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卫生填埋是目前国内外垃圾处理的主要方法,在垃圾填埋过程中产生的渗滤液成分复杂、水质水量波动大,有毒有害物质含量高,氨氮含量高,C/N失调。垃圾渗滤液的控制和治理已成为当前环保领域内的一项重大研究课题。
膜生物反应器(MBR)是废水生物处理技术和膜分离技术有机结合的一项新工艺。其污泥浓度高,污泥龄长,容积负荷大而污泥负荷低,污泥产率低。由于膜分离而使SRT和HRT完全分离,对有机污染物去除效果好,因此得到日益广泛的关注。
本文开展了好氧MBR处理垃圾渗滤液的中试研究,通过考察不同水力停留时间、有机负荷、溶解氧、pH值等因素对处理效果的影响,确定了最佳工艺参数;研究了MBR对COD、NH+4-N的去除效果与机制;探讨了反应器污泥特性;分析了膜污染状况。现场的中试研究表明出水满足垃圾渗滤液的三级排放限值(GB16889-1997),具体如下:
MBR对COD的去除效果很好。当进水COD,NH+4-N浓度分别为3600~9700mg/L,200~620mg/L,最佳HRT为2d,最佳容积负荷、污泥负荷、DO、pH、SRT分别为1.7kgCOD/m3·d,小于0.23kgCOD/kgMLSS·d,2~4mg/L,7~8.5,293d,在此条件下,COD的平均去除率为89.8%,上清液COD的平均去除率为85.3%,膜对COD的去除有强化作用,经过膜过滤后,出水水质较稳定,反应器抗冲击负荷能力强。系统对BOD5的去除效果理想,接近100%。
MBR对NH4+-N的平均去除率为61.7%,但去除效果存在波动。机理分析表明:垃圾渗滤液中氨氮浓度过高,C/N失调,造成碳源不足;污泥浓度的过高导致供氧不足,影响硝化进程MBR连续运行,在其中不能形成稳定的硝化-反硝化过程,导致脱氮能力不强;反硝化反应最适宜的pH值范围是6.5~7.5,而系统的pH值多在8左右,也会造成NO3-的积累,降低反硝化效果。
MBR设备内污泥状态良好,MLSS介于10000~14000mg/L之间,MLVSS/MLSS的平均值为72.63%,SV30%始终很高,但SVI值大多介于70~100之间,体现出良好的污泥凝聚、沉淀性能。SRT为293d,产生的剩余污泥量很少,仅为1233L。
结合物料平衡中的非稳态公式以及以反应器内的污泥增量平衡为依据的微生物增殖公式进行计算,得到了较为理想的Yg:0.6805kgVSS/kgCOD,Y。bs:0.0261kgVSS/kgCOD,Kd:0.0855d-1。
本试验中,连续曝气造成污泥细碎;Ca2+、Mg2+含量高,是造成膜污染的主要原因。进行化学清洗后,膜通量恢复到最初的50%。
经济比较表明,采用MBR工艺的垃圾渗滤液吨水处理成本约为6.09元,较原工艺下降55%,每年可为该厂节省56万元。