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)電技術可以實現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生于垃圾焚燒前的堆酵過程,具有成分復雜、有機污染物和氨氮濃度高、毒性大、可生化性好等特點,是目前廢水處理領域中的熱點和難點。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,在比較不同工藝運行效能的基礎上,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反應器對城市生活垃圾焚燒廠滲瀝液的處理效果。實驗結果表明,EGSB反應器具有更高的處理效率,更適用于滲瀝液的處理。當滲瀝液COD為72000mg/L左右時,UASB反應器的最大有機容積負荷(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90.3%,且呈酸性的滲瀝液可以不經pH調節(jié)直接進入反應器。EGSB反應器在OLR≤18.2kgCOD/(m3·d)的條件下穩(wěn)定運行時,去除的COD中有85.7%轉化成了甲烷,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抑制動力學進行了模擬,擬合結果表明,最大比基質反應速率qmax為3.45gCOD/(gVSS·d),半飽和常數Ks和基質抑制系數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,且經厭氧生物處理后氨氮濃度升高,必須進行脫氮處理。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,結果表明:當回

5、流比為300%,總停留時間為3.75d,進水氨氮濃度為850mg/L左右,好氧MBBR中溶解氧大于3mg/L時,NH4+-N和TN去除率分別達到84.1%和69.8%。當進水氨氮濃度增加至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行處理。結果表明:在進水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的去除率仍達到80%、99%和81%左右,但COD濃度過高會導致系統(tǒng)硝化效果變差,應小于8000mg/L。與此同時,還發(fā)現二級好氧MBBR和MBR中的亞硝酸鹽積累率分別達到90%和80%左右。最大可能計數法測定結果表明,這兩個反應器中亞硝酸菌的數量遠多于硝酸菌的數量。在較高的pH條件下,反應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現和維持的主要原因。以Haldane模型擬合得出反硝化的最大比基質反應速率qmax為2062mgNO2--N/(gVSS·d),半飽和常數Ks和基質抑制系數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反應速率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Ks分別為57.9mg/L、82.3mg/L和148.9mg/L,基質抑制系數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行穩(wěn)定,COD、BOD5、NH4+-N、TN和TP的總去除率分別達到98.4%、99.7%、98.9%,81.8%和91.8%。EGSB對有機污染物的去除起主要貢獻,去除

9、的COD占總去除量的91.5%,去除的BOD5占總去除量的95.6%。NH4+-N和TN的去除主要發(fā)生在缺氧/兩級好氧MBBR-MBR單元,占各自總去除量的100%和84.3%。實驗結果還表明,滲瀝液經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)間的溶解性有機物都有很好的處理效果,>100kDa、50k～100kDa、10k～50kDa、4k～10kDa和<4kDa的有機物去除率分別達100%、100%、96.88%、98.90%