生物组合工艺处理垃圾渗滤液的研究进展

阐述了垃圾渗滤液的来源和特点,以及垃圾渗滤液的现有处理方法,从第二代厌氧反应器-好氧反应器组合、第三代厌氧反应器-好氧反应器组合、厌氧生物膜法-好氧组合、其他生物组合4个方面综述了生物组合工艺处理垃圾渗滤液的最新研究进展,并针对各类生物组合工艺的优缺点提出了一些建议和展望.     

单级UASB-A／O组合工艺处理实际垃圾渗滤液

采用单级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮渗滤液,在获得稳定有机物和氮同步去除的前提下,重点考察了通过控制游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)快速实现A/O工艺短程硝化的可行性,同时分析了短程硝化影响因素.试验结果表明:在单级UASB反应器内发生高效的反硝化现象,实现了有机物和氮的同步深度去除,系统对COD和NH4+-N的去除率均在90%以上.室温条件下基于高FA和FNA对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的协同抑制,A/O反应器内实现并维持了稳定的短程硝化,NO2--N累积率维持在89%～99%.抑制机理分析认为,FA对亚硝酸盐氧化还原酶或对起传递电子、移动质子作用的酶产生抑制.液相基质FNA通过主动扩散作用进入细胞膜,改变胞内pH值,从而影响了氧化磷酸化合成ATP所需的质子力.     

盐度负荷冲击对晚期垃圾渗滤液自养脱氮的影响

采用短程硝化与厌氧氨氧化组合的自养脱氮系统处理实际晚期垃圾渗滤液,重点考察了盐度对该系统的综合影响。结果表明,系统在盐度为10~20 g/L范围内具有较强的抗盐度冲击能力,当盐度升高至35 g/L时,NH3-N和TN去除率分别下降到84.3%和77.7%,而COD的去除率依然能够维持在63.0%。与DO相比采用pH值为模糊控制参数具有更高的抗盐度负荷冲击能力。由于盐度与游离氨的同步选择性抑制作用,亚硝酸盐积累率呈小幅度提升。定量聚合酶链式反应检测分析表明,较高盐度使得厌氧氨氧化菌群的绝对量和所占的比例均出现了显著下降,高盐度条件下反硝化菌更具竞争优势。     

盐度对垃圾渗滤液亚硝酸型反硝化动力学特性的影响

为了考察在盐度影响下亚硝酸型反硝化动力学特性,采用长期处理垃圾渗滤液的SBR反应器内具有良好短程生物脱氮特性的活性污泥进行亚硝酸型反硝化批次试验,通过函数拟合确立动力学方程及动力学参数,研究结果表明:盐度的突升或突降都会使比反硝化速率减慢,并且影响程度随初始ρ(NO-2-N)的增加而增大,在盐度为10 g/L,初始ρ(NO-2-N)为100 mg/L时,比反硝化速率(以N计)达最大值16.28 mg/(gVSS·h).活性污泥系统中微生物的比反硝化特性在各盐度下均符合Andrews模型,且盐度的升高和降低会使系统的最大比反硝化速率μmax和半饱和常数Ks下降,抑制常数Ki上升.在10 g/L盐度下,μmax(以NO-2-N计)=22.57 mg/(gVSS·h),Ks=20.71 mg/L,Ki,min=613.32 mg/L.     

回流比对短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液自养脱氮的影响

采用"连续流短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺"处理低碳氮比高氨氮浓度的晚期垃圾渗滤液.主要考察了在不同外回流比(100%~600%)的条件下,A/O反应器中氨氮转化率以及亚硝酸盐积累率的变化,游离氨(free ammonia,FA)与游离亚硝酸(free nitrite acid,FNA)的平均质量浓度变化;UASB反应器的厌氧氨氧化活性及其在相同高度(10 cm)处的粒径变化情况.试验结果表明,当回流比维持在300%时,A/O反应器中的亚硝酸盐氧化细菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)被FA和FNA联合抑制,进而达到了较好的短程硝化效果,A/O反应器中氨氮转化率、亚硝酸盐积累率分别达到93.5%、95.6%以上,UASB厌氧氨氧化反应器污泥持留性与活性均达到较高的水平,总氮去除负荷达到1.04 kg/(m~3·d)以上.定量PCR结果表明,厌氧氨氧化菌占全菌的比例达到了试验期间的最大值3.78%.     

晚期渗滤液短程生物脱氮的实现

在SBR反应器中利用游离氨(free ammonia, FA)、游离亚硝酸(free nitrous acid, FNA)对NOB(nitrite oxidizing bacteria, NOB)选择性抑制并耦合实时控制策略处理晚期垃圾渗滤液,成功实现持久稳定的短程生物脱氮,并研究了不同碳氮比及初始pH值对短程生物脱氮的影响。结果表明：通过FA和FNA对NOB的选择性抑制,在线检测反应中pH、DO和ORP数值,利用出现的“氨谷”、“ORP平台”“亚硝酸盐膝”等特征点作为运行操作控制时间点,准确得知反应进程,及时开始下一步操作,获得稳定短程生物脱氮。进水NH4 +-N浓度为108~177.3 mg/L(平均值为138.7 mg/L)时,亚硝积累率一直稳定达90%左右,乙酸钠为碳源时最佳C、N质量比为3,相对于混合液悬浮固体浓度的反硝化速率的平均值达到19.8 mg·g -1·h -1 NOx --N,出水NH4 +-N、NO2 --N、NO3 --N、TN分别小于6、2、1和30 mg/L;初始pH值为8.5时,反硝化速率最大,pH介于7.5~8.5间,反硝化速率差异小于7.3%.     

