一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于垃圾滲濾液厭氧處理領域，涉及一種調(diào)節(jié)垃圾滲濾液進水污染物協(xié)同濃度提高厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法。
【背景技術】
[0002]垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，其性質(zhì)取決于垃圾成分、粒徑、壓實程度和填埋時間等因素?？v觀國內(nèi)外垃圾滲濾液處理的現(xiàn)狀，處理方法主要有生物法和物化法。其中生物法由于運行費用低，產(chǎn)物不易造成二次污染，可作為能源回收等優(yōu)點被廣泛采用。
[0003]生物法處理垃圾滲濾液主要包括厭氧生物處理、好氧生物處理、厭氧好氧相結合的生物處理等。厭氧生物法主要針對化學組分中的有機物和無機離子。由于垃圾滲濾液中有機物含量高，其中多數(shù)為生物可利用物質(zhì)，采用厭氧法既能有效降解有機物，又可以承受較大的沖擊負荷。厭氧生物處理最主要的特點是能耗低，產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營養(yǎng)物質(zhì)也較少。因此厭氧生物處理常常被應用于垃圾滲濾液的預處理階段。厭氧生物處理方法多種多樣，包括了上流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧生物濾池(AF)、膨脹顆粒污泥床(EGSB)和IC反應器等。其中，UASB因其負荷高、占地少、成本低、剩余污泥量少的優(yōu)勢，在我國厭氧處理垃圾滲濾液中占了很大比重。
[0004]高效穩(wěn)定的、活性較好的厭氧顆粒污泥是UASB反應器的核心，但是由于垃圾滲濾液成分復雜，NH/-N較高，C、N、S的比例失調(diào)，在處理垃圾滲濾液的過程中，往往出現(xiàn)厭氧顆粒污泥活性較差，容易導致反應器崩潰的現(xiàn)象。因此，改善厭氧處理的條件，增強厭氧顆粒污泥的穩(wěn)定性，從而保證反應器的穩(wěn)定運行是有重要意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種增強厭氧顆粒污泥的穩(wěn)定性、保證厭氧反應器的穩(wěn)定運行、提高厭氧處理效率的提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法。
[0006]本發(fā)明采用如下技術方案解決上述技術問題:
[0007]一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，采用響應面法向垃圾滲濾液中投加葡萄糖、NH4Cl和Na2SO4,調(diào)節(jié)COD、NH4+-N和S042_的協(xié)同濃度。
[0008]所述COD濃度調(diào)節(jié)為5000?7000mg/L。
[0009]所述NH4+-N濃度調(diào)節(jié)為50?1000mg/L。
[0010]所述SO廣濃度調(diào)節(jié)為1000?3000mg/L。
[0011]所述投加葡萄糖、NH4Cl和Na2SO4的投加時機為在厭氧處理前的垃圾滲濾液進水中投加。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0013]本發(fā)明充分利用了 C0D、NH4+-N和S042_既是垃圾滲濾液中的污染物，又是厭氧微生物生長繁殖必不可少的碳源、氮源和硫源的特點，在厭氧處理前，改變cod、nh4+-n和SO42It度，對反應器內(nèi)的厭氧顆粒污泥的影響作用有:(1)降低垃圾滲濾液中的其他抑制因素對厭氧顆粒污泥活性的影響；(2)使顆粒污泥具有高傳質(zhì)效率和不易破碎的特性；(3)提高顆粒污泥的沉降性能。從而增強厭氧顆粒污泥的穩(wěn)定性，保證厭氧反應器的穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施例1模擬處理實驗裝置的結構示意圖；
[0015]圖1中，I是反應瓶，2是集氣瓶，3是量筒，4是恒溫水浴箱；
[0016]圖2是是本發(fā)明實施例2升流式反應器的結構示意圖
[0017]圖2中，I是進水槽，2是婦動泵，3是布水裝置，4是污泥取樣口，5是二相分尚器，6是水封瓶，7是集氣室，8是氣體吸收瓶，9是出水收集槽，10是恒溫水浴箱。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0019]實施例1:
[0020]使用本發(fā)明方法進行垃圾滲濾液模擬處理實驗，如圖1所示，反應瓶I和集氣瓶2均采用500mL的帶膠塞玻璃血清瓶，厭氧反應所產(chǎn)生的甲烷通過導氣管進入到裝有質(zhì)量濃度為3 %的NaOH溶液的集氣瓶2中，則會置換出相同體積的液體，通過量筒3測量從集氣瓶2流出的液體體積即為產(chǎn)生的甲烷量。
