目前,在处理城市生活垃圾填埋场的渗滤液方面,世界上一些国家如新西兰、美国、澳大利亚等采用了UASB艺,运行效果良好[1]。我国也有实例,如福州、武汉、昆山等地在处理垃圾渗滤液时也有采用UASB工艺。但由于我国对这方面研究不足,使得相当一部分处理垃圾渗滤液的UASB反应器启动十分困难。为此,本研究侧重于为实现处理垃圾渗滤液的UASB反应器的快速启动提供实验依据和科学方法。
1
实验方法
1.1
实验装置
实验用UASB反应器采用内径为200
mm有机玻璃圆柱,高2.1m,总容积55L,有效容积50L,在高度方向上每隔300mm开一取样孔。
1.2
实验步骤及条件
①投加接种污泥,接种污泥投加量为UASB反应器有效容积的25%左右:接种污泥来自上海市某生活污水处理厂二沉池的剩余污泥,ρ(MLVSS)=5350mg/L。沉降性能良好。
②第一周将UASB反应器的有机负荷(以CODcr计)控制在0.5kg/(m3.d),以后每隔7d增加一次有机负荷,即有机负荷为1,2,4,7,10kg/(m3.d)。
③通过调节回流水量而控制整个启动期间液体上升流速(也即表面水力负荷)在3.0m周左右。
④考虑到高污泥停留时间是厌氧反应器高效运行的保证,本启动期间并未进行排泥,从而保持高污泥浓度和高污泥停留时间。
⑤由于厌氧细菌在30-40℃活性较高,而实际工程加温费用较为昂贵,故水温选夏季室内水温25-30℃进行启动实验。
⑥垃圾渗滤液来自上海市老港城市生活垃圾填埋场调节池渗滤液原水,本实验在启动阶段对此原水进行了稀释,使产(CODcr)-2500mg/L,p(NH3-N)≈200mg/L,ρ(TP)≈3.5mg/L,在工程中可以通过出水回流来稀释较高浓度的渗滤液。
2
结果与讨论
2.1
选择压与污泥颗粒化
已有的研究表明,当温度等外界条件一定时,对UASB反应区内的颗粒污泥的形成影响最大的是基质的种类、浓度以及液体上升流速(也即表面水力负荷)和表面产气负荷(合称选择压)。由Hickey[2],Letting
G.[3],Driessen[4]等人的研究表明基质的质量浓度(CODcr)在4000mg/L以下为宜。同时在Riitta[5]等人的研究中认为液体上升流速在
2.5-3.0m/d(甚至0.72-0.96
m/d[6])之间时,最有利于UASB反应器内污泥的颗粒化。鉴于以上原因,本实验的液体上升流速控制在3.0±0.2m/d,较国内的报道(一般为10m/d以上)要低得多。图1反映了反应区内污泥平均粒径与选择压(以液体上升流速与表面产气负荷之和计)随时间的变化。由图1可见,在表面产气负荷快速增长期(第30天至第60天)污泥粒径增长迅速,平均增长了1.0mm,不仅充分说明了选择压对于污泥平均粒径有显著的影响,而且还从另一侧面证明了充气搅拌确实可以加快污泥颗粒化进程[7]。
