垃圾滲濾液顆粒污泥馴化試驗及主要微生物種群變化

童 慶,樊 霆,王浩明,孫禮明

(1.合肥水泥研究設計院,安徽合肥230051;2.安徽農業大學,安徽合肥230036)

垃圾滲濾液顆粒污泥馴化試驗及主要微生物種群變化

童 慶1,樊 霆2,王浩明1,孫禮明1

(1.合肥水泥研究設計院,安徽合肥230051;2.安徽農業大學,安徽合肥230036)

垃圾滲濾液生化處理過程中,采用城市污水處理廠污泥濃縮池污泥進行接種,并選擇間歇培養同馴化的啟動方法,分階段提高廢水配比。試驗結果表明,經過16d的污泥馴化,MLSS保持在5000mg/L左右,HRT=3d,SV=36,F/M為0.144 kgBOD5/kg MLVSS.d,容積負荷(FV)為1.3～1.6 kgCOD/m3.d,溫度28～30℃,pH=7,DO為3～5 mg/L條件下,該滲濾液CODCr降至450.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達96.15%。隨著馴化時間的延長,通過顯微觀察,活性污泥絮狀性能變好,絮體增大,邊緣清晰,結構緊密,反應器內原生動物種類豐富,與其他微生物相互協同,可提高處理效率。

垃圾滲濾液;污泥馴化;種群變化

垃圾滲濾液是由城市生活垃圾填埋作業后濾出或垃圾分解以及因為降水等因素形成的一種成分復雜的高濃度有機廢水,環境危害極大[1～2]。SBR法用于滲濾液處理是近幾年應用較為普遍的一種生物法,具有曝氣、沉淀等各功能段運行時間調節方便、對不同水質水量廢水變化適應性強等特點。SBR工藝通過在原有好氧曝氣前強化缺氧攪拌,通過調節曝氣量在同一反應器內部形成缺氧、好氧、厭氧環境的交替變化,方便實現A/O工藝的硝化和反硝化功能,從而達到脫氮除磷效果[3～6]。本研究目的在于探討難降解有機物的生物反應器的快速啟動控制技術,通過進行微生物的鏡檢分析反應器中污泥特性、微生物種群及數量變化。

1 試驗材料與方法

1.1 廢水來源及水質

本試驗水樣取自某市垃圾填埋場滲濾液化學預處理出水,主要水質指標見表1。投加NaOH和HCl調節pH值,曝氣量恒定。

1.2 試驗裝置及方法

試驗整套裝置如圖1所示:反應器有效容積為15L,采用壓縮空氣鼓風曝氣,用玻璃轉子流量計調節曝氣量。反應過程中在線檢測溫度、pH和DO值。為更好地實現生物脫氮除磷,SBR反應器的運行方式為:瞬間進水,缺氧攪拌,好氧曝氣,停機靜置,瞬間出水。各項水質指標的測定方法均采用標準水和廢水監測分析方法[7],鏡檢分析采用日本Nikon公司Model YS100生物(可拍照)顯微鏡。

表1 滲濾液原水樣特性

2 試驗結果與分析

2.1 污泥接種及馴化過程

鑒于經化學預處理后,滲濾液COD濃度依舊偏高,本試驗選擇間歇培養同馴化的啟動方法,接種污泥取自某城市污水處理廠污泥濃縮池。

第一階段,廢水按投配比為25%與接種污泥泥水混合物(其中測得MLSS=1859 mg/L),共同進入SBR反應器,調節pH至中性,控制溫度30℃,DO為4～6 mg/L,悶曝2d,靜置1h,排放上清液。再1次/d瞬時注水,攪拌,曝氣,靜置,排放上清液,連續穩定運行2d,測定出水水質。

第二階段,廢水投配比依次增加到50%、75%,操作如上,連續穩定運行5d。

第三階段,廢水投配比增加到90%～100%,瞬時進水,缺氧攪拌4h,好氧曝氣8h,靜置1h,排水,閑置程序連續穩定運行8d,期間不排泥。鏡檢結果表明,活性污泥中富含微生物,菌膠團絮體呈茶褐色,污泥沉淀性能良好,出水清澈,出水為茶黃色,同時試驗測得MLSS=4981mg/L,SV5=36,F/M為0.144 kgBOD5/kg MLVSS·d,容積負荷(FV)為1.3～1.6 kgCOD/m3·d時COD、NH3-N去除率分別達到80%和95%以上。至此可認為污泥馴化過程結束,SBR反應器啟動成功。階段運行數據見表2(本實驗以COD濃度作為主要控制標準)。

表2 污泥馴化階段實驗運行數據

根據表2所測數據及計算結果,繪出反應器污泥馴化階段CODCr及NH3-N變化曲線,結果如圖2、圖3所示。

由圖2、圖3可知,悶曝2d后,廢水按投配比25%,SBR出水CODCr從587.37mg/L降至257.86mg/L,去除率僅為56.10%,而NH3-N從31.66mg/L降至7.85mg/L,去除率為75.21%。此后,廢水按投配比依次按25%、50%和75%遞增,污泥馴化8d后,SBR中NH3-N去除率已達91.56%,并首次超過90%,但反應器的CODCr去除率不到75%。進一步提高廢水投配至90%,最終達到100%。11d后,SBR出水中CODCr去除率達到80%,NH3-N去除率也保持在93%左右,污泥馴化基本成功。16d后,CODCr從2420.67mg/L降至456.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達96.15%,反應器已成功啟動。但CODCr出水濃度仍較高,說明滲濾液中還有相當難降解有機物未得到去除,之后SBR的出水水質基本上穩定在此水平。