厌氧-好氧组合工艺处理垃圾渗滤液短程硝化的二次启动

采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液,对反应器二次启动的方法和影响因素进行了分析与考察。试验结果表明,通过逐步提高两级UASB的有机负荷,并创造有利于厌氧消化的温度、pH、碱度和VFA等条件,在较短的时间内使得两级UASB内颗粒污泥的SS、VSS、VSS/SS、沉降速率和平均粒径呈阶段性增加,生物活性得到迅速恢复;以FA为主要控制因素,创造适宜的温度、pH、碱度和DO等其它条件,并辅以过程控制,使得A/O系统中的NO2--N累积率从启动初期的19.4%上升到90%的短程硝化并得以稳定维持。兼顾两类生化系统使其达到相互协调而且优势互补的状态,6周内即完成反应器的启动,在平均进水NH4+-N、TN质量浓度和COD分别为2 315、2 422、12 800 mg.L-1的条件下,去除率分别可达99%、87%、92%,能同时实现有机物和氮的高效深度去除。     

基于A~3O工艺的工业混合污水处理达标技改研究

采用A~3O工艺和A~3O-絮凝沉淀工艺处理工业混合污水,探讨达标排放的可行性。试验结果表明,接种原污水厂种泥的A~3O工艺试验出水与污水厂CASS工艺实际运行情况相同,出水CODCr浓度均不达标,对NH_3-N无降解能力;接种生活污水厂种泥的A~3O工艺出水CODCr浓度不达标,但NH_3-N最终可稳定达标,置换同样种泥的污水厂CASS工艺,出水CODCr浓度不达标,NH_3-N先降低后升高直至无降解能力。A~3O-絮凝沉淀深度处理试验结果显示,出水NH_3-N、TP浓度可以达标,CODCr的平均去除率为86.2%;SMP分析显示絮凝沉淀后多糖浓度降为0,腐植酸去除率为52%。对A~3O进出水及絮凝沉淀出水相对分子质量检测,发现集中在103~104范围内的物质均占60%左右,且不能有效去除,絮凝后出水CODCr的平均质量浓度为41.6 mg/L,平均去除率为44.2%。     

晚期垃圾渗滤液两级UASB-A/O-SBR工艺短程深度脱氮

采用"两级上流式厌氧污泥床(UASB)-缺氧/好氧(A/O)-序批式反应器(SBR)工艺"对城市生活晚期垃圾渗滤液进行了深度处理.运行模式如下:首先在一级UASB(UASB1)中反硝化,UASBI出水中的亚硝态氮和硝态氮利用残余COD在二级UASB(UASB2)中被进一步去除,在A/O反应器中利用残余COD进行反硝化以及将NH4+-N硝化,在SBR中去除硝化产生的亚硝态氮、硝态氮.试验中首先采用原渗滤液进入处理系统(20d),然后采用原渗滤液与生活污水1∶1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d),最后采用原渗滤液与A/O反应器出水1:1混合进入系统实现和维持稳定的短程硝化(60d).140d的试验结果表明:原渗滤液的总氮浓度为2 300 mg·L-1,氨氮浓度在2 000mg·L-1左右时,通过将原渗滤液与生活污水或A/O反应器出水1:1混合,可以在A/O反应器中实现稳定的短程硝化,其中亚硝态氮积累率为70%～88%.后续的SBR工艺,可彻底去除产生的亚硝态氮和硝态氮.最终出水的氨氮浓度不到2 mg·L-1,总氮浓度为18～20mg·L-1,系统氨氮和总氮去除率分别为99.7%和98%.     

盐度对垃圾渗滤液短程脱氮性能及其N2O产量的影响

采用两级UASB-A/O工艺处理垃圾渗滤液,以A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥进行批次试验,围绕活性污泥短程脱氮,考察了NaCl盐度冲击对不同菌群比好氧呼吸速率(SOUR)、氨氧化速率、亚硝积累率以及pH变化规律的影响,并重点研究了盐度冲击对亚硝酸型反硝化过程中N₂O产量的影响。结果表明:当盐度升高时,盐度对各菌群的抑制强度依次为亚硝酸盐氧化菌(NOB)>氨氧化菌(AOB)>碳氧化菌,而在应对盐度突降方面,碳氧化菌和NOB对盐度的适应性稍强于AOB;各盐度下的氨氧化速率整体表现为随着盐度的增高而逐渐降低,但氨氧化速率的降低幅度有较大的差异;在初始游离氨相同的前提下,亚硝积累率随着盐度的不断增加呈现小幅上升,从5 g·L^-1盐度下的93.1%上升到35 g·L^-1盐度下的98.6%;pH曲线可以作为实时控制的关键参数用以指示盐度冲击下短程硝化反硝化的结束;盐度的突变会使得亚硝酸型反硝化过程中N₂O峰值出现时间延后并且浓度增加。