沈耀良(蘇州城建環(huán)保學(xué)院環(huán)境保護(hù)系)
王寶貞(哈爾濱建筑大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院)
楊銓大 劉潤芬(蘇州城建環(huán)保學(xué)院環(huán)境保護(hù)系)
許甫庸(蘇州大洋凈水設(shè)備廠)

　　摘　要 對厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)處理城市污水與垃圾滲濾液混合廢水過程中的水解酸化作用及污泥特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，ABR可有效地改善混合廢水的可生化性。進(jìn)水BOD₅/COD為0.2～0.3時(shí)，出水BOD₅/COD可提高至0.4～0.6；容積負(fù)荷達(dá)4.71 kgCOD/(m³·d)時(shí)，形成沉降性能良好、粒徑為1～5mm的棒狀顆粒污泥，各隔室中的污泥濃度為20～38g/L?；旌蠌U水經(jīng)ABR的預(yù)處理，大大促進(jìn)了廢水進(jìn)一步好氧處理的運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　關(guān)鍵詞 垃圾 滲濾液 厭氧折流板反應(yīng)器 水解酸化 顆粒污泥

　　垃圾填埋場滲濾液中難生物降解有機(jī)物多，可生化性差，其BOD₅/COD低達(dá)0.1～0.2^［1］，我國目前多將滲濾液與城市污水進(jìn)行混合處理。為獲得穩(wěn)定而有效的處理效果，試驗(yàn)采用水解酸化—好氧工藝，而水解酸化段采用具有優(yōu)良性能特點(diǎn)的ABR反應(yīng)器。
　　ABR是一個(gè)由多隔室組成的高效新型反應(yīng)器^［2］(見圖1)，具有水力條件好、生物固體截留能力強(qiáng)、微生物種群分布好、結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)較快及運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)良性能。運(yùn)行中的ABR是一個(gè)整體為推流、各隔室為全混的反應(yīng)器，因而可獲得穩(wěn)定的處理效果^［3、4］。

1 試驗(yàn)方法

1.1 廢水水質(zhì)
　　滲濾液水樣取自蘇州七子山垃圾填埋場。滲濾液(pH為7.4～8.5)和城市污水(pH為7.1～8.5)的水質(zhì)見表1。

表１ 滲透液和城市污水水質(zhì)

1.2 試驗(yàn)用ABR
　　ABR由4個(gè)隔室組成，總有效容積為13.2L，第一隔室的容積為3.0L，其余隔室容積均為3.4L。反應(yīng)上流室和下流室的水平寬度比為4∶1，折流擋板底部轉(zhuǎn)角為45°。由蠕動(dòng)泵在ABR的進(jìn)水端均勻進(jìn)水。在各隔室頂部設(shè)集氣管并接水封以保證厭氧條件。
1.3 研究方法及主要工藝參數(shù)
　　采用動(dòng)態(tài)方法進(jìn)行研究。首先進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行，待運(yùn)行穩(wěn)定后，進(jìn)行不同混合比的滲濾液和生活污水的混合處理研究。研究期間的氣溫為18.0～27.5℃，ABR的HRT為13.2～26.4h，反應(yīng)器各上流室所裝污泥濃度為10～15g/L。

2 結(jié)果及分析

2.1 ABR的水解酸化作用
　　混合廢水經(jīng)ABR處理后，其BOD₅/COD比值明顯提高，當(dāng)進(jìn)水BOD₅/COD較低時(shí)，效果更為顯著。如進(jìn)水為0.665時(shí)，出水達(dá)0.68，進(jìn)水為0.2～0.3時(shí)，出水可提高至0.4～0.6。ABR對出水BOD₅/COD的改善，無疑可促進(jìn)混合廢水好氧處理的效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　BOD₅/COD的提高反映了ABR反應(yīng)器良好的水解酸化作用。研究表明，對不同的混合比、原滲濾液濃度、HRT，ABR反應(yīng)器可獲得不同程度的水解酸化作用。原滲濾液濃度和混合比較低時(shí)，產(chǎn)甲烷作用較弱，表觀水解程度與實(shí)際水解程度接近；當(dāng)原滲濾液濃度和混合比較高時(shí)，甲烷發(fā)酵加強(qiáng)，表觀水解酸化度與實(shí)際情況差別較大。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原滲濾液濃度及混合比均較低時(shí)，水解酸化作用與HRT呈正相關(guān)(見圖2，其中ΔBOD₅表示進(jìn)出水濃度之差)。

