蘆旭飛，杜　　巍，張慶喜，朱加根，王進安，張維君，王成君

（北京環(huán)衛(wèi)工程集團有限公司第二分公司阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場，北京 100029）

UASB在北京阿蘇衛(wèi)填埋場滲瀝液處理中的應(yīng)用

蘆旭飛，杜巍，張慶喜，朱加根，王進安，張維君，王成君

（北京環(huán)衛(wèi)工程集團有限公司第二分公司阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場，北京 100029）

采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）對北京阿蘇衛(wèi)填埋場滲瀝液處理工藝進行改造，并對UASB進行了運行調(diào)試，測定調(diào)試過程中水質(zhì)指標，結(jié)果顯示：厭氧罐內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量均控制在600 mg/L以內(nèi)，水質(zhì)沒有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象；系統(tǒng)穩(wěn)定運行后COD去除率為50%上下，氨氮含量略有下降。

垃圾滲瀝液處理；UASB反應(yīng)器；工藝調(diào)試；COD去除率

1　　北京阿蘇衛(wèi)填埋場滲瀝液處理概況

北京市阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液處理設(shè)施于2008年進行工藝改造，處理規(guī)模達到600 t/d，處理工藝為“厭氧+膜生物反應(yīng)器+納濾+反滲透”。該系統(tǒng)中厭氧處理前端滲瀝液中的泥砂未有效去除，其懸浮物高達17 000 mg/L以上，難以沉淀，導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器內(nèi)泥砂量積累過多，減小了反應(yīng)器有效容積，給厭氧及后續(xù)膜處理工藝運行帶來較大影響［1］。現(xiàn)有厭氧反應(yīng)器采用的填料使用一定時限后必然脫落，并堵塞布水，使反應(yīng)器運行效果逐漸變差，且更換填料周期長、施工危險系數(shù)高、影響處理廠整體運行，并對罐體安全產(chǎn)生不利影響［1］。生化處理環(huán)節(jié)（厭氧+硝化反硝化）產(chǎn)生的污泥未能及時排出系統(tǒng)，導(dǎo)致污泥有效成分少、反應(yīng)效率低，且未設(shè)置污泥濃縮脫水裝置，即便將多余的污泥排出系統(tǒng)，其運輸效率也很低，運輸成本大、處理難度高。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）具有運行穩(wěn)定、能耗低、負荷高、剩余污泥量少、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點，在垃圾滲瀝液處理中的研究和應(yīng)用越來越多［2］。UASB作為流化床反應(yīng)器的一種，污水被引入反應(yīng)器的底部，向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床，從而使垃圾滲瀝液中的有機物氨氮等得到去除。對UASB在處理滲瀝液過程中的啟動特性、穩(wěn)定運行效能以及影響因子均有所研究系統(tǒng)啟動時間、運行負荷、污泥濃度、溫度、堿度和微量元素均對處理效果產(chǎn)生影響［3-5］。

為了提高設(shè)備耐用年限，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性本次設(shè)計采用先進工藝，厭氧罐采用UASB，并對UASB進行了運行調(diào)試，測定調(diào)試過程中水質(zhì)指標。

2　　厭氧工藝設(shè)計

厭氧罐罐體高11 m，直徑12 m，有效容積1 200 m3，設(shè)計容積負荷7.6 kg/（m3·d），設(shè)計進水流量小于300 m3/d，COD小于20 000 mg/L，SS小于4 000 mg/L，設(shè)計出水COD小于8 000 mg/L UASB選用分區(qū)域多點布水方式，布水均勻，不堵塞；增設(shè)三相分離器，使氣液固三相有效分離，截留微生物污泥；增設(shè)排泥排砂系統(tǒng)，將富余的污泥及預(yù)處理未截留的砂粒排出厭氧反應(yīng)器；反應(yīng)器內(nèi)增設(shè)出水堰，采用環(huán)狀出水收集堰，溢流出水，確保多點均勻出水，防止短路發(fā)生；增設(shè)取樣系統(tǒng)，自罐內(nèi)不同高度分別設(shè)取樣管接至罐體外近地面處，可根據(jù)運行需要隨時取到不同高度的水樣供化驗分析，實時了解反應(yīng)器運行狀況及污泥形態(tài)；罐體內(nèi)壁重新防腐，外壁保溫補缺，改造過程中，罐體開孔進出設(shè)備材料，內(nèi)部工程完工后保溫補缺。

