PAC_MBR处理垃圾渗滤液的硝化性能研究
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2 3 2
;塔 h;
图 2 M BR 连续运行亚硝酸盐积累 F ig 2 N itr ite accum ulation in M BR s
试验原水为北京六里屯垃圾填埋场内调节池中 的渗滤液, 其中氨氮浓度为 2000~ 3000 m g /L, 采用 吹脱法对该渗滤液进行预处理 , 再用硫酸调节 p H, 将其稀释 4 倍左右后进入 MBR 反应器。 MBR 进水
-
; 胞外聚合物 ( EPS) 中多聚糖和蛋白质分别采
[ 8]
用考马斯比色法和硫酸 苯酚比色法测定
。
2 结果与讨论
2 . 1 M BR 连续运行的硝化效果 原水可生物利用的有机物较低 , COD 去除率仅
第 2期
谢晓慧等 : PAC M BR 处理垃圾渗滤液的硝化性能研究
Abstract T he nitrifica tio n perfor m ance in MBR w ith pow dered activated carbon ( PAC ) w as studied in + treatin g land fill leachate after air stripping . UnderHRT o f 3 d , and NH 4 N of 200~ 500 m g /L, the PAC MBR and the nor m a lM BR w ithout PAC can both ox id ize amm onia on ly to NO2 at p H> 8 . 7 , and w hen pH decreased to 7. 6~ 8 . 2 , the n itrite w as qu ickly ox idized to n itrate w hile th e norm al MBR st ill rem a in ed on the stage o f n i trite . W hen the stripp ing w as stopped , NO 2 soon d isappeared wh ich can be related to that the su lp huric acid w as not used to ad ju st p H when str ipp ing w as stopped . It w as found th at the rem ova l rate o f a mm on ia decreased 22quick ly w ith SO 4 o f 3 g /L. It in dicated that SO4 can restrain n itrobacter ia act iv ity. M oreover , the m ore S MP is , the less the con tent of NO2 is , and but S MP is not the key reason for NO 2 accum ulation . K ey w ord s M BR; PAC; leachate ; nitrat io n ; NO2 accum ulation 垃圾渗滤液的特点是高氨氮、 高 p H, 有机物生 物可降解性差, 往往含有生物抑制性物质 , 这些特点 尤其对自养菌影响更大 , 如何提高处理渗滤液的硝 化效率是一个需要研究的问题 。膜生物反应器 ( MBR) 作为一种新型高效的污水处理工艺已经广 泛应用于小规模污水处理 , 其膜组件可以截流生长 缓慢的硝化菌, 使之得以富集, 可以提高系统硝化效 率 。因此, MBR 用于处理成分复杂的垃圾渗滤液 时 , 可以在高硝化菌浓度下获得较好的系统总硝化 效率。 F ik ret 和 I m a i等人研究发现在微生物处理系 统中添加粉末活性炭可以提高有机污染物去除率和 硝化效果, 然而, PAC 在 M BR 反应器处理渗滤液中 的应用研究报道甚少 , 尤其是 PAC 对渗滤液处理过 [ 4~ 6] 程中硝化作用的影响有必要进一步研究 。
2现 , 当 SO2对硝 化 菌具 有抑 制 作用 ; 同 时 , 微 生物 代 谢产 物 4 为 3 g /L 时 , 氨 氮氧 化速 度 出现 了明 显 的下 降 , 表 明 SO 4 ( SM P ) 分泌量越高 , NO2 含量越低 , 但是 SM P 不是影响 NO 2 积累的主要原因。
关键词
