缺氧生物滤池预处理垃圾渗滤波的研究

何宗健，邓国志
（南昌大学环境与化学工程学院，江西 南昌 330029）

　　摘　要：在垃圾渗滤液处理中，对缺氧生物滤池预处理垃圾渗滤液进行了试验研究，结果表明：缺氧生物滤池不仅具有很好的消泡、脱吸CO2和H2S的作用，而且对渗滤液中的COD和NH3-N具有一定的去除作用。研究认为，当水力负荷在12m³／（m².d）以下，有机负荷（以COD计）不超过12.7kg／（m³·d)时，COD预去除率可达到40％以上。
　　关键词：缺氧；生物滤池；垃圾；渗滤液；污水处理
　　中图分类号：X703．1；X799．3
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455（2003）02－0029－03

A Study of Pre-Treatment of Garbage Percolate
with Anaerobic Biological Filter Tank
HE Zong-jian, DENG Guo-zhi
(forol of Enrironmeatof and ChemicaI Engineering hachang Uthersisy NanChang 3J0029, China)

　　Abstract: Pre-treatment of garbage percolate with anaerobic biological filter tank was tested and studied in　the tratment of garbage percolate. The results show that anaerobic biological filter tank not only has very good defoaming and CO2 and H2S desorption functions but also has the function of removing COD and NH3-N in the
perolate to some extent. It is shown by the study that when hydraulic load is below 12 m³/ (m². d) and organic
load(C0D) does not exceed l2. 7 kg/ (m‘‘ d), the pre-removal rate of COD may exceed 40%.
　　Keywords: Anaerobic; biological filter tank; garbage; percolate; wastewater treatment

　　近年来我国许多城市建造了垃圾卫生填埋场，垃圾渗滤液的有效处理已经成为垃圾填埋场所面临的最为棘手的问题之一。垃圾渗滤液的处理多采用生化法。由于垃圾渗滤液的成分复杂，不仅含有大量的有机污染物，甚至含有有毒有害物质，因此在用生化法处理垃圾渗滤液的过程中一般要进行预处理。目前，垃圾渗滤液的预处理多采用物化法，如混凝沉淀法、氨吹脱法[1]。这两种方法都有一定的局限性。考虑到现有垃圾填埋场的场龄较长，渗滤液的可生化性较差，氨氮含量偏高，本文采用缺氧生物滤池对垃圾渗滤液的预处理进行了研究。

1 试验装置

　　缺氧生物滤池的外形规格:1．32m×1.12m×5.8m，钢结构，防腐内衬，内挂半软性填料。装填高度为5.0m。从上部通过固定喷头均匀喷淋布水，出水进入UASB，池体正对两侧在1.4－5.2m处开设通风孔。UASB的外形规格：2.8m×1.9m×5.8m，钢结构，防腐内衬，有效容积为25m³，附带φ0.4m×1m水封罐1个，其中的三相分离器是专利产品。

2 试验结果与讨论

2．1 缺氧生物滤池的挂膜起动
　　试验装置安装完毕，开始从集水井按流量Q＝200L／h连续进垃圾渗滤液，1个星期后，对下部填料上的污泥进行生物相观察，发现有活的生物体存在。于是按流量Q＝300L／h进水，持续10d后，可以明显看到填料上有灰白色的粘性生物膜。之后再次提高流量到400L／h，半个月后，褐色的粘性生物膜几乎布满了填料表面，此时出水水质基本稳定，挂膜起动时间大约1个月。
　　 由于垃圾渗滤液中营养物质丰富，挂膜过程中勿需另加营养物质；水力负荷不宜过大，防止刚形成的生物膜被水冲走。挂膜时水力负荷可采用4－8m³／（m².d），约为正常运行的50％－70％。最后，挂膜过程中未对pH值进行调节，这样膜形成后能更好地适应原水水质的变化。
2．2 缺氧生物滤池的运行效果
　　现场发现渗滤液在污水处理厂的集水井、调节池和一沉池水面上均有大量泡沫，如果原水直接从集水井进入UASB，这些泡沫会聚积在三相分离器的气室内，造成出气口堵塞。试验前期，按UASB从缺氧生物滤池进水进行试验，结果表明：UASB反应池表面无泡沫，出气量比较稳定，经测定甲烷的体积分数达到85％。试验后期，对工艺流程作了调整，原水经集水井直接进人UASB反应池，结果发现：反应池表面聚集一层白色泡沫，出气量极不稳定，经测定甲烷的体积分数只有65％左右。前期和后期的对比试验结果表明：兼氧生物滤池有较强的消泡作用，而且填料上的自养微生物以CO₂作为碳源，将渗滤液中的无机物H₂S氧化而去除，从而达到脱吸CO2和H2S的效果，而CO₂和H2S对厌氧微生物的生长具有抑制危害[2]；同时对COD，NH₃-N均有一定的去除效果。
2．2．1 缺氧生物滤池对COD的去除效果
　　表1给出了缺氧生物滤池在不同工况下的运行结果，从表1中可以看出：流量在500－700L／h，水力负荷在10.0－16.0m³／（m².d）变化时，COD的平均去除率稳定在25％以上，表明缺氧生物滤池具有良好的适应水力负荷变化的能力。在设计流量Q＝600L／h，水力负荷为12.0m³／（m².d），进水ρ（COD）在4620－8840mg/L时，COD的去除率稳定在23％－43％，说明了缺氧生物滤池具有一定的适应有机负荷变化的能力。

