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垃圾渗滤液是垃圾在卫生填埋过程中经过复杂的物理、化学以及生物作用,在外界因素影响下产生的污水,具有高COD、高氨氮(NH3-N),水质水量变化大等特点。若直接排放会对环境造成严重的影响,如何将其处理达标排放是国内外环保领域的一大难题。随着人们对渗滤液污染的日益重视,国内外相关的研究逐渐增多。出于对运行费用的考虑,许多研究者将渗滤液的处理技术研究重点集中在生物处理技术上。由于两相厌氧工艺具有较高的处理效率和系统稳定性,目前,该工艺已经成为垃圾渗滤液处理工艺的必然选择。 本课题采用完全混合式反应器+上流式厌氧滤池(CSTR+UFAF)两相厌氧工艺处理实际的垃圾渗滤液,研究了该工艺的启动与运行。结果表明,通过动力学控制成功实现了产酸相和产甲烷相的分离,同时,在不进行预处理的情况下,实现了垃圾渗滤液中污染物的有效去除。 在产酸相CSTR启动过程中,COD去除率可稳定在20%~30%。同时,考察了水力停留时间(HRT)、污泥回流比、搅拌强度等参数对运行效果的影响,以探究最佳的实验条件。结果表明,当HRT=10.15 h,污泥回流比为50%,搅拌强度为15w时,反应器运行效果最佳,此时COD去除率可达30%以上。采用扫描电镜(SEM)对产酸相CSTR中的污泥进行表征。结果表明,污泥外表为灰白色,内部为黑色;形状不规则,多为椭圆形,且粒径越大,形状越不规则;质地松散,外表不光滑,其中粒径较大的污泥已开始破裂。 在产甲烷相UFAF中,分两个阶段进行驯化启动,在短时间内,驯化出了一定量具有高活性适应产酸相出水的产甲烷菌,实现了产甲烷反应器的启动。其中,考察了启动过程中COD去除率、生物气产量及组成等参数的变化,同时,探究了水力射流作用对系统处理效率及稳定性的影响。结果表明,当射流泵每2天开启1分钟,回流比为450%时,处理效果最好,COD去除率可达到80%。厌氧滤池在整个运行阶段,COD平均去除率为72.31%,甲烷平均含量为61.3%,平均甲烷转化率为204.1 mLCH4/gCOD。另外,利用脂磷法测定了反应器不同高度位置的生物量。结果表明,生物量的分布自下而上呈明显的线性递减关系。 两相反应器成功串联,经过一段时间后运行稳定。其中,产酸相反应器、产甲烷相反应器以及系统的COD去除率分别维持在25%~35%、65%~80%和85%左右。 最后,考察了该工艺的耐冲击负荷能力。结果表明,在一定范围内,COD去除率随着有机负荷(OLR)的提高而增加,有机负荷骤然升高所导致的冲击负荷并没有对工艺的稳定运行造成大的影响,工艺表现出了良好的抗冲击负荷能力。具体来说,产酸相较产甲烷相具有更高的耐有机负荷能力。随着有机负荷的大幅度增加,产酸相COD去除率有所降低,当OLR为67.45 kgCOD/m3·d时,仍可维持在20%左右。产甲烷相和系统的COD去除率下降较为明显且趋势一致。然而,尽管进水COD高达40000 mg/L,系统的COD去除率仍可接近60%。