2.2 反應體系中顆粒污泥生物相的鏡檢分析

生物相指活性污泥中微生物的種類、數量、優勢度及其代謝活力等狀況的概貌。微生物(主要指原生動物)無論是在提高活性污泥法的處理水水質方面,還是在減少剩余污泥量方面,都已證實是必需的。

本試驗垃圾滲濾液污泥馴化過程中,吸取體系活性污泥鏡檢,制樣2份,其中1份在酒精燈下烤炙片刻。采用日本Nikon公司的Model YS100生物顯微鏡檢測,放大倍數為16×40。鏡檢發現,整個馴化過程中出現的微生物相非常豐富,微生物種群是分期變化的,伴有鐘蟲、纖毛蟲等原生動物及少量線蟲、輪蟲出現。

在顆粒污泥馴化初期,由于原污泥中的原生動物對滲濾液水質不適應,幾乎全部絕跡,混合液中游離細菌大量存在,污泥結構松散,顆粒細密,很少量的成絮凝體形式(如圖4),此時鏡檢觀察混合液中出現較多的是如游泳型纖毛蟲(如圖5)、豆形蟲等。隨著馴化時間的延長,污泥中的原生動物對滲濾液水質已漸漸適應,活性污泥絮狀性能變好,混合液中游離細菌大量減少,游泳型纖毛蟲也逐漸減少,污泥絮體以菌膠團細菌為骨架,絮體大,邊緣清晰,結構緊密(如圖6),出水開始變透明,出水水質較好,此時體系內原生動物發展成為覓食細菌量較少的固著型纖毛類原生動物,如鐘蟲(如圖7)等,同時也有少量線蟲(如圖8)和輪蟲(如圖9)及藻類出現[8]。檢測出水COD去除率逐步升高,出水水質愈來愈好。

試驗還發現,當反應器原水COD濃度突然增大,出現較大沖擊負荷,反應體系pH值、DO急劇降低初期時,鐘蟲活躍性均呈現明顯降低,甚至不動,出水水質隨即變差,需要一段時間適應。

可見,主要微生物對水質參數、沖擊負荷、pH值、DO、溫度等水質環境條件有很高的敏感性,稍有變動,很快就會在原生動物的種類組成、個體數量、個體形態和代謝活力上發生相應的變化[9]。因此活性污泥生物相在一定程度上反映出生化反應曝氣系統的處理質量及運行狀況,可為污水處理的運行管理提供重要判斷指標。

3 結論

(1)采用某城市污水處理廠污泥濃縮池污泥進行接種,并選擇間歇培養同馴化的啟動方法,階段提高廢水配比,污泥馴化8d后,SBR中NH3-N去除率已達91.56%,并首次超過90%,但反應器的CODCr去除率不到75%。進一步提高廢水投配至90%,最終達到100%。11d后,SBR出水中CODCr去除率達到80%,NH3-N去除率也保持在93%左右,污泥馴化基本成功。16d后,CODCr從2420.67mg/L降至456.05mg/L,去除率保持80%左右,NH3-N的去除率最終達96.15%,反應器已成功啟動;

(2)反應器成功啟動后,當溫度控制在30℃、pH值在中性附近、DO為3～5mg/L時,出水的水質較好;

(3)整個馴化過程中反應體系微生物非常豐富,微生物種群、數量及活躍程度的變化均可作為系統穩定運行的重要標準。

[1]孟了,熊向隕.我國垃圾滲濾液處理現狀及存在問題[J].給水排水,2003,29(10).

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[9]Zhang BL,iao LH,Pei J.The preliminary exploration on main mi2 croorganis m groups and their basic ecological 1aw in activated sludge of SBR[J].Advances Eaviron Sci,1994,2(3).

Experiment of Particle Sludge Acclimation of Landfill Leachate and Changes of the Ma in Microorgan ism Species

TONG Qing1,FAN Ting2,WANG Hao2ming1,SUN Li2ming1
(1.Hefei Cement Research&Design Institute,Anhui Hefei 230051 China)

The sludge from municipal sewage treatment plant concentration pond was inoculated by choosing the start-up method of inter mission culture domestication and increasing the sewage proportion by stages in the course of landfill leachate biochemical treatment.The results showed that under the situation of 5000mg/L ofMLSS and 3d of HRT and 0.144kgBOD5/kg MLVSS.d of F/M and 1.3 to 1.6 kgCOD/m3of FV and 7 of pH and 28 to 30℃of the reaction temperature and 3 to 5mg/L ofDO after 16 days of sludge domestication,the removal rate of COD and ammonia nitrogen approached 80 percent and 96 percent respectively,the concentration of COD remains about 450mg/L.W ith the acclimation time extended,the activated sludge brim was clear.The protozoa in bioreactor were abundant,which could grow well with other microorgan is ms to promote disposal efficiency.

landfill leachate;sludge acclimation;species change

X705

A

1673-9655(2010)03-0008-04

2010-01-26

童慶(1977-),男,工學碩士,工程師,主要從事污染物治理科研與設計工作。