[0021]根據(jù)響應面分析法Box-Behnken Design的原理設計實驗用進水污染物濃度組合，其中:C0D 1000mg/L、3500mg/L、6000mg/L ；NH4+-N 100mg/L、2050mg/L、4000mg/L ；SO42 100mg/L、1550mg/L、3000mg/L。
[0022]模擬廢水的配制:利用葡萄糖、NH4Cl和Na2SO4配制C0D、NH4+_N和S042_的濃度分別為6000mg/L、920mg/L和2820mg/L的模擬廢水。模擬廢水中，0.9g葡萄糖相當于Ig C0D,3.29g NH4Cl 相當于 Ig NH4+-N，1.48g Na2SO4相當于 Ig SO42'
[0023]實驗用垃圾滲濾液制備:利用葡萄糖、NH4Cl, Na2SO4將原液COD、NH 4+_N和S042_的濃度分別調(diào)至 6000mg/L、920mg/L 和 2820mg/L。
[0024]模擬廢水和實驗用垃圾滲濾液中均添加營養(yǎng)母液和微量元素母液各lmL/L。營養(yǎng)母液和微量元素母液配制如下:
[0025]營養(yǎng)母液的配方:NH4Cl170g/L ；KH2P04 37g/L ;CaCl2.2H20 8g/L ;MgS04.4H209g/Lo
[0026]微量元素母液的配方:
[0027]FeCl3.4H20 2000mg/L ；CoCl2.6H20 2000mg/L ；MnCl2.4H20 500mg/L ；CuCl2.2H2030mg/L ；ZnCl250mg/L ；H3B0350mg/L ； (NH4) 6Mo7024.4H20 90mg/L ；Na2Se03.5H20 lOOmg/L ；NiCl2.6H20 50mg/L ；EDTA lOOOmg/L ；36% HCl ImL ;刃天青 500mg/L。
[0028]接種厭氧顆粒污泥TSS 為 80.70g/L，VSS 為 58.00g/L，VSS/TSS 為 0.72。
[0029]實驗步驟:
[0030]1、反應瓶I內(nèi)接種10mL含5.8g.VSS厭氧顆粒污泥和200mL實驗廢水，通入氮氣3min，氮氣流量控制為300mL/min，排空空氣后瓶口迅速以翻口膠塞密封，插入導氣管連接至排水集氣瓶2，集氣瓶2 口另設一排水管，連接至量筒3內(nèi)。
[0031]2、厭氧反應瓶I搖勻后放入恒溫水浴箱4中開始實驗，實驗周期內(nèi)每24h記錄量筒3內(nèi)排水體積，即每日產(chǎn)甲烷量，直至不產(chǎn)氣為止并結束試驗。實驗周期后測定各組廢水的COD、NH4+-N和S042_濃度，并計算累計產(chǎn)甲烷量。
[0032]3、實驗開始前，各組實驗均以實驗條件相同的廢水淘洗污泥3d。
[0033]4、將實驗結果進行響應面法分析，利用Design Expert 8.0.6軟件進行方程擬合并求解最優(yōu)解。
[0034]5、分別用模擬廢水、實驗用垃圾滲濾液和垃圾滲濾液原液作為實驗廢水按上述步驟1-4進行實驗。
[0035]實驗結果:
[0036]基于響應面法實驗結果分析，得出優(yōu)化方案是COD、NH4+-N和SO/—的起始濃度分別為6000mg/L、920mg/L和2820mg/L，相應的累計產(chǎn)甲烷量應為676.48mL，COD去除率為96.50%，NH4+-N 去除率為 40.61%，SO廣去除率為 75.10%。
[0037]驗證實驗結果表明:
[0038]模擬廢水實驗組的累計產(chǎn)甲烷量589.75mL，COD去除率94.09%, NH4+_N去除率39.31%和SO42-去除率74.37%，與預測值的相對誤差分別為12.82%,2.50%,3.20%和0.97% ;實驗用垃圾滲濾液實驗組的累計產(chǎn)甲烷量546.25mL，COD去除率80.63%, NH4+_N去除率27.92%和S042_去除率71.75%，與模擬方程預測值的相對誤差分別為19.25%,16.45%,31.25%和4.46%。垃圾滲濾液原液實驗組實驗結果為累計產(chǎn)甲烷量107.80mL，COD去除率44.45 %，NH4+-N去除率11.50 %和SO42S除率34.11 %。說明改變滲濾液中的起始COD、NH/-N和S042_濃度對厭氧處理垃圾滲濾液有促進作用。
[0039]實施例2
[0040]如圖2所示，本發(fā)明方法在UASB處理滲濾液中進行模擬應用。試驗裝置內(nèi)徑7.5cm,高150cm，有效體積5.3L。采取蠕動泵2底部進水，底部設布水裝置3。經(jīng)三相分離器5分離后污泥與液氣分離回落到污泥區(qū)。出水經(jīng)水封瓶6溢流到出水收集槽8。氣體由三相分離器5進入集氣室7后經(jīng)裝有質(zhì)量濃度為3% NaOH溶液的氣體吸收瓶8后排出。
