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UASB反应器处理垃圾渗滤液的快速启动方法

发布者: zhangw | 发布时间: 2012-12-20 17:30| 查看数: 10354| 评论数: 30|帖子模式

摘要:研究了UASB反应器处理生活垃圾渗滤液时快速启动的条件,结果表明:在夏季的室内水温(2530),采用未经驯化的城市生活污水厂(传统活性污泥法)的剩余污泥接种,经逐步培养法,通过控制较低的液体上升流速(3.0 m/d),可以在50 d的时间里完成UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动,使其有机负荷(CODCr)达到10kg/(m3·d),CODCr的去除率高达70?上(较常规启动少用14个月的时间),进而在90 d里完成污泥的颗粒化。


1 实验方法


11 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。
  12 实验步骤及条件
    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,ρMLVSS)=5350mg/L。沉降性能良好。
    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124710kg/m3.d)。
    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。
    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。
    由于厌氧细菌在3040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2530进行启动实验。
    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/LpNH3-N≈200mg/LρTP≈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HickeyLetting G.,Driessen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等人的研究中认为液体上升流速在 2.53.0m/d(甚至072096 m/d)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。



  




2.2 有机负荷
    有机负荷与CODcr去除率随时间的变化情况如图2所示。由图2可见,随着运行时间的增长CODcr去除率总体上是逐步增长的,且每次有机负荷突增后,CODcr去除率有所下降但又会马上回升;同时进水浓度对UASB反应器也有一定的影响,如在第44天时进水CODcr的质量浓度从原来的约2500mg/L升到约 3500mg/L时,CODcr去除率下降到54.9%,但第46大又达到了63.4%,说明UASB反应器抗冲击负荷能力比较强。对于UASB反应器处理垃圾渗滤液而言,只经过50d的启动,有机负荷(以CODcr计)就高达10kg/m3.d),且CODcr去除率高达70%以上,这显然比常规所需的启动时间46个月[4]要短得多。究其原因,是因为在CODcr去除率较低(30%-60%)时,底部进水口的乙酸质量浓度较高(10001500mg/L),充分发挥7以巴氏甲烷八叠球菌为主体的球状颗粒污泥(又称A型颗粒污泥)在乙酸浓度较高时比增殖速度快的生理特性;而常规启动为了避免酸化,常在CODcr去除率达80%-90%后才提高有机负荷,其结果是从一开始即维持体系中较低水平的乙酸浓度,而无法培养起A型颗粒污泥[7]



  




23 出水挥发性脂肪酸VFA与叫值
    出水挥发性脂肪酸VFA在厌氧反应器控制中被认为是最重要的参数,这是因为VFA的去除程度可直接反映甲烷菌的活性,在正常情况下,底物先由酸化菌转化为VFA,而VFA又易被甲烷菌转化为甲烷气体,因此甲烷菌活跃时,出水VFA浓度较低。一般认为出水VFA的质量浓度低于200mg/L时,说明反应器运行良好,反之当VFA的质量浓度高于800mg/L,就有酸化的危险[6]。而对于连续流厌氧工艺,一般认为当pH值在7.07.2时的有机负荷是比较理想的,而只要温度及进水水质不变,出水的pH值主要取决于有机负荷。有机负荷一定时,消化液的pH值很快就趋向某一固定值。已有经验证明:有机负荷低时,pH值较高;反之亦然。由此可知,VFApH值在某种程度上有较为直接的关系,这一点在本启动中也得到了很好的反映,详见图3



  




  大多数研究者认为:pH值的测定较VFA测定方便得多,所以当条件有限时,可以利用VFApH值这种较为直接的关系,通过出水的pH值间接指示出水的VFA质量浓度。由图3可见,只要pH值在7.15以上(本启动进水PH值在7.07.1之间),就可以较好地将VFA的质量浓度控制在400mg/L以下。


2.4 碱度与氨氮(NH3-N)
    厌氧工艺出水的碱度通常是由其中的共轭酸碱对(主要有NH4+/NH3H2CO3/HCO3-HCO3-/CO32-H2S/HS-HS-/S2-HAC/AC-等)决定的。因而厌氧体系的总碱度可粗略地由下式计算:
    总碱度=[HS-]+[HCO3-+2[CO32-+NH3+[Ac-]
    McCarty建议总碱度应维持在20005000mg/L的范围内,如果反应器总碱度小于1000mg/L就会导致pH值的下降,H2S的质量浓度不应高于150mg/LNH3-N的质量浓度不应高于1000mg/L[8]。本启动实验期间,UASB反应器内总碱度平均值约为2100mg/L,而NH3N的质量浓度在180300mg/L变化,运行情况良好。



  
3 结论


  采用城市生活污水厂的剩余污泥接种,在夏季自然水温2530左右时,经逐步培养法,可以在50d的时间里完成UASB反应器处理垃圾渗滤液的启动,使其有机负荷(以CODcr计)高达10kg/m3.d),且CODcr去除率高达70%以上(较常规启动少用14个月的时间),进而在90d里完成污泥的颗粒化。
    可以通过利用A型颗粒污泥在较高的乙酸质量浓度(10001500mg/L)下比增殖速度快的生理特性而达到缩短启动时间的目的。
    UASB反应器处理垃圾渗滤液,较低的液体上升流速(本实验在3.0m/d左右)有利于加速污泥颗粒化进程。
    为了保证厌氧微生物有较高的增殖速度,应保持较高的启动温度(2535)为宜。
    适当的碱度(约2100mg/L)有利于维持UASB反应器内pH值的稳定。



  

最新评论

scbaihong 发表于 2013-12-19 03:59:57
21世纪,什么最重要——我!  
dsvbb 发表于 2014-1-17 03:59:20
挺好啊  
zouzehai 发表于 2014-7-5 23:08:49
先看看怎么样!
陈银山 发表于 2014-11-25 05:42:19
严重支持!
shilang 发表于 2015-1-9 23:06:48
有空一起交流一下
常青树 发表于 2015-6-26 01:27:57
说的真有道理啊!
cyc1111 发表于 2015-9-12 23:36:28
谢谢分享
hx0011yy 发表于 2015-11-5 12:27:14
今天没事来逛逛
longpan 发表于 2016-4-2 07:00:04
说的不错
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