厭氧罐罐體組成分為罐體、布水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)等幾個部分。UASB由3個功能區(qū)構(gòu)成，即底部的布水區(qū)、中部的反應(yīng)區(qū)、頂部的分離流出區(qū)，其中反應(yīng)區(qū)為UASB的工作主體。由于上流式厭氧污泥床在反應(yīng)器中集有大量高效顆?；膮捬跷勰?，因而大大提高了COD去除率，高出一般傳統(tǒng)的厭氧消化池2～3倍，減小了后續(xù)處理段的進水負荷，從而降低系統(tǒng)運行成本。

3　UASB工藝調(diào)試

3.1UASB啟動負荷

污泥投加完畢后，罐內(nèi)注入清水，保證罐內(nèi)的溫度處于30～37℃，這樣能夠保證污泥的活性，啟動過程相應(yīng)縮短。本次投加的是好氧污泥，前1～2個月的菌種轉(zhuǎn)化時間內(nèi)，不進水，好氧菌進行厭氧消化，慢慢滋生厭氧菌種。

啟動負荷按照0.3 kg/（m3·d）啟動，進水時，開啟外回流，稀釋進水濃度，否則局部的高污泥負荷會導(dǎo)致與廢水長時間接觸的污泥的死亡或者酸化，回流量調(diào)至40 m3/h，上升流速為0.4 m/h。在這個過程中慢慢給罐體升溫，升溫過程緩慢進行，每天均勻提升3℃，盡快將罐內(nèi)溫度提升到33～37℃，并保持這個溫度。

維持上述狀態(tài)，做好水質(zhì)監(jiān)測工作。主要檢測進出水COD、氨氮、水溫、pH和揮發(fā)性脂肪酸（VFA）。充分正確掌握運行狀態(tài)，當(dāng)出水水質(zhì)穩(wěn)定并且COD去除率在65%以上時，進入下一階段。

3.2UASB的負荷提升

3.2.1調(diào)試初期的負荷提升

維持罐內(nèi)的溫度及pH的穩(wěn)定，循環(huán)水量不變，負荷提高0.3 kg/（m3·d），調(diào)節(jié)池COD約8 000 mg/L，將進水量提升到120 m3/d左右，其他條件不變。

每次提升負荷后，UASB出水都會有COD和VFA的升高現(xiàn)象，有時候會出現(xiàn)COD及VFA升高再降低的情況，當(dāng)COD及VFA穩(wěn)定后具備再次提升負荷的條件后，進行下一次負荷的提升，每次提升幅度仍為0.3 kg/（m3·d）。

3.2.2調(diào)試后期的負荷提升

當(dāng)容積負荷到3～4 kg/（m3·d）時，每次增大一些提升幅度。當(dāng)上次提升負荷后，具備再次提升負荷條件后，進行負荷的再次提升，每次提升0.5 kg/（m3·d）。

如果提升負荷后出現(xiàn)COD及VFA大幅度升高且居高不下的情況，說明反應(yīng)器的緩沖能力還不具備大幅度提升的條件，馬上將負荷恢復(fù)到提升前的水平并穩(wěn)定運行，直到出水COD及VFA達到提升前的水平并具備提升條件后，以0.3kg/（m3·d）的幅度進行提升。

直到反應(yīng)器容積負荷達到設(shè)計水平，穩(wěn)定運行，調(diào)試成功。期間水質(zhì)檢測控制同上述指標。

4　　運行效果

4.1厭氧罐VFA控制

VFA是厭氧罐調(diào)試過程中一個重要的檢測指標，能夠直接反映厭氧罐內(nèi)厭氧菌種的酸化情況，進而反映菌種的生存狀況。良好的出水需要控制VFA在600mg/L以內(nèi)。厭氧罐VFA控制效果見圖1。

圖1　　厭氧罐揮發(fā)性脂肪酸含量變化

由圖1可知，厭氧罐內(nèi)VFA總體呈波動狀態(tài)，隨著時間的增加，VFA值呈降低趨勢，數(shù)值均處于控制標準線以下，調(diào)試后期VFA下降到200 mg/L左右，表明厭氧菌種生存環(huán)境良好，未出現(xiàn)菌種酸化現(xiàn)象。調(diào)試過程中的菌種均在調(diào)控范圍內(nèi)，菌種培養(yǎng)良好，為厭氧去除有機污染物提供了先決條件。

