公司， 广东 深圳 518000 摘要 西南某城市生活垃圾焚烧发电厂渗滤液 COD 和 NH3- N 浓度高， 可生化性较好， 且出水需直排入海。针对该类 废水水质特点， 采用 UBF － SMSBＲ － 双膜组合工艺进行处理。运行结果表明 该组合工艺运行稳定， 处理效果良好， COD 和 NH3- N 去除率较高， 出水水质达 GB 189182002 城镇污水处理厂污染物排放标准 中一级 A 标准。 关键词 渗滤液; UBF; SMSBＲ; 双膜 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201402008 TＲEATMENT OF DOMESTIC ＲEFUSE LEACHATE BY UBF- SMSBＲ- TWO- MEMBＲANE COMBINED PＲOCESS Chen Wei1Shi Wubin1Liu Lei2 1． School of Urban Construction，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065， China; 2． Headwater Waste Technologies Co． ， Ltd，Shenzhen 518000， China AbstractThe leachate from the solid waste incineration power plant in a city in the southwest area has high concentration COD and NH3- N as well as a better biodegradability，which must be discharged directly into the sea． For such wastewater， UBF- SMSBＲ- two- membrane combined process should be used． The operation results show that the combined process running is stable，with good treatment effect and higher removal rate of COD and NH3- N，whose effluent quality can meet standard A of the first- order in“The Urban Sewage Treatment Plant Pollutant Discharge Standards “ GB 189182002 ． Keywordsleachate;UBF;SMSBＲ;two- membrane 收稿日期 2013 －05 －16 1工程概况 我国西南地区某市城市生活垃圾焚烧发电厂日 处理垃圾规模 1 000 t/d， 其生活垃圾经 7 d 储存发酵 后进行焚烧， 由此产生的渗滤液约为 150 t/d， 主要来 自于垃圾自身所含水分、 垃圾发酵分解产生的水分及 储运过程中渗入的雨水和地表水等［1 ］。该渗滤液 COD 含量高且波动范围大，为 40 000 ～ 65 000 mg/ L;ρ BOD5 /ρ COD 约为 0. 4， 可生化性较好; 氨氮 含量高， 约为 2 200 mg/L［2 ］。 由于该厂处理后出水将直排入海， 因此其出水水 质指标需达 GB 189182002城镇污水处理厂污染 物排放标准 一级 A 标准。主要设计进水指标和排 放标准见表 1。 2焚烧厂渗滤液工艺 针对该渗滤液 COD、 NH3- N 浓度高， 可生化性较 表 1设计进水水质及排放标准 Table 1Designed influent water quality and emission standardsmg/L pH 除外 项目ρ COD ρ NH3－ Nρ TPρ BODpH 设计进水62 8422 18057. 921 3205. 77 排放标准5050. 5106 ～9 好的水质特点 ［3 ］， 确定采用 UBF － SMSBＲ － 双膜组 合工艺进行处理。其工艺流程见图 1。 整个处理系统由预处理段、 UBF 段、 SMSBＲ 段和 双膜处理段 4 段组成。 2. 1预处理段 预处理段由快速混合池、 一级反应沉淀池、 二级 反应沉淀池、 出水池等 4 部分组成， 主要采用物化处 理工艺。快速沉淀池中投加 4 的石灰， 调节处理液 pH 至 8. 5 ～9. 0。一级、 二级反应沉淀池内分别投加 混凝剂 铁盐5 和絮凝剂 PAM 为1 ～2 。通 33 水污染防治 Water Pollution Control 图 1组合工艺处理工艺流程 Fig． 1The flow chart of combination process 过化学絮凝沉淀后的处理液与出水池内的蒸汽混合 加热至 30 ℃后， 进入 UBF 段 ［4 ］。 