2.2 進(jìn)水NH4⁺-N/COD和COD/TP與COD的去除率關(guān)系
　　由圖3可見，ABR反應(yīng)器中COD的去除率對NH4⁺-N/COD的變化較敏感，NH4⁺-N/COD過高或過低均影響COD的去除。當(dāng)NH4⁺-N/COD≥0.2時(shí)，COD去除率將受到明顯的影響。實(shí)際工程中應(yīng)注意對進(jìn)水中NH4⁺-N濃度的控制，并宜將NH4⁺-N/COD控制在0.05～0.2。
　　從圖4可見，當(dāng)滲濾液與城市污水混合比達(dá)1∶1時(shí)，曾出現(xiàn)缺磷問題(COD/TP＝500～1000)，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，為此在進(jìn)水中補(bǔ)充了磷。運(yùn)行過程中，在磷基本滿足比例要求的條件下，COD的去除率較為穩(wěn)定，當(dāng)COD/TP高達(dá)437.4時(shí)，仍具有較穩(wěn)定的處理效果。
2.3 進(jìn)水負(fù)荷與ABR的運(yùn)行
　　圖5所示為ABR的COD去除率隨進(jìn)水容積負(fù)荷的變化。由圖可見，一方面ABR對COD的去除率隨負(fù)荷的提高而逐漸提高，但提高速率逐漸下降(如圖中虛線所示)；另一方面，COD的去除率隨混合比呈現(xiàn)出由高到低繼而又升高的趨勢(如圖中實(shí)線所示)。對此可解釋如下：當(dāng)混合比較低且負(fù)荷亦較低時(shí)，混合廢水中難生物降解的有機(jī)物含量也較低，其水質(zhì)與城市污水接近，廢水所含污染物大多易生物降解，導(dǎo)致ABR反應(yīng)器中所發(fā)生的水解酸化作用程度較低。此時(shí)COD的去除主要通過對進(jìn)水中懸浮物的截留、產(chǎn)酸菌對進(jìn)水中基質(zhì)的利用及較弱的產(chǎn)甲烷作用而實(shí)現(xiàn)。隨混合比的提高，進(jìn)水中難降解有機(jī)物量增加，水解酸化作用加強(qiáng)，導(dǎo)致COD去除率為負(fù)值。隨混合比進(jìn)一步提高，不僅水解酸化作用明顯，而且產(chǎn)甲烷菌也起到了一定的降解效果。由于水解酸化作用受HRT、進(jìn)水中難降解物質(zhì)含量等因素的影響，而產(chǎn)甲烷作用則取決于酸化程度、HRT等，因而隨混合比和負(fù)荷的提高，在酸化作用加強(qiáng)的同時(shí)，產(chǎn)甲烷作用亦相應(yīng)加強(qiáng)。

2.4 污泥特性分析
　　當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行至容積負(fù)荷 為4.71kgCOD/(m³·d)時(shí)，各隔室中形成沉降性能良好、外觀由灰白色至灰黑色、粒徑大小不等(0.5～5mm)的棒狀及球狀顆粒污泥，各隔室中顆粒污泥的大致粒徑分布如圖6。分析表明，顆粒污泥具有良好的沉降性能，其SVI為7.5～14.2mL/g。第一隔室的顆粒污泥較輕，呈灰色；第三隔室的顆粒污泥則沉降性能良好，呈深灰色。運(yùn)行過程中觀察到第一隔室中的污泥大部分處于懸浮態(tài)，泥水混合液較為粘稠，而以后各隔室中的污泥則在底部形成稠密的污泥層。

