aao-mbr工藝處理垃圾滲瀝液中cod及氨氮的降解特性

aao-mbr工藝處理垃圾滲瀝液中cod及氨氮的降解特性

目前，我國(guó)70%的城市垃圾采用衛(wèi)生填埋法，衛(wèi)生填埋產(chǎn)生的垃圾滲濾造成嚴(yán)重的二次污染。垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜、有機(jī)污染物濃度高、可生化性差、含鹽量高、氨氮濃度高和產(chǎn)量季節(jié)性變化大等特點(diǎn),若采用常規(guī)的生物處理工藝很達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)具有污泥負(fù)荷高、泥齡長(zhǎng),利于增殖緩慢的硝化菌生長(zhǎng)、剩余污泥少、無(wú)需二沉池而出水懸浮物濃度低等特點(diǎn),對(duì)有機(jī)污染物以及氨氮(NH+4-N)濃度高的滲濾液處理有著廣泛的應(yīng)用前景。為了充分發(fā)揮厭氧與好氧微生物對(duì)污染物的協(xié)同降解優(yōu)勢(shì),同時(shí)減少曝氣的運(yùn)行成本,筆者采用厭氧/缺氧/好氧-膜生物反應(yīng)器(A/A/O-MBR)組合工藝,以實(shí)際垃圾滲濾液為處理對(duì)象,在不同水力停留時(shí)間(HRT)和進(jìn)水濃度負(fù)荷條件下,系統(tǒng)地考察該工藝中各處理單元對(duì)滲濾液COD及氨氮的降解特性,并通過(guò)與O-MBR的降解性能比較,從而確立該工藝在處理實(shí)際垃圾滲濾液中的適宜操作條件。1材料和方法1.1s1s13槽/o-mbr系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置與流程如圖1所示。原水經(jīng)離心泵提升,從A1厭氧槽底部進(jìn)入后經(jīng)推流式上升于上部溢流至A2缺氧槽,A1與A2槽的有效容積分別為12L和9L,槽內(nèi)均填有Φ5cm的聚丙烯球形填料,A2槽的溶解氧(DO)小于0.5mg/L;A2槽處理水溢流到O好氧槽,有效容積為9L,槽內(nèi)下設(shè)多孔散氣管,中間插入有機(jī)平板膜片(日本KUBOTA公司制,尺寸為0.303m×0.212m,表面積為0.1285m2,孔徑為0.1～0.4μm),用蠕動(dòng)泵抽吸得膜出水。A1/A2/O-MBR系統(tǒng)的總水力停留時(shí)間(HRT)為1～3d,各處理單元HRT按體積比分配。A1、A2與O槽的污泥質(zhì)量濃度分別為4.5～5.5g/L、4.5～5.5g/L和5.0～10.0g/L;期間溫度為20～25℃。采用液位控制器和時(shí)間繼電器控制進(jìn)水泵動(dòng)作。1.2聚氧基氨酸鹽ss垃圾滲濾液取自廈門市某垃圾填埋場(chǎng)(填埋年限為8年),其具體組成為:pH7.5～8.5,COD14600～20000mg/L,懸浮固體(SS)900～1200mg/L,氨氮2200～2600mg/L,總磷10～25mg/L。1.3實(shí)驗(yàn)方法種污泥取自廈門城市污水處理廠曝氣池。實(shí)驗(yàn)分2個(gè)階段進(jìn)行。(1)微生物硫酸銨鹽用合成廢水(主要組成為2500mg/L葡萄糖,500mg/L苯酚,250mg/L硫酸銨),進(jìn)水流量為15L/d(HRT為2d),采用階梯升高濃度法馴化種污泥。馴化操作歷時(shí)一個(gè)半月,各單元出水已基本達(dá)到穩(wěn)定,其處理效果如表1所示。(2)處理單元對(duì)滲濾液的處理效果用實(shí)際垃圾滲濾液,在不同的HRT、進(jìn)水濃度負(fù)荷的條件下,系統(tǒng)地考察各處理單元對(duì)滲濾液的處理效果。實(shí)驗(yàn)中以原水槽、A1槽、A2槽和O槽的出水口為取水點(diǎn),每隔2天取樣一次,測(cè)定COD和氨氮濃度。1.4活性污泥濃度測(cè)定COD采用HH-6化學(xué)耗氧量測(cè)定儀測(cè)定;氨氮采用納氏試劑光度法(HP-8453紫外可見(jiàn)分光光度儀)測(cè)定;活性污泥濃度(MLSS)采用過(guò)濾稱重法測(cè)定;pH用便攜式pH快速測(cè)定儀測(cè)定。