该段的设置具有调节酸碱度， 有效去除处理液中 胶体物质， 并适当提高进水温度以满足后续工艺的 要求。 2. 2UBF 段 UBF 段主要由两个 UBF 反应器和一个脱气沉淀 池组成。UBF 是一高效厌氧反应器， 由上流式污泥 床 UASB 和厌氧滤器 AF 复合而成， 其上部是填料 和其表面附着的生物膜， 下部是高浓度颗粒污泥组成 的污泥床。UBF 反应器与传统的 UASB 反应器相比， 具有水力停留时间长， 污泥负荷高及抗冲击负荷能力 强的优点。处理液从 UBF 反应器底部进入， 依次经 过污泥床和填料生物膜区， 最后在反应器顶部固液气 三相分离， 反应产生的沼气回收利用［5 ］。处理液经 两级 UBF 反应器厌氧处理后， 自流至脱气沉淀池脱 除沼气和污泥。经厌氧处理后， 其可生化性大大提 高， 可进行好氧生化处理。 2. 3SMSBＲ 段 SMSBＲ 段主要由 SBＲ 反应池、 SBＲ 出水池和超 滤膜池组成。UBF 段出水自流至 SBＲ 池进行射流曝 气， 保证供氧需求。该池采用间歇进水、 间歇出水方 式运行， 通过控制进水、 反应、 沉淀、 排水、 排泥和闲置 5 个阶段， 实现对处理液的好氧生化处理。出水至超 滤膜池， 进行鼓风曝气［6 ］。 2. 4双膜处理段 双膜处理段主要包括纳滤和反渗透， 主要采用物 化处理工艺。该段利用半透膜的选择性， 筛分、 截留 和吸附去除渗滤液中的难降解有机污染物［7 ］。渗滤 液经深度处理水质达标后直排入海。 3工程调试 系统的工程调试包括预处理段、 UBF 反应器、 SBＲ 反应器等。 1 预处理段调试。启动调节池水泵， 向快速混合 池注水， 开启搅拌机， 同时开启石灰料斗， 然后在一级 沉淀池内加入配制好的铁盐溶液， 并慢速搅拌， 促进絮 凝体的形成， 在沉淀区， 进行沉淀分离。污水进入二级 反应沉淀池， 污泥则排入污泥浓缩池; 在二级反应沉淀 池中加入 PAM 溶液， 进一步去除污水中的悬浮物和胶 体物质。然后进入出水池， 进行蒸汽加热。 2 UBF 反应器调试。两个 UBF 反应器以附近污 水处理厂的厌氧消化污泥作为接种污泥， 同时进行厌 氧细菌培养工作， 然后引入垃圾渗滤液逐渐恢复微生 物的活性; 进入厌氧反应器的渗滤液温度均保持在 35 ℃左右， 在投入渗滤液同时， 根据进水浓度投入适 量营养物质和微量元属; 调试初期， 两个 UBF 反应器 间歇运行， 渗滤液分批进入两个反应器内， 每批渗滤 液进入后， 反应装置在静止状态下进行厌氧代谢。经 若干天后， 当大部分有机物被分解后， 再进入第二批 渗滤液; 系统运行一段时间后， 第二级 UBF 反应器的 进水由垃圾渗滤液原水改为第一级 UBF 反应出水， 并逐步将进水水力负荷及有机负荷提高至设计负荷。 3 SBＲ 反应器调试。向 SBＲ 池注入稀释到一定 浓度的两级 UBF 出水 ρ BOD5 为 400 ～600 mg/L 进行曝气， 曝气数小时 一般为 3 ～5 h 后， 停止曝气 并沉淀换水; 7 ～15 d 后即可连续小量进水， 污泥回流 系统连续运行; 15 ～30 d 后， 活性污泥出现， 可加大进 水量、 提高负荷， 使 SBＲ 池各项参数达到设计值。 43 环境工程 Environmental Engineering 4组合工艺去除机理及效果分析 经组合工艺处理后， 原水中 COD 及 NH3- N 均得 到较大去除， 而各段对于污染物去除机理和效果却不 相同。 4. 1组合工艺对 COD 的去除 表 2 为系统内各构筑物 COD 去除情况。 表 2各构筑物 COD 去除率 Table 2The removal rate of COD of all the structures 项目进水/ mg L －1 出水/ mg L－1 去除率/ 预处理62 842. 1440 482. 2935. 58 两级 UBF40 482. 29 1 375. 4396. 60 脱气沉淀池1 375. 43942. 2731. 49 SBＲ 池 942. 27323. 6665. 65 SBＲ 出水池323. 66 238. 0326. 46 超滤238. 03146. 9538. 26 纳滤146. 956. 1795. 80 ＲO6. 172. 6057. 86 总去除62 842. 142. 6099. 99 从表 2 可知 组合工艺对 COD 的大量去除主要 发生在预处理段、 厌氧段和好氧段。 预处理段的去除以化学混凝沉淀为主。该段先 投加石灰， 调节原水至混凝沉淀的适宜 pH， 并提供后 续厌氧段和好氧段所需的碱度。其后投加铁盐和 PAM， 在两者联合投加共同作用下使得原水中的大分 子有机颗粒和胶体物质发生混凝吸附沉淀反应， 最终 COD 去除率达35. 58。而 COD 在 UBF 段的去除主 要是 UBF 反应器内发生的厌氧发酵反应。UBF 反应 器水力停留时间长， 抗冲击负荷能力强， 对于水量水 质的波动变化具有较强的适应性。