UASB+A/O在渗滤液处理中的实际运用

贺岭聪

（成都三峰环保发电有限公司 610000）

摘要：

近几年来，随着城市生活垃圾焚烧厂的建设与发展，渗滤液处理工艺也在细节上不断进行优化，然而渗滤液处理系统中生化处理工艺在实际运用中仍旧面临各种问题。本文主要阐述成都三峰环保发电有限公司渗滤液处理项目在近十年运行过程中生化系统调整参数控制以及生化系统常见问题及解决方案。

关键词：UASB、A/O、容积负荷、温度、PH值

1. 渗滤液处理工艺简单阐述

现今国内城市生活垃圾渗滤液处理工艺选择大多数以生化处理为主，以物化法及尾端膜处理工艺为辅。生化工艺常选用厌氧+好氧/兼氧处理。物化法主要包括物理固液分离、絮凝沉淀、化学氧化还原、膜透析等，物化法对渗滤液中悬浮颗粒物（ss）及部分CODcr有一定去除率，但是相对于生化处理而言，物化法使用成本高，操作复杂，一般情况下仅用于渗滤液预处理、尾端处理及污泥压榨工艺，如格栅机、初期沉淀池、叠螺机（离心机）等设备均使用物化法。

好氧生物处理常用工艺主要有A/O、氧化沟、SBR、生物膜、生物转盘以及其他传统活性污泥处理工艺。渗滤液属于高浓度有机废水（COD>20000mg/l），其中含有大部分惰性有机物及有毒成分、高盐分这使得渗滤液更难以生化消解，在工艺选择上会选择厌氧+好（兼）氧生物处理。厌氧生物处理技术是在厌氧状态下，污水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得污水中的有机物含量大幅减少，同时产生沼气的一种高效的污水处理方式。厌氧生物处理工艺随着国内外不断发展涌现出许多工艺，第一代厌氧消化池，第二代厌氧滤池（AF）、厌氧流化床反应器（AFB）、上流式厌氧污泥床（UASB），第三代膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB和IC）。在高浓度有机废水中，UASB工艺在国内外都有良好的运行。

2. 成都三峰渗滤液项目基本概述

1、主要工艺：调节池+初沉池+中间水池+UASB+A/O+UF+NF/RO；

2、设计处理能力：450m3/d；

3、渗滤液原水水质指标：

4、渗滤液处理系统出水水质指标：

3. UASB运行参数及常见问题解决

3.1 UASB工艺描述及运行参数

本项目UASB采用两套平面尺寸12m×13m,池体有效高度10m，设计容积负荷约0.32kg*CODcr/m3*d，底部污泥浓度约60~80g/l，本项目UASB使用中温厌氧反应器，池内温度的控制主要是通过在进水前加温来达到温度调控，与此同时，UASB所产生的沼气通过独立的沼气回收系统进行回炉参烧，其顶部设计有水封罐控制沼气进气压力的同时也能分离沼气中水分，设计水封罐水封控制高度20-30cm，使用玻纤管道加沼气罗茨风机 （1530r/min,Q=14.33m3/min,39.2Kpa）对沼气进行加压传输到主厂区进行回炉参烧。为防止污水在处理过程中的臭气溢出，UASB顶部加装臭气罩，同时增设单独臭气引风机（5500cmh，2800pa，7.5ht）及管道。

UASB工艺运行参数：①池体内部水温30-35℃为宜，底部污泥MLSS<80g>，出水PH6.8-7.8，出水COD<12000mg>。②UASB池碱度一般应控制在2000-4000mg/l，正常范围在1000-5000mg/l，（以上碱度均以CaCO3计）。如果偏低，应投加小苏打等提高池水的碱度。③池水营养比：BOD5：N：P=100:5:1，可根据原水情况进行控制，根据情况添加适宜的营养剂。

3.2 UASB常见问题及解决方案

3.2.1管道结垢堵塞

渗滤液属于高盐分废水，其中金属离子含量较高是形成盐类结垢的主要原因，此外这些结垢离子与厌氧微生物过程中形成的代谢产物共同作用下形成一种黑色晶体，导致厌氧系统相关管道的堵塞。厌氧管道堵塞形成后会直接影响厌氧进水流量，厌氧循环流量等。厌氧进水流量不足，不仅会影响整个渗滤液系统水平衡，还会导致厌氧系统负荷不足，长时间降低进水流量会导致厌氧污泥活性降低。于此同时长时间厌氧循环流量不足会直接导致厌氧底部污泥堆积，污水在厌氧系统中水流上升速度下降，从而影响厌氧系统的正常运行。

