UASB在北京阿苏卫填埋场渗沥液处理中的应用

芦旭飞，杜　　巍，张庆喜，朱加根，王进安，张维君，王成君

（北京环卫工程集团有限公司第二分公司阿苏卫垃圾卫生填埋场，北京 100029）

UASB在北京阿苏卫填埋场渗沥液处理中的应用

芦旭飞，杜巍，张庆喜，朱加根，王进安，张维君，王成君

（北京环卫工程集团有限公司第二分公司阿苏卫垃圾卫生填埋场，北京 100029）

采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）对北京阿苏卫填埋场渗沥液处理工艺进行改造，并对UASB进行了运行调试，测定调试过程中水质指标，结果显示：厌氧罐内挥发性脂肪酸（VFA）含量均控制在600 mg/L以内，水质没有出现酸化现象；系统稳定运行后COD去除率为50%上下，氨氮含量略有下降。

垃圾渗沥液处理；UASB反应器；工艺调试；COD去除率

1　　北京阿苏卫填埋场渗沥液处理概况

北京市阿苏卫垃圾卫生填埋场渗沥液处理设施于2008年进行工艺改造，处理规模达到600 t/d，处理工艺为“厌氧+膜生物反应器+纳滤+反渗透”。该系统中厌氧处理前端渗沥液中的泥砂未有效去除，其悬浮物高达17 000 mg/L以上，难以沉淀，导致厌氧反应器内泥砂量积累过多，减小了反应器有效容积，给厌氧及后续膜处理工艺运行带来较大影响［1］。现有厌氧反应器采用的填料使用一定时限后必然脱落，并堵塞布水，使反应器运行效果逐渐变差，且更换填料周期长、施工危险系数高、影响处理厂整体运行，并对罐体安全产生不利影响［1］。生化处理环节（厌氧+硝化反硝化）产生的污泥未能及时排出系统，导致污泥有效成分少、反应效率低，且未设置污泥浓缩脱水装置，即便将多余的污泥排出系统，其运输效率也很低，运输成本大、处理难度高。

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）具有运行稳定、能耗低、负荷高、剩余污泥量少、抗冲击负荷能力强等优点，在垃圾渗沥液处理中的研究和应用越来越多［2］。UASB作为流化床反应器的一种，污水被引入反应器的底部，向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，从而使垃圾渗沥液中的有机物氨氮等得到去除。对UASB在处理渗沥液过程中的启动特性、稳定运行效能以及影响因子均有所研究系统启动时间、运行负荷、污泥浓度、温度、碱度和微量元素均对处理效果产生影响［3-5］。

为了提高设备耐用年限，提高系统运行稳定性本次设计采用先进工艺，厌氧罐采用UASB，并对UASB进行了运行调试，测定调试过程中水质指标。

2　　厌氧工艺设计

厌氧罐罐体高11 m，直径12 m，有效容积1 200 m3，设计容积负荷7.6 kg/（m3·d），设计进水流量小于300 m3/d，COD小于20 000 mg/L，SS小于4 000 mg/L，设计出水COD小于8 000 mg/L UASB选用分区域多点布水方式，布水均匀，不堵塞；增设三相分离器，使气液固三相有效分离，截留微生物污泥；增设排泥排砂系统，将富余的污泥及预处理未截留的砂粒排出厌氧反应器；反应器内增设出水堰，采用环状出水收集堰，溢流出水，确保多点均匀出水，防止短路发生；增设取样系统，自罐内不同高度分别设取样管接至罐体外近地面处，可根据运行需要随时取到不同高度的水样供化验分析，实时了解反应器运行状况及污泥形态；罐体内壁重新防腐，外壁保温补缺，改造过程中，罐体开孔进出设备材料，内部工程完工后保温补缺。

厌氧罐罐体组成分为罐体、布水系统、循环系统、取样系统、排泥系统等几个部分。UASB由3个功能区构成，即底部的布水区、中部的反应区、顶部的分离流出区，其中反应区为UASB的工作主体。由于上流式厌氧污泥床在反应器中集有大量高效颗粒化的厌氧污泥，因而大大提高了COD去除率，高出一般传统的厌氧消化池2～3倍，减小了后续处理段的进水负荷，从而降低系统运行成本。

3　UASB工艺调试

3.1UASB启动负荷

污泥投加完毕后，罐内注入清水，保证罐内的温度处于30～37℃，这样能够保证污泥的活性，启动过程相应缩短。本次投加的是好氧污泥，前1～2个月的菌种转化时间内，不进水，好氧菌进行厌氧消化，慢慢滋生厌氧菌种。

启动负荷按照0.3 kg/（m3·d）启动，进水时，开启外回流，稀释进水浓度，否则局部的高污泥负荷会导致与废水长时间接触的污泥的死亡或者酸化，回流量调至40 m3/h，上升流速为0.4 m/h。在这个过程中慢慢给罐体升温，升温过程缓慢进行，每天均匀提升3℃，尽快将罐内温度提升到33～37℃，并保持这个温度。

维持上述状态，做好水质监测工作。主要检测进出水COD、氨氮、水温、pH和挥发性脂肪酸（VFA）。充分正确掌握运行状态，当出水水质稳定并且COD去除率在65%以上时，进入下一阶段。

3.2UASB的负荷提升

3.2.1调试初期的负荷提升

维持罐内的温度及pH的稳定，循环水量不变，负荷提高0.3 kg/（m3·d），调节池COD约8 000 mg/L，将进水量提升到120 m3/d左右，其他条件不变。