资助项目 : 国家高技术研究发展计划 863 项目 ( 2004AA 649280 ) 收稿日期 : 2004 - 09- 17 ; 修订日期 : 2004- 12 - 15 作者简介 : 谢晓慧 ( 1978 ~ ) , 女 , 硕士 , 主 要研究 方向 : 水污染 治理。 E m ai: l xiaohu ixxh @ sohu . com * 通讯联系人
谢晓慧
1 , 2
吴成强
1
郭召海1杨敏 Nhomakorabea1*
姚春丽
2
( 1 中国科学院生态 环境研究中心环境水质学国家重点实验室 , 北京 100085; 2 北京林业大学材料技术与科学 学院 , 北京 100083) 摘 要 研究了粉末活性 炭 ( PAC) 作为载体 的膜生 物反应 器 ( M BR ) 处理 吹脱后 垃圾渗 滤液的硝 化性能。 在 HRT = 3 d 、 NH + H > 8. 7 时 , PA C M BR 和 没有 添 加 PA C 的普 通 M BR 均 只能 将氨 氮 转化 为 4 N = 200 ~ 500 mg /L 条件 下 , 进 水 p NO2- ; 降低 pH 至 7. 6~ 8. 2 时 , PA C M BR 中的亚硝酸盐氧 化菌迅 速恢复 活性 , 将 NO2- 完全 转化为 硝酸盐 , 而普 通 M BR 仍 然停留在亚硝化阶段 ; 当吹脱取消后 , NO2- 迅速消失 , 这可能 与取消吹脱后 , 不再使 用大量硫酸 进行 pH 调节有关。研 究发
[ 7] +
含量则逐渐降低 , 而 M BR2 中氨氮的氧化产物仍然 主要为 NO 2 , 硝酸盐产生量非常少。在试验第Ⅲ阶 段 , 进一步增加硫酸用量降低进水 p H为 7 . 3~ 7 . 7 , 然而, 由于反应体系所需要的碱度不足导致反应器 出水 p H 急 剧 降 低, M BR2 出 水 pH 降 低 到 6 5 , MBR1出 水 p H 甚至降低到 6 以下, 因 此, 进水 pH 进一步降低并不能提高 M BR2 内 NO2 转化率。由 此推断 , pH 对于普通膜生物反应器 M BR2 内氨氮完 全转化为 NO3 没有作用, 说明系统内存在抑制亚硝
第 7 卷第 2 期 2 0 0 6年 2 月
环境污染治理技术与设备 T echn iques and Equ ipm ent for Env ironm enta l Po llution Contro l
V o l. 7, N o. 2 F eb . 2 0 0 6
PAC M BR 处理垃圾渗滤液的硝化性能研究
考虑到高 p H 可能 抑制了亚 硝酸盐氧 化菌活 性 , 不利于亚硝酸盐氧化菌的生长, 进行了 pH 条件
试验, 试验条件见表 1 。在试验第Ⅱ阶段 , 通过硫酸 水质如下: p H 7 . 3~ 9 . 3, 碱度 ( CaCO 3 ) 1500~ 3500 调节原水 pH 在 7. 6~ 8. 2 范围内。反应器运行 2~ m g /L, COD 400 ~ 650 m g /L, TOC 130~ 300 m g /L, 3 d 后 , MBR1 出水硝酸盐含量逐渐增加 , 亚硝酸盐 TN 250~ 550 m g /L, NH 4 N 200~ 500 m g /L。 1 . 3 分析项目及方法 + COD、 NH 4 N、 p H 参照 废水 水质 监测分 析方 法
氮去除速率快, 能够在较短时间内被完全氧化 , 相比 之下, 投加 PAC 的 MBR1 具有更高的硝化速率。然 而在 2 个反应器内, 氨氮全部被氧化为 NO2 。
图 1 M BR 连续运行氨氮氧化 F ig 1 Amm onium re m oval in M BR s
出水 p H
吹脱塔操作条件 : pH = 12. 2 ; 吹脱温度 20 横截面积为 0 . 0113 m ; 供气强度 5 . 31 m /m 吹脱时间 12 h ; 吹脱率 50 % 左右。 1 . 2 试验原水水质
M BR
PA C 渗滤液 X703
硝化 A
NO2 积累 文章编号 1008 9241( 2006) 02 0075 04
中图分类号
文献标识码
The nitrification performance in PAC M BR in treating landfill leachate after air stripping
X ie X iaohu i
1, 2
W u Chengqiang
1
Guo Zhaoha i
1
Yang M in
1
Y ao Chunli
2