[0041]試驗裝置底部自下而上設置3個取樣口 4(3) (3#、2#、1#)，間距15cm，底部3# 口為污泥取樣口，其余為備用取樣口。試驗裝置下部浸于35 ± 2°C的恒溫水浴箱10中，浸沒高度為試驗裝置高度的2/3，以保證浸沒污泥層適宜的溫度條件。模擬廢水實驗用垃圾滲濾液通過蠕動泵2輸入布水裝置3中，試驗裝置中的厭氧顆粒污泥與輸入的模擬廢水和垃圾滲濾液發(fā)生厭氧生化反應，并在水流的作用下做升流運動，最終產(chǎn)生的厭氧氣體從三相分離器5頂部排氣管路排出進入氣體收集瓶8收集。
[0042]試驗步驟:
[0043]1、采用如實施例1方法配制的模擬廢水和實驗用垃圾滲濾液，二者的COD、NH4+-N和S042_協(xié)同濃度均分別調(diào)節(jié)為5610mg/L、100mg/L和1830mg/L，二者分別在兩套相同的升流式反應器中進行對比實驗。
[0044]2、反應器內(nèi)接種1.5L顆粒污泥，約占反應器容積的30%，正常運行時反應器內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為16.42g.VSS.L-1。
[0045]3、接種污泥馴化40d。
[0046]4、穩(wěn)定運行階段保持進水C0D、NH4+-N和S042—協(xié)同濃度分別為5610mg/L、100mg/L和 1830mg/L，HRT 保持為 24h，容積負荷為 5.60kgC0D/ (m3.d)。
[0047]5、每天對反應器的進出水COD、NH4+-N和SO42-濃度進行測定，考察COD、NH 4+_N和SO42-濃度對顆粒污泥穩(wěn)定性的影響。
[0048]6、經(jīng)過29d的穩(wěn)定運行期后，由3#取樣口采取污泥，測定污泥的濃度、粒徑分布和沉降速度，由此來評價響應面法確定的最優(yōu)cod、nh4+-n和so42-協(xié)同濃度對厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的影響。
[0049]試驗結果
[0050]改變垃圾滲濾液進水的COD、NH4+-N和S042_濃度，使得污泥粒徑多處于0.9mm?
1.6mm之間，顆粒污泥具有高傳質(zhì)效率和不易破碎的特性。污泥的沉降速度保持在28.52m/h?67.87m/h之間，屬于沉降性能良好的污泥。
[0051]上述兩套反應器性能相比，以實驗用垃圾滲濾液為進水條件的反應器內(nèi)的顆粒污泥污泥濃度、粒徑和沉降速度都要比模擬廢水實驗組反應器內(nèi)的顆粒污泥更好，說明調(diào)節(jié)垃圾滲濾液的cod、nh4+-n和so42_濃度，可以降低垃圾滲濾液中的其他抑制因素對厭氧顆粒污泥活性的影響，有利于顆粒污泥的穩(wěn)定。
【主權項】
1.一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，其特征在于:采用響應面法向垃圾滲濾液中投加葡萄糖、NH4Cl和Na2SO4,調(diào)節(jié)COD、NH4+-N和S042_的協(xié)同濃度。
2.如權利要求1所述的一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，其特征在于:所述COD濃度調(diào)節(jié)為5000?7000mg/L。
3.如權利要求1所述的一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，其特征在于:所述NH4+-N濃度調(diào)節(jié)為50?1000mg/L。
4.如權利要求1所述的一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，其特征在于:所述SO廣濃度調(diào)節(jié)為1000?3000mg/L。
5.如權利要求1所述的一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，其特征在于:所述投加葡萄糖、NH4Cl和Na2SOd^投加時機為在厭氧處理前的垃圾滲濾液進水中投加。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩(wěn)定性的方法，采用向垃圾滲濾液中投加葡萄糖、NH4Cl和Na2SO4，使COD濃度為5000～7000mg/L、NH4+-N濃度為50～1000mg/L、SO42-濃度為1000～3000mg/L。通過調(diào)節(jié)垃圾滲濾液中COD、NH4+-N和SO42-的協(xié)同濃度，不但可以緩解三者對厭氧微生物的抑制作用，而且增強厭氧顆粒污泥在垃圾滲濾液條件下的穩(wěn)定性，從而提高了厭氧處理的效率。
【IPC分類】C02F3-28
【公開號】CN104843864
【申請?zhí)枴緾N201510294114
【發(fā)明人】冼萍, 楊龍輝, 張健, 郭孟飛, 詹龍輝, 卜光輝
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月2日