UASBF反应器在北京阿苏卫填埋场渗沥液处理中的应用

芦旭飞，杜 巍，周小飞，郑 斌，王进安，刘 祯，朴新宇

（北京环卫工程集团有限公司四清分公司阿苏卫垃圾卫生填埋场，北京 100029）

北京市阿苏卫垃圾卫生填埋场隶属北京市环卫工程集团有限责任公司四清分公司，主要承担北京市东、西城区和昌平区7个乡镇的垃圾处理任务。填埋库区占地42 hm2，一期工程（南区）占地面积26 hm2，二期工程（北区）占地面积16 hm2。设计库容1 190万m3，总填埋高度为40 m，设计处理能力2 000 t/d，设计寿命17 a。阿苏卫填埋场属于山前平原，浅层滞水丰富，一期工程下挖4.8 m，主要采用水平膨润土板和垂直射水造墙相结合的防渗办法［1］，二期工程主要采用HDPE进行水平防渗。目前处理垃圾约4 000～5 000 t/d，平均产生渗沥液约800～1 000 t/d，渗沥液经收集后通过原有的调节池+氧化沟工艺和+DT－RO工艺进行处理。

阿苏卫垃圾卫生填埋场渗沥液在14 a的运行过程中，水质即表现出了渗沥液典型特征。于1998年和2004年先后建成了氧化沟和碟式反渗透处理系统，基于实际运行中系统存在的操作压力大，预处理作用不明显等［2］，在2007年改扩建工程中采用了厌氧生化处理技术。

1 渗沥液处理工艺设计

1.1 水质及水量

渗沥液处理水量为600 m3/d，设计的进出水水质见表1。改造前后渗沥液处理工艺流程见图1、2。

表1 阿苏卫垃圾卫生填埋场渗沥液设计进出水水质

1.2 UASBF的工艺原理

本次改造采用的厌氧工艺是由UASB段+F段组成，内部设有填料层，即为F段，在F段由于生物膜固定在填料表面，生成了一层厌氧生物膜，也就是罐内形成厌氧生物床，形成的厌氧生物膜具有巨大的比表面积，不仅减少了微生物的流失，而且延长了其在反应器内的停留时间，提高了微生物浓度，当污水通过时，增加了水中有机污染物与厌氧生物膜接触的机会，使厌氧反应更加充分，有机污染物去除率更高，也提高了气水分离效率；同时，滤料还有截留上污泥和悬浮固体的功能，从而减小了出水SS，大大提高了厌氧罐的泥水分离效率；在UASB段，污泥停留时间长，浓度高，吸附能力强，沉降性能好。

1.3 UASBF系统设计

整个系统由2个厌氧罐组成，单个有效容积1 100 m3；温度 35～38℃；停留时间 3.7 d；容积负荷 8～12 kg/（m3·d）。

系统设有换热间，换热间主要是通过燃油锅炉、换热器和3个循环泵给2个厌氧罐进行升温，以达到反应所需要的温度。热功率0.7MW，尺寸为1 416 mm×2 560 mm。锅炉补水配备一个软水器，规格为0.5 t/h。换热器共2套，单台换热面积为30 m2。由热水循环泵提供循环热水，共2台，1备1用，单台流量为50 m3/h，扬程为20 m，功率为5.5 kW。厌氧循环泵共3台，2用1备，单台流量为25 m3/h，扬程为18 m，功率为22 kW。

沼气收集点燃系统主要设有压力和浓度监测探头，深度探头监测CH4为0～100%，压力探头监测为 0～3 kPa。水封尺寸为 1 m×1 m×0.8m，沼气燃烧处理量为8 400 m3/d。工艺流程如图3所示：

1.4 运行参数

1.4.1 调试阶段

厌氧罐从2008年8月下旬开始调试，调试流程为：先用清水将罐基本打满，再注入污泥进行接种，随后加温使厌氧罐温度升至中温厌氧所需的38℃左右，并随加温过程开始适量进水，逐步使厌氧罐正常运行。

具体调试过程如下：厌氧罐8月22日开始注入纳滤出水，注完水后罐内COD平均值为30 mg/L，NH3－N平均值为18 mg/L。8月25日开始注入硝化池污泥（污泥平均浓度为10 000 mg/L），2罐进泥量均为200 m3左右。8月25日起开始对厌氧罐进原水，时间由1 h逐渐增加，至10日进水时间为5 h，进水量为150 t左右。8月25日开始对厌氧罐进行循环加温，至9月7日2罐温度已达到38℃，基本符合要求。9月10日对厌氧罐进行气体监测，2罐甲烷分别为1.6%或1.8%。