进水中的 COD 沿 出流方向先经反应器底部高浓度有机颗粒污泥分解 大分子有机颗粒被分解成乙酸等小颗粒物质 ， 后 被反应器上层的填料截留吸附和生物膜生物降解。 经两 级 UBF 反 应 器 作 用 后，COD 去 除 率 可 达 96. 60。SMSBＲ 段的进水是 UBF 段的出水， 其可生 化性强， COD 去除主要是通过 SMSBＲ 的好氧作用。 经 SBＲ 中活性污泥的好氧降解和超滤膜作用， 该段 出水 ρ COD 降至 200 mg/L 以下。 而在双膜处理段， 主要是利用半透膜的选择性， 在常温下以膜两侧压力差为动力， 对前几段工艺中未 能降解的大分子有机物 COD 起到分离去除的目 的。双膜处理段 ρ COD 进水为 146. 95 mg/L， 出水 为 2. 60 mg/L。 4. 2组合工艺对 NH3- N 的去除 各构筑物对 NH3- N 去除情况如表 3 所示。 表 3各构筑物 NH3 - N 去除率 Table 3The NH3- N removal rate of all the structures 项目进水/ mg L －1 出水/ mg L－1 去除率/ 预处理2 410. 292 303. 434. 43 两级 UBF2 303. 43 1 152. 7249. 96 脱气沉淀池1 152. 721 003. 9912. 90 SBＲ 池 1 003. 996. 8999. 31 SBＲ 出水池6. 89 12. 36－79. 39 超滤12. 369. 0726. 62 纳滤9. 070. 8091. 18 ＲO0. 800. 2470. 00 总去除2410. 290. 2499. 99 组合工艺通过物化法、 生物法组合联用去除 NH3- N。物化法主要发生在预处理段和双膜段。在 预处理段中投加石灰， 原水中的 NH 4 与 OH － 发生离 子平衡反应。经密封出水池蒸汽加热后， 大量生成的 NH3挥发， 原平衡被破坏， 从而使原水中 NH 4 得到部 分去除。双膜段则主要是利用半透膜的选择透过性 去除 NH3- N。 而生物法则主要发生在厌氧段和好氧段。厌氧 段通过厌氧生物氧化 AOA 去除处理液中的 NH3- N。 反应以 NH 4 作为电子供体， 以 NO － 2 、 NO － 3 为电子受 体。在厌氧条件下消耗一部分处理液中的碱度， 发生 AOA 反应， 去除 NH 4 。好氧段 NH3- N 的去除以传统 的反硝化 － 硝化 AO 为主。SBＲ 运行过程中存在缺 氧、 好氧两种工况。在这两种工况下通过亚硝化菌和 硝化菌的作用， 处理液中的 NH3- N 得到去除。 表 3 中 SBＲ 出水池去除率为负值， 其主要原因 是因为超滤膜池处理液回流至 SBＲ 池，该池 NH3- N 存在略微波动现象造成的。 5结语 UBF － SMSBＲ － 双膜组合工艺采用生化和物化 相结合的处理方式处理焚烧厂垃圾渗滤液， COD、 NH3- N 经各构筑物系统处理后， 去除率均可达99.99， 其出水水质稳定达 GB 189182002 一级 A 标准。 参考文献 ［1］宋灿辉， 胡智泉， 肖波． UASB A/O UF NF 工艺处理生活 垃圾焚烧厂渗滤液［J］． 环境工程， 2010， 28 1 40- 42． ［2］袁江， 夏明， 黄兴， 等． UASB 和 MBＲ 组合工艺处理生活垃圾焚烧 发电厂渗滤液 ［ J］ ． 工业安全与环保， 2010， 36 4 21- 22， 24． ［3］任艳双， 高兴斋， 肖诚斌， 等． 焚烧电厂垃圾渗滤液处理站除臭 系统设计方案［J］． 给水排水， 2011， 28 S1 241- 242． ［4］严莲荷． 水处理药剂及配方手册［M］． 北京 化学工业出版社， 2007． 下转第 40 页 53 水污染防治 Water Pollution Control 离细菌降解率比固定化细胞降低的速度要快， 这可能 是因为载体对其内部的微生物起到保护作用， 使细菌 处在相对简单的生存环境中， 而载体中的孔隙为微生 物所需的营养物质的传递提供了条件， 这样使得微生 物更快的降解苯酚等有毒物质［17 ］。 图 7苯酚耐受能力比较 Fig．7Comparison of the phenol degrading concentration of immobilized cells and free cells 3结论 通过以苯酚降解率为指标的正交化试验确定 Corynebacterium sp． JY03 的最优固定化方案 PVA 含 量为6， 包埋浓缩菌量/PVA 水溶液为16 mL/30 mL， 氯化钙含量为 2. 0， 钙化时间为 8 h。该方案固定 化操作简单、 交联速度快、 聚合放热温度低、 对细胞的 毒性和损害小、 抗水解能力强、 且得到的凝胶细胞具 有机械强度好、 有弹性、 可多次重复利用等优点。 