表1 生物滤池在不同条件下的运行结果

流量/（L.h^-1) 水力负荷/（m³.m-2.d-1) 进水ρ（COD）/（mg.L-1) 出水ρ（COD）/（mg.L-1) COD平均去除率/% 500 10.0 4780-7440 3010-5150 32.3 600 12.0 4620-8840 2890-6420 31.1 700 14.0 4860-7780 3110-6030 28.2 800 16.0 5380-7900 3560-6420 25.8 900 18.0 5180-8710 3840-7130 19.2 1000 20.0 4240-7990 2930-7120 15.3

2．2．2 缺氧生物滤池对NH3-N的去除效果
　　本次试验的进水pH值均在7.8左右，在自然条件下空气进人缺氧生物滤池与通过填料的废水接触，起到了一定的氨吹脱作用。同时废水中有一定量的氨氮转化为硝酸盐氮，在缺氧条件下可被反硝化细菌作用而还原成亚硝酸盐，最终转化为氮气等。图1表明缺氧生物滤池的进水氨氮的质量浓度在840－1080mg／L时，出水均稳定在750mg/L左右，氨氮去除率稳定在20％左右。

2．3 设计参数的分析
　　水力负荷和有机负荷是生物滤池设计、运行的重要因素，为了摸清该单元对这两种负荷的适应能力，挂膜起动稳定以后，分别对Q=500，600，700，800，900，1000L／h进行了试验，其中Q＝600L／h是设计流量。
2．3．1 水力负荷对COD去除率的影响

　　图2表明：水力负荷在10.0－16.0m³/(m².d)范围内，随着水力负荷的增加，COD去除率呈下降趋势，但下降缓慢，仅由32．3％降到25．8％。因为水力负荷增大，废水与生物膜的接触时间变短，不利于COD削减；但水力负荷增大，大的水流可以清除填料上的污物和失去活性的生物膜，有利干膜的更新，加快了COD的去除，所以水力负荷在一定范围内变化时，COD去除率变化不会很大。但是当水力负荷超过16.0m³／（m².d）时，COD去除率的下降趋势明显加快。
2.3.2 有机负荷对COD去除率的影响
　　为了更好地反映出生物滤池的COD去除率与有机负荷的关系，图3是Q=60OL／h，水力负荷为12.0m³／（m².d）时COD去除率与有机负荷的关系曲线。

　　由图3可见，随着有机负荷的增加，COD去除率下降，但当有机负荷（以COD计）在11.1－12.7kg／（m³.d）时，COD去除率变化很小，基本稳定在40％左右。当有机负荷（以COD计）在12.7-21.2kg／（m³.d）时，COD去除率的下降趋势加快，由40％下降到23％。因为在一定条件下生物滤池单位体积填料能够去除的COD的数量有一定限度。在此限度内，当水力负荷一定时，废水浓度增加，则单位体积填料所去除的COD也增加，但是如果超过这一限度时，COD的去除率将会降低。

3 结论

　　通过以上的试验结果及分析可以得出如下结论：
　　①用缺氧生物滤池预处理垃圾渗滤液时，能起到一定的脱吸NH3-N，降解有机物的作用，为后续厌氧反应器的高效运行创造了良好条件。
　　②当水力负荷在10.0－12.0m³/（m².d）。有机负荷（以COD计）在11.1－12．7kg/（m³.d）时，COD的去除率可达到40％以上。
　　③本试验采用的缺氧生物滤池作厌氧预处理的工艺在国内尚是首次提出，特别是用于垃圾渗滤液的处理，在国内更是首次应用。整个工艺流程简单，无任何污水、污泥回流，管理方便。

参考文献：

　　[1] 唐加福，李国建．城市垃圾填埋场渗滤波处理工艺比较[J]．环境卫生工程．1994，2（1）：15－19．
　　[2] 郭静，黄焱歆．生物德地脱臭性能的研究［J］．中国给水排水，1996，2（2）：32－34．

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　　作者简介：何宗健（1964－），男，安徽东至人，副教授，现任南昌大学环化学院教研室主任兼环科所所长，电话（0791）8183697。