4.2UASB運行處理效能

UASB進水量控制在250 m3/d左右，對反應(yīng)器出水水質(zhì)進行了檢測分析，出水COD和氨氮變化曲線如圖2和圖3所示。

圖2　　厭氧罐工藝調(diào)試過程中進出水COD變化

圖3　　厭氧罐氨氮濃度變化

進水COD低有利于UASB的啟動。初始進水濃度低一方面降低了反應(yīng)的負荷，另一方面避免了有毒物質(zhì)的積累，有利于污泥的生長和結(jié)團。本次調(diào)試過程，UASB進水COD負荷從5 415 mg/L左右逐漸增加到11 267 mg/L。由圖2可知，隨著進水COD負荷的增加，厭氧罐出水COD也逐漸增加，COD去除率略有波動，調(diào)試前期基本維持在65%左右。隨著進水COD負荷的進一步增加，COD去除率有所下降，調(diào)試后期去除率基本維持在50%上下，并能持續(xù)穩(wěn)定運行。這說明厭氧微生物對環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，進水COD的提高，增加了微生物自身承受能力，COD去除效果產(chǎn)生波動。然而進水COD負荷高，達到生物的承載能力時，生物調(diào)節(jié)作用降低，COD去除率隨之降低。

由圖3可以看出，厭氧罐進水NH3—N穩(wěn)定在2 700～3300mg/L，UASB調(diào)試前期出水NH3—N濃度隨著時間的增加逐漸上升，后期進出水NH3—N濃度保持穩(wěn)定，數(shù)值比較接近，甚至出水NH3—N濃度超過進水NH3—N濃度。主要是因為在厭氧條件下，在微生物作用下，垃圾滲瀝液中一些復(fù)雜的大分子有機物質(zhì)被分解成簡單的小分子物質(zhì)，在分解過程中，大分子物質(zhì)中的氮素以NH3—N的形式釋放出來，增加了水中NH3—N含量。

5　　結(jié)論

本次設(shè)計改造中厭氧罐采用UASB，并對UASB進行負荷啟動和負荷提升調(diào)試。研究表明低進水COD負荷有利于UASB系統(tǒng)的啟動，調(diào)試前期COD去除率在65%左右，調(diào)試后期COD去除率穩(wěn)定在50%上下。UASB反應(yīng)器進水COD為11 000 mg/L時，通過厭氧處理可以去除垃圾滲瀝液中1/2的COD負荷，且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠滿足一般滲瀝液厭氧處理要求。

［1］ 王進安，劉學(xué)建，杜巍，等.北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液處理［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2006，14（3）：15-17.

［2］ 班沖，宋豐明，許琳科，等.UASB處理垃圾滲瀝液系統(tǒng)的運行效能及影響因子［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（6）：354-356.

［3］ 劉子旭，孫立平，李友玉，等.UASB啟動及不同濃度垃圾滲瀝液的處理效果［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2013，7（5）：1621-1626.

［4］ 程五良，陳煜南，李曉雁，等.UASB反應(yīng)器處理垃圾滲瀝液的啟動和運行效果研究［J］.中國給水排水，2010，26（23）：12-16.

［5］ 熊忠.上流式厭氧污泥床處理垃圾滲瀝液的研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2003.

Application of UASB Reactor in Leachate Treatment of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site

Lu Xufei，Du Wei，Zhang Qingxi，Zhu Jiagen，Wang Jin’an，Zhang Weijun，Wang Chengjun
（Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，The Second Branch Company，Beijing Environment Sanitation Engineering Group Co. Ltd.，Beijing100029）

The UASB reactor was used to reconstruct leachate treatment project of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，and the commissioning with the UASB reactor was executed.Water quality indicators were determinated in the debugging process，and the results showed that the VFA content in the anaerobic tank was controlled within 600 mg/L，which indicated that the water quality did not appear the acidified phenomenon.The COD removal efficiency dropped by 50%approximately and ammonia concentration showed a slight decline when operation stability in anaerobic system.

waste leachate treatment；UASB reactor；debugging process；COD removal

X703

B

1005-8206（2016）01-0017-03

蘆旭飛（1983—），工程師，主要從事于固體廢物處理和管理的研究。

E-mail：map_10@163.com。

2015-02-26