每次提升负荷后，UASB出水都会有COD和VFA的升高现象，有时候会出现COD及VFA升高再降低的情况，当COD及VFA稳定后具备再次提升负荷的条件后，进行下一次负荷的提升，每次提升幅度仍为0.3 kg/（m3·d）。

3.2.2调试后期的负荷提升

当容积负荷到3～4 kg/（m3·d）时，每次增大一些提升幅度。当上次提升负荷后，具备再次提升负荷条件后，进行负荷的再次提升，每次提升0.5 kg/（m3·d）。

如果提升负荷后出现COD及VFA大幅度升高且居高不下的情况，说明反应器的缓冲能力还不具备大幅度提升的条件，马上将负荷恢复到提升前的水平并稳定运行，直到出水COD及VFA达到提升前的水平并具备提升条件后，以0.3kg/（m3·d）的幅度进行提升。

直到反应器容积负荷达到设计水平，稳定运行，调试成功。期间水质检测控制同上述指标。

4　　运行效果

4.1厌氧罐VFA控制

VFA是厌氧罐调试过程中一个重要的检测指标，能够直接反映厌氧罐内厌氧菌种的酸化情况，进而反映菌种的生存状况。良好的出水需要控制VFA在600mg/L以内。厌氧罐VFA控制效果见图1。

图1　　厌氧罐挥发性脂肪酸含量变化

由图1可知，厌氧罐内VFA总体呈波动状态，随着时间的增加，VFA值呈降低趋势，数值均处于控制标准线以下，调试后期VFA下降到200 mg/L左右，表明厌氧菌种生存环境良好，未出现菌种酸化现象。调试过程中的菌种均在调控范围内，菌种培养良好，为厌氧去除有机污染物提供了先决条件。

4.2UASB运行处理效能

UASB进水量控制在250 m3/d左右，对反应器出水水质进行了检测分析，出水COD和氨氮变化曲线如图2和图3所示。

图2　　厌氧罐工艺调试过程中进出水COD变化

图3　　厌氧罐氨氮浓度变化

进水COD低有利于UASB的启动。初始进水浓度低一方面降低了反应的负荷，另一方面避免了有毒物质的积累，有利于污泥的生长和结团。本次调试过程，UASB进水COD负荷从5 415 mg/L左右逐渐增加到11 267 mg/L。由图2可知，随着进水COD负荷的增加，厌氧罐出水COD也逐渐增加，COD去除率略有波动，调试前期基本维持在65%左右。随着进水COD负荷的进一步增加，COD去除率有所下降，调试后期去除率基本维持在50%上下，并能持续稳定运行。这说明厌氧微生物对环境有一定的适应能力，进水COD的提高，增加了微生物自身承受能力，COD去除效果产生波动。然而进水COD负荷高，达到生物的承载能力时，生物调节作用降低，COD去除率随之降低。

由图3可以看出，厌氧罐进水NH3—N稳定在2 700～3300mg/L，UASB调试前期出水NH3—N浓度随着时间的增加逐渐上升，后期进出水NH3—N浓度保持稳定，数值比较接近，甚至出水NH3—N浓度超过进水NH3—N浓度。主要是因为在厌氧条件下，在微生物作用下，垃圾渗沥液中一些复杂的大分子有机物质被分解成简单的小分子物质，在分解过程中，大分子物质中的氮素以NH3—N的形式释放出来，增加了水中NH3—N含量。

5　　结论

本次设计改造中厌氧罐采用UASB，并对UASB进行负荷启动和负荷提升调试。研究表明低进水COD负荷有利于UASB系统的启动，调试前期COD去除率在65%左右，调试后期COD去除率稳定在50%上下。UASB反应器进水COD为11 000 mg/L时，通过厌氧处理可以去除垃圾渗沥液中1/2的COD负荷，且系统运行稳定，能够满足一般渗沥液厌氧处理要求。

［1］ 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.

［2］ 班冲，宋丰明，许琳科，等.UASB处理垃圾渗沥液系统的运行效能及影响因子［J］.江苏农业科学，2012，40（6）：354-356.

［3］ 刘子旭，孙立平，李友玉，等.UASB启动及不同浓度垃圾渗沥液的处理效果［J］.环境工程学报，2013，7（5）：1621-1626.

［4］ 程五良，陈煜南，李晓雁，等.UASB反应器处理垃圾渗沥液的启动和运行效果研究［J］.中国给水排水，2010，26（23）：12-16.

［5］ 熊忠.上流式厌氧污泥床处理垃圾渗沥液的研究［D］.重庆：重庆大学，2003.

Application of UASB Reactor in Leachate Treatment of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site

Lu Xufei，Du Wei，Zhang Qingxi，Zhu Jiagen，Wang Jin’an，Zhang Weijun，Wang Chengjun
（Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，The Second Branch Company，Beijing Environment Sanitation Engineering Group Co. Ltd.，Beijing100029）

The UASB reactor was used to reconstruct leachate treatment project of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，and the commissioning with the UASB reactor was executed.Water quality indicators were determinated in the debugging process，and the results showed that the VFA content in the anaerobic tank was controlled within 600 mg/L，which indicated that the water quality did not appear the acidified phenomenon.The COD removal efficiency dropped by 50%approximately and ammonia concentration showed a slight decline when operation stability in anaerobic system.

waste leachate treatment；UASB reactor；debugging process；COD removal

X703

B

1005-8206（2016）01-0017-03

芦旭飞（1983—），工程师，主要从事于固体废物处理和管理的研究。

E-mail：map_10@163.com。

2015-02-26