UASB-AO/MBR组合工艺处理垃圾中转站压缩液研究

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2020年苏州市实施垃圾分类以来,垃圾中转站垃圾压缩液的水质产生了些许变化,以前的处理方式或不再适用现行的垃圾压缩液,因此须探索一种新的组合工艺进行处理,使其达到城市市政污水排管标准,避免其对水资源及人体的潜在危害。本文通过UASB-AO/MBR组合工艺处理垃圾压缩液,探究其实际应用的效果,研究结果如下:(1)取样点选择:在取水点选择方面,以覆盖范围广、覆盖面积大、污水水质有代表性为原则,使取水点垃圾中转站服务范围内城乡兼顾、新老城区结合,争取实现城市各功能区如商业区、住宅区、工业区、高校全覆盖。(2)水质分析:采用国标法测定基本水质指标并进行有机物测定,研究了垃圾分类前后垃圾压缩液的水质变化,得到以下结论:通过对污水水质进行分析,发现垃圾分类后各地区水质COD略有降低,TN和氨氮则有升高的趋势,姑苏区尤为突出,垃圾分类前一天中COD浓度最高可达36580mg/L,最低仅为13600mg/L,垃圾分类之后COD浓度在10800mg/L-24350mg/L范围内,而TN浓度则由平均1148mg/L升高至1371mg/L左右,氨氮浓度由垃圾分类前的624mg/L升高为垃圾分类之后的774mg/L,且相同地区夏季压缩液水质普遍较冬季略差,日变化量大,每日14时水质较差,水质波动大,不稳定。通过GC-MS测定结果按照相应谱库进行谱图检索得知,水中检测出的有机污染物共28种,其中己酸(Hexanoic acid)含量占45.62%、三十五烷(17-Pentatriacontene)占18.52%、戊酸(Pentanoic acid)占11.05%,垃圾压缩液中主要的有机污染物为各种直链有机酸,另外还有结构复杂的芳香烃类和烷烃类等,化合物中包含大量苯环、羟基、羧基、醛基、碳氮双键等,取代基团众多,且为多环结构。(3)实验系统启动及污泥驯化:本阶段实验主要目的是通过低浓度有机废水实现反应器的启动及污泥驯化,并通过控制运行条件,观察反应器运行效果,初步确定UASB-AO/MBR组合工艺的运行条件。UASB-AO/MBR组合工艺启动,污泥驯化后,进行均匀实验,在运行过程中改变HRT、DO和回流比,通过出水水质的不同确定组合工艺运行条件。实验结论:水力停留时间为12小时,外回流比为400%,水中溶解氧为2-4mg/L时,出水水质最佳,此时出水COD、TN、TP和NH3-N浓度分别为28.4mg/L、37mg/L、2.3mg/L和3.2mg/L,平均去除率可以达到92.2%、64.1%、81.7%、93.8%。出水水质稳定,不易出现水质波动。出水中COD、NH3-N、TP均能达到较好的处理效果,但是TN的去除率较低,且随着实验的进行,TN的去除率会进一步降低,因此后续实验中需探讨如何有效降低实际垃圾中转站废水中TN含量,使出水水质达标。(4)垃圾压缩液处理效果:通过二次水质分析,调整组合工艺及运行条件,研究了组合工艺对垃圾压缩液的处理效果,得到以下结论:因压缩液处理过程中TN去除率较低,故对出水进行二次水质分析,结果发现水中C/N达14,凯氏氮占总氮的比例达95.9%,因此出水中并不缺少碳源,且可生物降解的氮理论上可达95.9%,故认为TN去除效率低是因为碳或氮没有被充分利用。因此在原有组合工艺的基础上进行优化,利用UASB-二级AO/MBR工艺处理垃圾压缩液,结果显示:HRT=12h,外回流比为400%,DO=2~4mg/L时,组合工艺容积负荷1.8kg COD/(m~3·t),COD去除率98%左右,TN去除率90%左右,氨氮去除率90%左右,TP去除率81%左右,并且水中无机磷较多,可通过混凝的方式去除。(5)高通测序结果显示:驯化后,反应器中微生物多样性降低,但变形菌门、绿弯菌门、放线菌门等细菌占总菌种的比例有所提高;反硝化菌占比由4.18%增加至17.88%,且优势菌群的物种也发生了些许变化,菌群中动性杆菌属占比增加为8.71%,动性球菌属占比也上升为3.24%。此外,还出现了一些好氧反硝化菌(生丝微菌属、芽孢杆菌属)及自养反硝化菌(亚硝化单胞菌属和硫杆菌属)。本文通过实验验证了UASB-二级AO/MBR组合工艺处理垃圾压缩液的可行性,为垃圾分类后垃圾压缩液的处理提供了一种可供参考的途径。
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