针对厌氧管道堵塞问题，常规的处理方式以人工定期清堵为主，以一定周期安排定期工作，预防为主，当然针对内部管道无法进行定期人工清堵，我公司采用添加干扰素解决，干扰素主要由休眠状态的多种活性酶及类似聚多糖的物质组成，类聚多糖是骨架和支撑体，酶以分子间作用力附着在上面。当干扰素投进污水后，类聚多糖水解开始网捕二价及以上的盐，并聚合成新生污泥晶核，降低了结垢离子浓度，从而降低了形成黑晶的趋势和速率。

3.2.2 UASB出水SS高、沼气回收不畅

USAB内部由污泥区、三相分离器及气室所构建，其中三相分离器是主要的气液固分离设备，三相分离器故障或者破损是导致UASB跑泥的主要原因之一，在厌氧运行中，沼气通排不畅，会导致UASB内部污水中沼气不断对三相分离器进行冲击，严重时会直接顶翻三相分离器，导致固水分离不好，当然沼气在上升过程中也会带出一部分悬浮污泥上浮。此外，厌氧系统运行中若底部污泥浓度过大（>80g/l）情况下，也会导致厌氧出水带泥严重。

渗滤液高峰期间，渗滤液水量增大在垃圾储坑停留时间短，水解发酵时短，污水中COD含量较平时增大，UASB有机负荷增大，厌氧系统产气量就会增大，在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g）COD，则还原1gCOD相当于生成0.35L甲烷，通过计算，在渗滤液高峰期（进水量约450m3）产气量应比平时（进水量300m3）每天沼气量约多50-100m3，在沼气量增大的情况下，沼气通排就必须要得到保障，在沼气回收装置中，沼气上升过程中会带一部分液体成分，在实际运行中在沼气管道中会发现乳白色的沉淀物（水体中细菌微生物等）堵塞管道，而沼气排期不畅直接影响到厌氧三相分离效果，针对这一类问题，通常制定相关制度最沼气管道定期排水，同时严格控制沼气压力，考虑到安全问题，增设沼气水封罐装置，控制水封液位（20-30cm），水封罐不但可以充当阻火器作用，同时控制液位高度来确保沼气压力约0.2Kpa，保证沼气回收系统正常运行。

我司采用UASB工艺，底部污泥浓度控制在60-80g/l，通过定期取样测定，按照数据结果来分析厌氧底部排泥量，确保污泥浓度在控制范围内，不影响厌氧系统正常运行。

3.2.3 UASB运行参数调控不当

UASB运行参数主要包括温度、PH值、VFA、有机负荷等。

1. 在温度控制中常规运行工艺中都是采用管道蒸汽混合器来进行厌氧进水加温，在实际运行中管道蒸汽混合器在厌氧加温过程经常出现温度调控不稳定的情况其主要原因在于混合器内部由于厌氧进水SS高以及长时间过水结垢而导致蒸汽不能正常进入管道内，同时还要伴随着由于蒸汽压力不足而污水倒灌进入蒸汽管道的情况发生，针对这问题，我司直接放弃使用管道混合器，通过直接在中间水池加蒸汽管道（管道上开小孔）进行水体加热，这样运行的话只需要注意中间水池水体容量即可稳定加热。2、PH值及VFA控制有一定的关联性，因为渗滤液原液本身在前段有水解酸化的过程进入UASB之前PH显弱酸性，在UASB内部厌氧微生物新陈代谢初期减少水解过程，更加强厌氧微生物产乙酸过程，而VFA控制主要的表现在产乙酸及产甲烷反应中。日常运行过程中通常使用加盐酸或者氢氧化钠来调整进厌氧污水的PH值。3、有机负荷主要包括容积负荷及污泥负荷，在日常运行中通过监测厌氧进水COD来折算出进水量，这是控制厌氧正常运行的关键，当然高峰期间可能会出现超负荷运行的情况，这就必须要把控好每个小时进水的准确，不要出现太大的波动。

