序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究

摘要

随着城市化进程的快速发展，城市生活垃圾的产量以每年8％～10％的速度急剧增长，而城市垃圾最主要的处理方式是卫生填埋，在垃圾卫生填埋过程中，会产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种氨氮和COD浓度高的废水，因其低C/N比，低pH值，水质和水量变化大等特点，而成为水处理研究领域的难点和热点。对垃圾渗滤液可以采用物理化学和生物的方法进行脱氮，最广泛使用的物理化学方法是氨吹脱法和化学沉淀法，而生物脱氮技术则主要是指传统的硝化反硝化系统。但是，传统的生物处理并不能轻易的使垃圾渗滤液脱氮。本实验选用序批式生物膜单级自养生物脱氮工艺对垃圾渗滤液进行处理，采用间歇方式运行反应器，将反应分为两个阶段，分别为亚硝化启动阶段和单级自养生物脱氮阶段。
　　 在亚硝化启动阶段，主要是进行反应器的挂膜启动，用实验室人工配制的无机模拟废水驯化活性污泥，采用四组SBBR反应器同时启动，在100天的驯化启动过程中，COD的浓度在反应器内随着时间的增加而逐渐减少，氨氮的转化效率在逐渐地提高，第100时，四组反应器内氨氮的转化效率分别达到97.3％，94.5％，96.1％和95.4％，亚硝酸盐氮的积累效率也在逐渐提高，第100天时，四组反应器内亚硝酸盐氮的积累率分别达到80.9％，73.9％，77.0％和71.8％，且后期阶段积累率上升缓慢趋于稳定。在单级自养生物脱氮阶段，主要探讨研究了温度、pH、DO和供氧方式对该系统的影响，结果表明，反应器内微生物活性最好的条件为：温度在35℃左右，pH控制在8左右，DO控制在1.5mg/L左右，以12小时为一个周期，好氧2.5h，厌氧1.5h交替运行。并且全程监测了反应器内COD和各形态氮素的变化情况，整个反应过程COD的去除效率基本维持在10％左右，氨氮转化效率比较高，基本维持在90％以上，反应器能够稳定地运行。通过运用PCR-DGGE技术对驯化前的好氧活性污泥、亚硝化启动成功后生物膜上的活性污泥、单级自养生物脱氮运行阶段的生物膜上的活性污泥以及垃圾渗滤液原水沉淀物进行检测，研究了反应器内的微生物群落变化情况。结果表明，垃圾渗滤液原水中菌群种类较为丰富，在亚硝化阶段，由于驯化采用无机模拟废水，反应器内的菌群较少，主要以自养型微生物为主，而随着反应的进行，在单级自养生物脱氮阶段，由于好氧厌氧的交替运行以及垃圾渗滤液的进入，反应器内的菌群种类有所增加，反应器内菌群的变化情况与脱氮部分的实验过程分析情况基本一致。