2結(jié)果與討論2.1hrt的影響圖2和圖3分別給出了HRT對(duì)各處理單元COD和氨氮去除率的影響。進(jìn)水是經(jīng)過(guò)稀釋的垃圾滲濾液,COD質(zhì)量濃度為2000mg/L,氨氮質(zhì)量濃度為210mg/L。由圖2可以看出,隨著HRT的增大,各處理單元COD去除率總體呈上升趨勢(shì)。適當(dāng)延長(zhǎng)HRT,對(duì)厭氧和好氧的有機(jī)物降解反應(yīng)均有所促進(jìn),HRT對(duì)厭氧過(guò)程的COD去除率影響要比好氧過(guò)程更為明顯,而好氧條件對(duì)剩余的難降解小分子有機(jī)物的去除更為有效;與此相對(duì)照,HRT對(duì)A2槽COD去除的影響較小,可能是由于所用垃圾滲濾液來(lái)自填埋年限達(dá)8年的填埋場(chǎng),經(jīng)歷了較長(zhǎng)的土壤生物分解,致使?jié)B濾液中的殘留物含有大量的難生物降解大分子物質(zhì)和水溶性腐殖質(zhì)類小分子物質(zhì),且小分子物質(zhì)很難被膜所截留,因此HRT為3d時(shí)最大COD去除率也僅為70%左右。由此知該工藝最佳HRT應(yīng)為2d。從圖3可看出,HRT對(duì)氨氮去除效果的影響不明顯。從理論上講,厭氧、缺氧段可以通過(guò)厭氧氨氧化途徑去除氨氮,而本工藝中由于A2槽可去除30%～45%的氨氮,缺氧氨氧化作用較為明顯;由于膜的截留作用,O-MBR內(nèi)的硝化菌容易富集,硝化反應(yīng)速度快,可使系統(tǒng)的總氨氮去除率穩(wěn)定在74%～78%之間。2.2cod、o-mbr、氨氮去除效果表2給出了進(jìn)水濃度負(fù)荷對(duì)各處理單元處理效果的影響;這里高濃度滲濾液的COD與氨氮分別為4900mg/L和470mg/L,低濃度滲濾液的COD與氨氮分別為2000mg/L和210mg/L。由表2可看出,與低濃度負(fù)荷進(jìn)水相比,當(dāng)HRT從1～3d變化時(shí),高濃度負(fù)荷進(jìn)水條件下的A2槽與O-MBR的COD去除率增幅為20%～30%,O-MBR的最大COD去除率可達(dá)到80%左右,此結(jié)論與王堅(jiān)等在進(jìn)水BOD5/COD<0.2條件下的MBR良好的處理效果取得一致。高濃度負(fù)荷進(jìn)水不僅促進(jìn)了污泥的增殖,同時(shí)強(qiáng)化污泥中降解菌對(duì)難降解有機(jī)物的馴化作用(包括共代謝作用),從而讓O-MBR降解更多的剩余有機(jī)物;此外污泥的快速增殖也利于菌膠團(tuán)的形成,使附著菌膠團(tuán)上的小分子物質(zhì)容易被膜所截留。從表2還可看出,氨氮去除率總體上隨進(jìn)水滲濾液濃度的增高而降低。對(duì)比高、低濃度滲濾液的氨氮處理,低濃度滲濾液的氨氮去除率隨著HRT的增大在74%～77.9%之間變化,但對(duì)于高濃度氨氮進(jìn)水,HRT從1d增至3d時(shí),A2槽氨氮去除率從17.6%增至35.6%,而O-MBR從41.6%增至70.1%,氨氮去除效果有較明顯的提高?？梢?jiàn)隨著進(jìn)水氨氮濃度的升高,缺氧氨氧化反應(yīng)與好氧硝化反應(yīng)活性沒(méi)有受到明顯抑制影響,并隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),氨氮去除率不斷提高。2.3mbr工藝的脫氨效果在高濃度滲濾液進(jìn)水條件下(COD4900mg/L,氨氮470mg/L),考察了A1/A2/O-MBR組合工藝與O-MBR對(duì)COD與氨氮的去除效果。O-MBR采用與組合工藝相同的污泥并保持濃度相同。表3給出了A1/A2/O-MBR與O-MBR的COD與NH+4-N的去除性能比較,與組合工藝相比,O-MBR工藝在相同的HRT條件下去除COD效果更高一些。由NH+4-N的去除性能比較可知,組合工藝中的A1槽對(duì)氨氮的去除效果很低,A2槽的缺氧條件可以將17%～43%的氨氮轉(zhuǎn)化,可以看出厭氧氨氧化在缺氧條件下更容易進(jìn)行,再經(jīng)過(guò)O槽的好氧降解,氨氮的去除率可達(dá)到60%(HRT=2d);與O-MBR工藝相比(最大氨氮的去除率低于50%),A1/A2/O