一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩定性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于垃圾滲濾液厭氧處理領域，涉及一種調節垃圾滲濾液進水污染物協同濃度提高厭氧顆粒污泥穩定性的方法。
【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，其性質取決于垃圾成分、粒徑、壓實程度和填埋時間等因素。縱觀國內外垃圾滲濾液處理的現狀，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，產物不易造成二次污染，可作為能源回收等優點被廣泛采用。
[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，其中多數為生物可利用物質，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，產生的剩余污泥量少，所需的營養物質也較少。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、剩余污泥量少的優勢，在我國厭氧處理垃圾滲濾液中占了很大比重。
[0004]高效穩定的、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，在處理垃圾滲濾液的過程中，往往出現厭氧顆粒污泥活性較差，容易導致反應器崩潰的現象。因此，改善厭氧處理的條件，增強厭氧顆粒污泥的穩定性，從而保證反應器的穩定運行是有重要意義的。
【發明內容】
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[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種增強厭氧顆粒污泥的穩定性、保證厭氧反應器的穩定運行、提高厭氧處理效率的提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩定性的方法。
[0006]本發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,調節COD、NH4+-N和S042_的協同濃度。
[0008]所述COD濃度調節為5000?7000mg/L。
[0009]所述NH4+-N濃度調節為50?1000mg/L。
[0010]所述SO廣濃度調節為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]本發明的優點在于:
[0013]本發明充分利用了 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定性，保證厭氧反應器的穩定運行。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例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明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0019]實施例1:
[0020]使用本發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，厭氧反應所產生的甲烷通過導氣管進入到裝有質量濃度為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生的甲烷量。
[0021]根據響應面分析法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母液和微量元素母液各lmL/L。營養母液和微量元素母液配制如下:
[0025]營養母液的配方: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。
[0031]2、厭氧反應瓶I搖勻后放入恒溫水浴箱4中開始實驗，實驗周期內每24h記錄量筒3內排水體積，即每日產甲烷量，直至不產氣為止并結束試驗。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，本發明方法在UASB處理滲濾液中進行模擬應用。試驗裝置內徑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。經三相分離器5分離后污泥與液氣分離回落到污泥區。出水經水封瓶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后經裝有質量濃度為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生厭氧生化反應，并在水流的作用下做升流運動，最終產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_協同濃度均分別調節為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污泥質量濃度為16.42g.VSS.L-1。
[0045]3、接種污泥馴化40d。
[0046]4、穩定運行階段保持進水C0D、NH4+-N和S042—協同濃度分別為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-濃度對顆粒污泥穩定性的影響。
[0048]6、經過29d的穩定運行期后，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cod、nh4+-n和so42-協同濃度對厭氧顆粒污泥穩定性的影響。
[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的顆粒污泥更好，說明調節垃圾滲濾液的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定。
【主權項】
1.一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩定性的方法，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,調節COD、NH4+-N和S042_的協同濃度。
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定性的方法，其特征在于:所述COD濃度調節為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定性的方法，其特征在于:所述NH4+-N濃度調節為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定性的方法，其特征在于:所述SO廣濃度調節為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】本發明公開了一種提高垃圾滲濾液厭氧顆粒污泥穩定性的方法，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。通過調節垃圾滲濾液中COD、NH4+-N和SO42-的協同濃度，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
【申請號】CN201510294114
【發明人】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