4. A/O运行参数及常见问题解决

4.1 A/O工艺及运行参数

本项目采用两组A/O同时运行，A/O平面尺寸为36×18×6.7m，设计兼氧池停留时间为69h，好氧池停留时间为138h。根据A/O池容积及负荷要求配置了相关设备，在A池内部配置6台搅拌机（2.2kw），A/O循环主要采用A/O内部循环及UF浓水回流循环的方式，内部循环主要依靠两台循环泵（130m3/h）。好氧池曝气系统主要使用两台磁悬浮罗茨风机进行曝气，两台磁悬浮风机分别为150kw、200kw，所提供的风量在70-160m3/h，磁悬浮出口额定压力为70kpa,最高转速为20000r/min，能够有效提供好氧池所需溶解氧，与此同时好氧池底部使用硅橡胶微孔式曝气管，该类型曝气管较曝气盘或射流曝气而言更稳定，抗撕裂能力更强（正常情况下35-40N/mm），通气量稳定在3-12Nm3/h，此外微孔式曝气管在破损的情况下更易检修，当然硅橡胶微孔式曝气管也有一定缺点，比如它的使用寿命仅1-2年，在高温高压下它的稳定性也有待提高。除此以外A/O还独立搭配了专用的除沫装置（两台约100m3/h的离心泵及池顶喷头用于泡沫压制），考虑到成都夏季高温期间地表温度最高可达45-50度，本项目还搭配了用于降温设备的板式换热器，换热流量最高约120m3/h，换热温度约5-7度。

A/O工艺运行参数：1、池内温度控制在25-37度，最适宜温度为33-35度，PH控制在7.5-8.3之间，DO值：好氧池控制在2-4mg/l，兼氧池约0.4mg/l，此外，好氧池污泥浓度一般控制在15-28g/l，SV30控制在80%左右。2、为保障好氧池进风压力的稳定，好氧池液位控制要求在A/O溢流口下20-40cm。3、C:N比一般控制在6-10：1，检测好氧池池内硝酸根及亚硝酸根数据，一般硝酸根（亚硝酸根）控制在100mg/l。

4.2 A/O池常见问题及解决方案

4.2.1 出水总氮过高

总氮主要由有机氮、硝态氮、氨氮等组成，而从日常监测项目来看，本项目导致总氮过高的主要原因在于碳源不足造成的，在本项目高峰期间O池出水氨氮均控制在20mg/l以内，而总氮约100g/l，而在碳源不足，DO值稳定在2-4mg/l的情况下，氨氮值稳定在20mg/l以内，而总氮约200mg/l。

为解决碳源不足的问题，本项目采用向A池注入渗滤液原液的方式提高碳源，当然有些垃圾处置项目中，渗滤液原液COD不足10000mg/l的情况下，就不能通过注入原液来补充碳源，一般应根据现场情况投加营养元素，其中碳源一般为甲醇、面粉、工业葡萄糖。

不同碳氮比对总氮的影响：

根据上图可以看出，通过调整A池渗滤液原液进水量来提高碳氮比可以适当降低A/O池出口总氮值，在硝化与反硝化作用中理论碳氮比约为2.86，但实际运行中本项目控制碳氮比一般在6-9之间，当然在过高的碳源也会引起A/O池有机负荷过高而导致DO不足，而出水COD及氨氮高。

4.2.2 活性污泥常见问题、原因及措施

4.2.3 A/O池泡沫问题

A/O池泡沫产生主要有三个原因：1、原水中存在过多的表面活性剂。2、好氧池DO不足，导致活性污泥硝化作用降低，从而导致部分污泥进行转换进行反硝化作用产生氮气上浮带泥而形成泡沫。3、污泥老化，再加上丝状菌过多，异常生长与池内气泡、絮体颗粒进行混合，形成稳定、持续且较难控制的泡沫。

本项目O池泡沫情况主要以生物泡沫为主，而为预防生物泡沫的产生就必须严格控制A/O工艺参数，严格控制A/O池进水负荷及曝气。若好氧池出现大量泡沫，先采用化学药剂进行简单除沫防止泡沫溢出，为防止选用的消泡剂影响尾端膜处理效率，一般选用无硅消泡剂进行除沫，同时在池内添加助凝剂（如三氯化铁）对泡沫进行絮凝沉淀，在根据A/O池污泥浓度来核算排泥量，严格控制进水有机负荷、循环流量及曝气量。一般生物泡沫持续时间较长约一周左右，这就需要在出现泡沫时就开始调控。

5. 总结

采用“厌氧+A/O-UF+NF+RO"组合工艺处理城市生活垃圾渗滤液是一种具有广阔前景的方法。厌氧消化有效的去除垃圾渗滤液中的有机污染物，为后续膜技术的应用创造适宜的条件，A/O+MBR使废水COD浓度达标的同时大幅度地降低NH-N浓度，减轻后续NF/RO过程的负荷，有效地降低运行费用。深度处理过程确保总氮达标排放。水质指标CODcr、BOD5、NH3-N、SS的平均去除率分别为96%、96%、92%、95%，该组合工艺具有较好的去除效果，流程简单、能适应水质水量的变化，运行稳定出水水质达标。

参考文献：

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