城市垃圾焚燒廠垃圾儲坑滲濾液生物處理技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，城市生活垃圾(MSW)快速增長，對生態(tài)環(huán)境的壓力日益加劇，MSW的減量化、資源化和安全處置成為現(xiàn)代城市發(fā)展的熱點環(huán)境問題。垃圾焚燒技術(shù)是實現(xiàn)MSW減量化的重要手段，但MSW在城市垃圾焚燒廠(MSWIP)的處理過程中存在滲濾液的二次污染問題，該滲濾液具有機污染濃度高、毒性大和可生化性好的特點，是典型的高濃度有機廢水。受國家高新技術(shù)開發(fā)基金的資助，以溫州臨江垃圾焚燒廠的垃圾儲坑滲濾液為研究對象，采用新型序批式U

2、ASB一無污泥持留序批式反應(yīng)器(WSBR)，工藝，進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化、MSWIP垃圾滲濾液降解機理分析、混合菌種動力學(xué)研究和反應(yīng)器理論模型建立等多方面的研究。 基于生物篩選理論和反應(yīng)工程學(xué)原理，提出了無污泥持留序批式反應(yīng)器的構(gòu)想，結(jié)合序批式UASB組成MSWIP垃圾滲濾液的生物處理工藝，運行結(jié)果表明：該工藝TOC、BMP、BODs、COD的去除率分別為98．0﹪、98．8﹪、99．2﹪和97．3﹪；對TN和TP的去除率分別93.

3、5﹪和73.6﹪；對SS和總殘渣的去除率分別為98．2﹪和97．7﹪，工藝出水中金屬濃度低于國家污水綜合一級排放標(biāo)準(zhǔn)。序批式UASB具有良好的脫碳效能，在HRT=8d、序批周期8h的條件下，平均容積COD負(fù)荷為5．61kgCOD／(m3.d)，平均容積產(chǎn)氣率2.75L／(L·d)，平均COD去除率為90．1﹪。WSBR能穩(wěn)定實現(xiàn)節(jié)能型脫氮，在溫度30℃、HRT=4d，曝氣比率0．33、序批周期12h的條件下，氨氮、總氮和COD去除率分別

4、為97．7﹪、91.2﹪和70．2﹪；平均氨、總氮和COD容積負(fù)荷分別為0．26kgN／(m3.d)、0．29kgN／(m3.d)和1.42kgCOD／(m3.d)；脫氮70﹪以上由短程硝化反硝化貢獻(xiàn)，50．7﹪的COD通過反硝化過程去除。 針對MSWIP垃圾滲濾液降解機理研究空白的現(xiàn)狀，結(jié)合常規(guī)分析、分子量分布和GC-MS分析，研究了MSWIP垃圾滲濾液的生物降解機理，結(jié)果表明：有機碳降解在厭氧中處于優(yōu)先順序，在WSBR內(nèi)則落

5、后于其它還原性物質(zhì)；MSWIP垃圾滲濾液在生物處理過程中存在受限步速，Mw為2.14×104g／mol和Mw為236g／mol的有機物降解是MSWIP垃圾滲濾液厭氧降解的第一和第二受限步速：Mw為1623g／mol的有機物降解是WSBR中受限步速。生物處理過程中MSWIP垃圾滲濾液的可生化性下降、可物理分離性上升、難降解COD比率上升。小分子有機物優(yōu)于大分子有機物被去除，因而各工段檢出的小分子有機物種類基本不重合。MSWIP垃圾滲濾液中

6、丁酸、戊酸和已酸分別占小分子有機物總量的36.79﹪、23.78﹪和22.36﹪；其厭氧產(chǎn)物以酮和醇類為主；而WSBR出水中烯烷烴和酸類分別占小分子有機物總量的34.5﹪和15．1﹪，氧化比較完全。 利用序批式UASB和WSBR內(nèi)混合菌種，結(jié)合純菌種動力學(xué)的實驗方法，研究了MSWIP垃圾滲濾液的厭氧降解動力學(xué)特性和WSBR內(nèi)混合菌種的脫氮動力學(xué)特性，并創(chuàng)立Guassamp公式變形式用于擬合溫度與動力學(xué)常數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明：MSW

7、lP滲濾液厭氧降解的最佳溫度33.5℃、最適溫度區(qū)間30．3～36.7℃；最佳pH為7．26；Ureax,an為3.06gCOD／(gVSS·d)。MSWIP垃圾滲濾液在厭氧降解過程中富集的優(yōu)勢菌種為索氏產(chǎn)甲烷絲菌，混合菌種對MSWIP垃圾滲濾液的平均厭氧降解活化能為15．46kJ／mol。WSBR內(nèi)混合菌群的產(chǎn)率系數(shù)為0．3677gVSS／(gTN．d)；反硝化菌和亞硝酸菌分別占總菌落質(zhì)量分?jǐn)?shù)的42.4﹪和40．7﹪；混合菌群在36.

8、9℃時反硝化活性最大，Umax,d。為218．6mgN02-N／(gVSS'h)，Ki．(HN02)為42.5～140．6uga．。混合菌群在32.6℃時氮氧化活性最大，Urea,am為254.9mgNH4-N／(gVSS·h)，Ks,(NH3)小于2.70mg/L；Ki，(NH3)為15～70mg/L。Guassamp公式變形式對溫度與動力學(xué)常數(shù)的關(guān)系擬合程度優(yōu)于Armius方程。 結(jié)合由WSBR中SRT=HRT這一特點形成的

9、邊界特征和反應(yīng)器內(nèi)混合菌群動力學(xué)研究結(jié)果，建立了WSBR反應(yīng)器模型。該模型從理論上證明了無污泥持留、間歇曝氣和周期進(jìn)出水的運行方式能使WSBR反應(yīng)器產(chǎn)生好氧菌篩選因子μae和厭氧菌篩選因子μan，模型中反應(yīng)器出水的氨氮濃度、亞硝氮濃度、氨氧化菌數(shù)量、反硝化菌數(shù)量均為稀釋率D、反應(yīng)周期T和曝氣比率0的函數(shù)，并受氨氧化菌、反硝化菌最大比生長速率和半速率常數(shù)的影響。模型極限分析表明：SHARON反應(yīng)器是WSBR反應(yīng)器在反應(yīng)周期為零條件下的一種