( 1 S tate K ey Laboratory of Environm ental A quat ic Chem istry, R esearch C enter for Eco Env iron m en tal Sciences , C h inese A cadem y of S cien ces , B eijing 100085; 2 C ollege of M ateria ls S cien ce and Technology, Beijing Forestry U n iversity, Bei jing 100083)
表 1 连续试验条件 Tab le 1 O peration cond ition
试验阶段 运行时间 ( d) 进水 p H M BR1 ( PAC ) M BR2 吹脱预处理 且硫酸调节 p H 进水 SO 24 ( g/ L) 9. 2 Ⅰ 0 ~ 40 8. 7 ~ 9. 3 8. 1 ~ 8. 9 8. 2 ~ 8. 9 Ⅱ 41~ 49 7. 6~ 8 . 2 8. 2~ 8 . 6 8. 2~ 8 . 7 采用 11 . 5 16 . 5 Ⅲ 50~ 68 7 . 3~ 7 . 7 5 . 3~ 8 . 0 6 . 5~ 8 . 1 Ⅳ 69~ 83 8 . 2~ 8 .9 6 . 1~ 7 .7 6 . 7~ 7 .8 取消
[ 3] [ 1, 2]
本文作者通过 PAC 和 M BR 反应器组合处理经 过吹脱法预处理的渗滤液 , 研究了 PAC 在渗滤液处 理的硝化过程中的作用, 并对硝化的影响因素进行 了深入探讨。
1 试验装置与方法
1 . 1 试验工艺流程 本试验采用了 2 套浸没式一体式膜生物反应 器 , 其中一套反应器 ( M BR1) 内投加了 2 g /L PAC;
76
环 境 污 染 治 理 技 术 与 设 备
第 7卷
另一反应器 ( M BR2) 内不投加 PAC。微滤膜采用聚
2
为 10 % 左右, 此时 , 膜生物反应器主要承担了氨氮
乙烯中空纤维膜 , 孔径为 0 . 1 m, 膜面积为 0 . 2 m 。 氧化的功能。 MBR 对氨氮的去除效果见图 1 和图 。反应器启动后 , 硝化菌能够很快适应新环境 , 氨 原水由进水泵从原水箱给入吹脱塔, 采用硫酸 2 调节 pH 并 4 倍稀释后再进入 M BR 反应器内, 经过 反应器处理后在抽吸泵的抽吸作用下形成膜过滤出 水。膜出水为间歇方式 , 时间继电器控制抽吸时间 为 6 m in, 停 1 m in 。液位计控制进水泵的开停以保 持 MBR 内 的 液 位 恒 定。 MBR 内 水 力 停 留 时 间 ( HRT ) 为 3 d , 温 度 为 常 温 , 溶 解 氧 ( DO ) 大 于 3 m g /L, 运行期间未人工排泥。在 MBR1 内 , MLSS = 3 . 02 ~ 5 . 41 g /L; 在 MBR2 内 , M LSS = 1 . 78 ~ 3 56 g /L。 连续试验条件控制见表 1 。
;塔 h;
图 2 M BR 连续运行亚硝酸盐积累 F ig 2 N itr ite accum ulation in M BR s
试验原水为北京六里屯垃圾填埋场内调节池中 的渗滤液, 其中氨氮浓度为 2000~ 3000 m g /L, 采用 吹脱法对该渗滤液进行预处理 , 再用硫酸调节 p H, 将其稀释 4 倍左右后进入 MBR 反应器。 MBR 进水
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; 胞外聚合物 ( EPS) 中多聚糖和蛋白质分别采
[ 8]
用考马斯比色法和硫酸 苯酚比色法测定
。
2 结果与讨论
2 . 1 M BR 连续运行的硝化效果 原水可生物利用的有机物较低 , COD 去除率仅
第 2期
谢晓慧等 : PAC M BR 处理垃圾渗滤液的硝化性能研究