　　顆粒污泥的形成與滲濾液的水質(zhì)、運(yùn)行條件及ABR反應(yīng)器的構(gòu)造等因素有關(guān)。滲濾液中含有較高的堿度及其它堿金屬離子，有利于污泥的顆?；?。鏡檢表明，ABR反應(yīng)器的第二、三隔室污泥中含有較多甲烷八疊球菌及甲烷絲狀菌，第四隔室中甲烷絲狀菌占優(yōu)勢。
　　ABR不同隔室中顆粒污泥濃度有較大的差異，第一至第三隔室中顆粒污泥濃度呈增加趨勢(20g/L、28.03g/L、37.96g/L)，第四隔室濃度下降(24.0g/L)，說明在第一隔室中水解作用較強(qiáng)，隨隔室的推移，產(chǎn)酸作用占優(yōu)勢，到第三隔室產(chǎn)酸和一定程度的產(chǎn)甲烷作用同時(shí)存在，第四隔室產(chǎn)甲烷作用較占優(yōu)勢。由于產(chǎn)酸菌的生長速率較快，導(dǎo)致第二和第三隔室污泥濃度較高，同時(shí)第二和第三隔室中顆粒污泥的平均粒徑均較大，其中顆粒為1～2 mm和2～4 mm的顆粒污泥在此兩隔室中各占30%、40%及45%、30%左右。

3 結(jié)論

　　ABR應(yīng)用于處理垃圾滲濾液與城市污水的混合廢水并控制在水解酸化階段時(shí)，具有優(yōu)良的運(yùn)行性能和效果。
　?、?可獲得明顯的水解酸化作用，提高廢水的可生化性，促進(jìn)好氧段運(yùn)行的穩(wěn)定性?；旌蠌U水的BOD₅/COD為0.2～0.665時(shí)，經(jīng)ABR反應(yīng)器處理后出水的BOD₅/COD值可提高到0.37～0.68，且進(jìn)水的BOD₅/COD越低，其提高幅度越大。
　?、?可形成性能良好的顆粒污泥?；旌蠌U水進(jìn)水負(fù)荷達(dá) 4.71kgCOD/(m³·d)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)形成粒徑為0.5～5mm、濃度為20～38 g/L的球狀及棒狀顆粒污泥。顆粒污泥的形成，大大提高了ABR反應(yīng)器對沖擊負(fù)荷的抵抗能力。
　?、?宜將進(jìn)水COD/NH4⁺-N控制在5～20，并需注意在高混合比下的缺磷問題。

參考文獻(xiàn)

　　1 Lema J M et al. Characteristics of landfill leachates and alternatives for their treatment:a review.Water,Air,and Soil Pollut,1988;40(1):223～250
　　2 沈耀良.新型厭氧處理工藝—厭氧折流板反應(yīng)器.重慶環(huán)境科學(xué)，1994；16(5)：36～38
　　3 Nachaiyasit S et al. The effect of loads on the performance of an Anaerobic Baffled Reactor(ABR):1. step changes in feed concentration at constant retention time.Water Res,1997;31(11):2737～2746
　　4 Nachaiyasit S et al. The effect of loads on the performance of an Anaerobic Baffled Reactor(ABR):2.step and transient hydraulic shock at constant feed strength.Water Res,1997;31(11):2747～2754

　　作者簡介：沈耀良 男 38歲 博士 副教授 主要從事水污染控制工程的教學(xué)和科研工作
　　通迅處：215011 蘇州市濱河路298號 蘇州城建環(huán)保學(xué)院環(huán)境保護(hù)系
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　　(收稿日期 1998-12-14)