城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液生物處理工藝及其效能研究.pdf

1、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾的減量化、無害化和資源化,但是垃圾焚燒發(fā)電廠也面臨著垃圾滲瀝液的合理處置問題。城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液產(chǎn)生于垃圾焚燒前的堆酵過程,具有成分復(fù)雜、有機(jī)污染物和氨氮濃度高、毒性大、可生化性好等特點(diǎn),是目前廢水處理領(lǐng)域中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以北京某生活垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾滲瀝液為研究對象,在比較不同工藝運(yùn)行效能的基礎(chǔ)上,確定了適用于滲瀝液處理的厭氧-好氧生物組合工藝,分析探討了滲瀝液中有機(jī)污染物在組合工藝處理

2、過程中的降解特性和規(guī)律。
　　對比研究了UASB和EGSB反應(yīng)器對城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液的處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,EGSB反應(yīng)器具有更高的處理效率,更適用于滲瀝液的處理。當(dāng)滲瀝液COD為72000mg/L左右時,UASB反應(yīng)器的最大有機(jī)容積負(fù)荷(Organic loading rate,OLR)為12.5kgCOD/(m3·d),此時COD去除率為82.4％,所需的水力停留時間(Hydraulic retention time,

3、HRT)為5.8d。而EGSB在OLR約為18.2kgCOD/(m3·d)、液體上升流速(Velocity liquid,Vup)為2m/h和HRT為4d的條件下,COD平均去除率達(dá)90.3%,且呈酸性的滲瀝液可以不經(jīng)pH調(diào)節(jié)直接進(jìn)入反應(yīng)器。EGSB反應(yīng)器在OLR≤18.2kgCOD/(m3·d)的條件下穩(wěn)定運(yùn)行時,去除的COD中有85.7%轉(zhuǎn)化成了甲烷,顆粒污泥中的古菌菌群主要為屬于甲烷鬃毛菌屬、甲烷桿菌屬和甲烷螺菌屬的產(chǎn)甲烷菌。高濃

4、度的滲瀝液具有厭氧抑制性,采用Haldane模型對厭氧污泥降解滲瀝液時的基質(zhì)抑制動力學(xué)進(jìn)行了模擬,擬合結(jié)果表明,最大比基質(zhì)反應(yīng)速率qmax為3.45gCOD/(gVSS·d),半飽和常數(shù)Ks和基質(zhì)抑制系數(shù)Ki分別為19.265g/L和130.996g/L。
　　城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液中含有高濃度的氨氮,且經(jīng)厭氧生物處理后氨氮濃度升高,必須進(jìn)行脫氮處理。首先研究了缺氧/兩級好氧MBBR系統(tǒng)對滲瀝液厭氧出水的處理效果,結(jié)果表明:當(dāng)回

5、流比為300%,總停留時間為3.75d,進(jìn)水氨氮濃度為850mg/L左右,好氧MBBR中溶解氧大于3mg/L時,NH4+-N和TN去除率分別達(dá)到84.1%和69.8%。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度增加至1000mg/L時,即使總停留時間延長至4.8d,氨氮去除率仍下降至70%左右。因此,本文進(jìn)一步提出并采用缺氧/兩級好氧MBBR-MBR雙回流系統(tǒng)對滲瀝液厭氧處理出水進(jìn)行處理。結(jié)果表明:在進(jìn)水pH約為7.0,好氧段DO>3mg/L,總停留時間為6.8d

6、和總回流比為400%的條件下,即使?jié)B瀝液中氨氮濃度高約1650mg/L,COD約為6500mg/L,COD、NH4+-N和TN的去除率仍達(dá)到80%、99%和81%左右,但COD濃度過高會導(dǎo)致系統(tǒng)硝化效果變差,應(yīng)小于8000mg/L。與此同時,還發(fā)現(xiàn)二級好氧MBBR和MBR中的亞硝酸鹽積累率分別達(dá)到90%和80%左右。最大可能計數(shù)法測定結(jié)果表明,這兩個反應(yīng)器中亞硝酸菌的數(shù)量遠(yuǎn)多于硝酸菌的數(shù)量。在較高的pH條件下,反應(yīng)器中高濃度的游離氨對硝

7、酸菌活性的抑制作用是短程硝化實(shí)現(xiàn)和維持的主要原因。以Haldane模型擬合得出反硝化的最大比基質(zhì)反應(yīng)速率qmax為2062mgNO2--N/(gVSS·d),半飽和常數(shù)Ks和基質(zhì)抑制系數(shù)Ki分別為140.2mg/L和836.3mg/L;一級好氧MBBR、二級好氧MBBR和MBR中污泥硝化的最大比基質(zhì)反應(yīng)速率qmax分別為172.8mgNH4+-N/(gVSS·d)、261.8mgNH4+-N/(gVSS·d)和782.6mgNH4+-N

8、/(gVSS·d),半飽和常數(shù)Ks分別為57.9mg/L、82.3mg/L和148.9mg/L,基質(zhì)抑制系數(shù)Ki分別為339.7mg/L、600.7mg/L和601.4mg/L。
　　EGSB-缺氧/兩級好氧MBBR-MBR組合工藝處理城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液時運(yùn)行穩(wěn)定,COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的總?cè)コ史謩e達(dá)到98.4%、99.7%、98.9%,81.8%和91.8%。EGSB對有機(jī)污染物的去除起主要貢獻(xiàn),去除

9、的COD占總?cè)コ康?1.5%,去除的BOD5占總?cè)コ康?5.6%。NH4+-N和TN的去除主要發(fā)生在缺氧/兩級好氧MBBR-MBR單元,占各自總?cè)コ康?00%和84.3%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,滲瀝液經(jīng)組合工藝處理后生物毒性降低。組合工藝對整個分子量區(qū)間的溶解性有機(jī)物都有很好的處理效果,>100kDa、50k～100kDa、10k～50kDa、4k～10kDa和<4kDa的有機(jī)物去除率分別達(dá)100%、100%、96.88%、98.90%