甲烷的产生表明厌氧罐调试运行基本成功，厌氧罐随着进水量的不断增加，进水CODCr为13 600 mg/L，进水NH3－N为2 100 mg/L，厌氧罐出水 CODCr为 6 900 mg/L，NH3－N 为 2 044 mg/L。厌氧罐开始投入使用，最终产甲烷浓度稳定在69%，所产生的气体集中收集进入燃烧塔点燃。

1.4.2 监测项目及参数控制

调试运行阶段每天监测厌氧罐进出水CODCr、NH3－N、pH、温度。定期对厌氧罐CH4浓度进行监测。

温度：控制厌氧罐的温度在38℃左右，使厌氧罐在中温环境下运行。大多数产甲烷菌的适宜温度在中温35～40℃，中温条件下，产甲烷菌种类多，易培养驯化、活性高。控制厌氧罐温度上下波动不得超过±2℃。

流量：循环泵的流量控制在200 m3/h左右，2个循环泵的流量要保持一致，定期对流量计进行校正，以保证厌氧罐的换热效率。

碱度：合理的厌氧罐的碱度（以CaCO3计）范围为 2 000～4 000 mg/L。

pH：厌氧罐pH应维持在6.5～7.8，最佳范围在6.8～7.5。厌氧罐具有一定的缓冲能力，正常进水时，进水pH可略低于上述值。

2 UASBF设计特点及处理效果分析

2.1 UASBF设计特点

工程采用了目前较为先进的UASBF(上向流厌氧生物滤床)，主要用来去除高浓度COD。UASBF是UASB的一种改进形式，其具有UASB的主要特点，是一种高效厌氧反应器，两者的主要区别在于UASBF上部有生物填料，填料层骨架材料为聚乙烯塑料，骨架上覆盖1层多孔软性泡沫体，其材料为聚氨酯泡沫，从而有聚集的污泥填充效果，处理效果比UASB更好。其采用悬浮与附着生长微生物模式，在反应器内形成大的、密实的易沉降的颗粒污泥。一般通过排放剩余污泥来控制絮状污泥和颗粒污泥的比例。此技术具有厌氧过滤及厌氧活性污泥的双重特点，启动期短，耐冲击性强，是一种较为理想的厌氧生物反应器。

2.2 处理效果分析

2.2.1 UASBF对CODCr的去除效果

自2008年10月调试结束正式运行到2011年6月，厌氧罐对CODCr去除效果如图4所示。

正式运行以后，对厌氧罐进出水的CODCr数值进行监测，当进水CODCr水质波动很大和数值相对较低的情况下，UASBF对CODCr去除率最低为47%。当进水CODCr水质在波动范围很小和进水量不变的情况下，UASBF对CODCr去除率最高为67%。当系统进水水质比较稳定的情况下，厌氧出水CODCr在4 000 mg/L左右系统运行效果最佳。

2.2.2 UASBF对NH3－N的去除效果

自2008年10月调试结束正式运行到2011年6月，厌氧罐对NH3－N去除效果如图5所示。

厌氧罐稳定运行后，通过对出水NH3－N监测，UASBF对NH3－N基本没有去除效果，反而会出现出水NH3－N升高的现象，分析其原因主要是因为厌氧进水中含氮有机物在生物处理过程中被厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮，致使厌氧出水NH3－N升高。

3 结论与建议

1）在UASBF进水CODCr进水稳定在10 000 mg/L左右，对CODCr的去除率最高可达67%。

2）UASBF无脱氮装置，对NH3－N基本没有去除效果。

3）UASBF运行需要温度较高，为了满足其在中温厌氧的环境下运行，所耗费的成本也相应增高，建议在以后的运行中，可以尝试通过控制厌氧温度在26～28℃内稳定运行，以降低运行成本。

4）通过对UASBF产生的沼气进行点燃，可产生大量的热量，建议可以把余热进行回收循环利用于厌氧罐运行的温度控制。

［1］王进安，刘学建，夏立江，等.射水造墙技术在平原型垃圾填埋场防渗补救中的应用［J］.环境科学研究，2003，16（4）：47－49.

［2］王进安，刘学建，杜巍，等.北京阿苏卫垃圾卫生填埋场渗沥液处理［J］.环境卫生工程，2006，14 （3）：15－17.