Corynebacterium sp． JY03 固定化后， 在试验过程中， 有较高的降酚和耐酚能力， 且对初始苯酚浓度、 pH 值、 温度等因素干扰能力均有明显增强。另外， 固定 化微生物重复使用 6 次， 对底物降解率保持在 85. 2以上， 效果稳定。表明该固定化菌株在处理含 酚废水方面具有广阔应用价值。 参考文献 ［1］孙艳，李京，谭立扬． 一种耐酚菌种及其固定化细胞降解含酚 废水性能的比较研究［ J］ ． 环境科学研究， 1999， 12 1 1- 4． ［2］Pai S L，Hsu Y L，Chong N M，et al． Continuous degradation of phenol by Ｒ． hodoccus sp．immobilized on granular activeated carbon and in caccium alginate［J］． Bioresource Technol，1995， 51 37- 42． ［3］Anselmo A M． Degradation of phenol by immobilized mycelium of Fusarium in continuous culture［J］． Wat Sci Tech， 1992， 25 1 161- 168． ［4］周定，王建龙，侯文华，等． 固定化细胞在废水处理中的应用 及前景［J］． 环境科学， 1993， 14 5 51- 55． ［5］李启彬． 生物反应器填埋场稳定技术［J］． 城市环境与城市生 态， 2003， 16 4 7- 9． ［6］李峰，吕锡武，严伟． 聚乙烯醇作为固定化细胞包埋剂的研究 ［J］． 中国给水排水， 2000， 16 12 14- 17． ［7］蒋宇红，黄霞，俞毓馨． 几种固定化细胞载体的比较［J］． 环 境科学， 2001， 14 2 11- 15． ［8］熊振湖，孙翠珍，刘青春． 不同载体固定化藻菌共生系统的脱 氮除磷效果［J］． 环境科学与技术， 2005， 28 1 82- 84． ［9］刘江红，潘洋，徐瑞丹． 微生物固定法降解含聚废水的最佳条 件［J］． 湖南大学学报， 2012， 39 3 62- 65． ［ 10］陈朝琼，廖银章，李旭东． 固定化高效 PVA 降解菌处理 PVA 废水的研究［J］． 水处理技术， 2011， 37 2 77- 80． ［ 11］蔡昌风，孙菲． 新型固定化生物小球的研制及其处理模拟焦 化废水的脱氮特性［J］． 水处理技术， 2010， 36 7 74- 78． ［ 12］熊丽，陈红，谢浩． 聚乙烯醇对生物酶的固定化研究进展［J］． 材料报道， 2010， 24 6 77- 80． ［ 13］袁利娟，姜立春，彭正松，等． 高效降酚菌 Bacillus sp． JY01 的固定化及降解特性研究［J］． 环境科学与技术，2010， 33 4 49- 52． ［ 14］水和废水监测分析方法编委会． 水和废水监测分析方法［M］． 北京中国环境科学出版社， 1997 408- 410． ［ 15］方芳，姜和，曾虹燕，等． 固定化高效复合菌群 JHD 降解苯酚 特性及其动力学研究［J］． 水处理技术， 2011， 37 12 51- 53． ［ 16］Shreve G S， Vogel T M． Comparison of substrate utilization and growth kinetics between immobilized and suspended Pseudomonas cells ［ J］ ． Biotechnology ＆ Bioengineering， 1993， 41 3 370- 379． ［ 17］刘姗姗，刘永军，黎兵． 固定化活细胞苯酚生物降解特性研究 ［J］． 水处理技术， 2012， 38 9 30- 33． 第一作者 姜立春 1977 － ， 男， 硕士， 讲师， 主要从事应用微生物学与 分子生物学研究。 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 jiang_lichen126． com 上接第 35 页 ［5］宁桂兴， 王凯， 吴迪， 等． AS- S/MBＲ 工艺处理垃圾渗滤液试验 研究［J］． 环境工程学报， 2010， 4 10 2263- 2266． ［6］宋灿辉， 肖波， 胡智泉， 等． UUASB/SBＲ/MBＲ 工艺处理生活垃 圾焚烧厂渗滤液［ J］ ． 中国给水排水， 2009， 25 2 62- 64． ［7］程昶． 膜生物反应器 － 纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用 ［J］． 工业用水与废水， 2009， 40 5 85- 87． 第一作者 陈威 1974 － ， 男， 副教授， 博士， 主要从事水处理新工艺研 究。495842678 qq． com 04 环境工程 Environmental Engineering