单级UASB_A_O组合工艺处理实际垃圾渗滤液_王淑莹

第37卷第12期2011年12月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol．37No．12Dec．2011单级UASB－A/O组合工艺处理实际垃圾渗滤液王淑莹，王燕，孙洪伟，刘牡(北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100124)摘要:采用单级UASB－A/O组合工艺处理实际高氨氮渗滤液，在获得稳定有机物和氮同步去除的前提下，重点考察了通过控制游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)快速实现A/O工艺短程硝化的可行性，同时分析了短程硝化影响因素．试验结果表明:在单级UASB反应器内发生高效的反硝化现象，实现了有机物和氮的同步深度去除，系统对COD和NH+4-N的去除率均在90%以上．室温条件下基于高FA和FNA对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的协同抑制，A/O反应器内实现并维持了稳定的短程硝化，NO－2-N累积率维持在89%～99%．抑制机理分析认为，FA对亚硝酸盐氧化还原酶或对起传递电子、移动质子作用的酶产生抑制．液相基质FNA通过主动扩散作用进入细胞膜，改变胞内pH值，从而影响了氧化磷酸化合成ATP所需的质子力．关键词:垃圾渗滤液;UASB－A/O;游离氨;游离亚硝酸;短程硝化中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:0254－0037(2011)12－1836－07收稿日期:2009-09-28．基金项目:北京市自然科学基金重点资助项目(8091001)，北京高校人才强教计划高层次人才资助项目(PHR20090502)．作者简介:王淑莹(1953—)，女，黑龙江肇源人，教授，博士生导师．渗滤液是指垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中游离水、降水以及入渗的地下水通过淋溶作用形成的污水．它是一种污染很强的高浓度有机废水，其主要成分由垃圾种类和填埋场环境所决定，并随填埋场的年龄而变化［1］．相对于早期渗滤液，晚期渗滤液的有机物含量低且可生化性差，其处理难点在于如何去除高浓度氨氮．研究表明［2-3］，生物脱氮可实现真正意义的氮去除且具有处理水量大、运行费用低等优点，因此生物法被广泛应用于垃圾渗滤液处理中．理论上要求经硝酸盐反硝化的ρ(C)/ρ(N)＞4，而晚期渗滤液往往达不到这一要求，故补充碳源是不可避免的．而经过亚硝酸盐反硝化可以节省40%的碳源(理论ρ(C)/ρ(N)＞2.5)［1］，因此采用短程生物脱氮处理高氨氮垃圾渗滤液具有重要意义．与全程硝化反硝化技术相比，短程硝化反硝化具有如下优点［4］:1)硝化阶段可节省25%的需氧量;2)反硝化阶段节省了约40%的有机碳源;3)亚硝酸盐反硝化速率比硝酸盐反硝化速率高63%左右;4)降低剩余污泥产量;5)反应器容积可减少30%～40%．短程硝化的实现就在于抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的生长，从而使亚硝酸盐在硝化过程中得到稳定积累，并被直接还原成氮气．抑制NOB生长的因素很多，如pH、温度、溶解氧、污泥龄(SRT)、游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)．其中FA和FNA是本工艺A/O反应器实现短程硝化的主要因素．研究表明［5-6］，利用FA和FNA实现高氨氮废水短程硝化反硝化是一种有效途径．目前关于FA、FNA对硝化细菌的抑制机理没有明确的说法．基于上述研究背景，本文以实际垃圾渗滤液为研究对象在单级UASB－A/O组合工艺中实现短程硝化，并在此基础上深入分析短程硝化影响因素及FA、FNA对硝化菌的抑制机理．1材料与方法1.1渗滤液水质本试验所用垃圾渗滤液取自北京六里屯垃圾填埋场，呈深黑色、黏稠、有恶臭，其水质特征见表1．第12期王淑莹，等:单级UASB－A/O组合工艺处理实际垃圾渗滤液表1渗滤液的水质特征Table1CharacteristicsoftheleachatepHρ(TS)ρ(TSS)ρ(COD)ρ(TOC)ρ(IC)ρ(TC)7.1～8.51580032004785～80913100～300237～3183450～4020ρ(TN)ρ(NH+4-N)ρ(NO－3-N)ρ(NO－2-N)色度臭味1600～2489.51426.9～23602.6～9.61.0～2.6500～750，深褐色臭味等级为4级注:表中除pH值、色度和臭味外，其他物理量单位为mg/L．1.2试验装置与运行图1单级UASB－A/O系统流程Fig.1Flowdigramofsingle-stageUASB-A/Osystem采用单级UASB－A/O组合工艺处理垃圾渗滤液，该系统由UASB反应器、A/O反应器、二沉池顺序连接组成，试验装置如图1所示．原水箱由不锈钢制成，外裹敷保温材料，容积为50L．水浴加热区直径为150mm，容积为10L．主体反应器(UASB)和A/O由有机玻璃制成，其中UASB上部分内径、