Abstract T he nitrifica tio n perfor m ance in MBR w ith pow dered activated carbon ( PAC ) w as studied in + treatin g land fill leachate after air stripping . UnderHRT o f 3 d , and NH 4 N of 200~ 500 m g /L, the PAC MBR and the nor m a lM BR w ithout PAC can both ox id ize amm onia on ly to NO2 at p H> 8 . 7 , and w hen pH decreased to 7. 6~ 8 . 2 , the n itrite w as qu ickly ox idized to n itrate w hile th e norm al MBR st ill rem a in ed on the stage o f n i trite . W hen the stripp ing w as stopped , NO 2 soon d isappeared wh ich can be related to that the su lp huric acid w as not used to ad ju st p H when str ipp ing w as stopped . It w as found th at the rem ova l rate o f a mm on ia decreased 22quick ly w ith SO 4 o f 3 g /L. It in dicated that SO4 can restrain n itrobacter ia act iv ity. M oreover , the m ore S MP is , the less the con tent of NO2 is , and but S MP is not the key reason for NO 2 accum ulation . K ey w ord s M BR; PAC; leachate ; nitrat io n ; NO2 accum ulation 垃圾渗滤液的特点是高氨氮、 高 p H, 有机物生 物可降解性差, 往往含有生物抑制性物质 , 这些特点 尤其对自养菌影响更大 , 如何提高处理渗滤液的硝 化效率是一个需要研究的问题 。膜生物反应器 ( MBR) 作为一种新型高效的污水处理工艺已经广 泛应用于小规模污水处理 , 其膜组件可以截流生长 缓慢的硝化菌, 使之得以富集, 可以提高系统硝化效 率 。因此, MBR 用于处理成分复杂的垃圾渗滤液 时 , 可以在高硝化菌浓度下获得较好的系统总硝化 效率。 F ik ret 和 I m a i等人研究发现在微生物处理系 统中添加粉末活性炭可以提高有机污染物去除率和 硝化效果, 然而, PAC 在 M BR 反应器处理渗滤液中 的应用研究报道甚少 , 尤其是 PAC 对渗滤液处理过 [ 4~ 6] 程中硝化作用的影响有必要进一步研究 。
2现 , 当 SO2对硝 化 菌具 有抑 制 作用 ; 同 时 , 微 生物 代 谢产 物 4 为 3 g /L 时 , 氨 氮氧 化速 度 出现 了明 显 的下 降 , 表 明 SO 4 ( SM P ) 分泌量越高 , NO2 含量越低 , 但是 SM P 不是影响 NO 2 积累的主要原因。
关键词
资助项目 : 国家高技术研究发展计划 863 项目 ( 2004AA 649280 ) 收稿日期 : 2004 - 09- 17 ; 修订日期 : 2004- 12 - 15 作者简介 : 谢晓慧 ( 1978 ~ ) , 女 , 硕士 , 主 要研究 方向 : 水污染 治理。 E m ai: l xiaohu ixxh @ sohu . com * 通讯联系人
谢晓慧
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吴成强
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郭召海1杨敏 Nhomakorabea1*
姚春丽
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( 1 中国科学院生态 环境研究中心环境水质学国家重点实验室 , 北京 100085; 2 北京林业大学材料技术与科学 学院 , 北京 100083) 摘 要 研究了粉末活性 炭 ( PAC) 作为载体 的膜生 物反应 器 ( M BR ) 处理 吹脱后 垃圾渗 滤液的硝 化性能。 在 HRT = 3 d 、 NH + H > 8. 7 时 , PA C M BR 和 没有 添 加 PA C 的普 通 M BR 均 只能 将氨 氮 转化 为 4 N = 200 ~ 500 mg /L 条件 下 , 进 水 p NO2- ; 降低 pH 至 7. 6~ 8. 2 时 , PA C M BR 中的亚硝酸盐氧 化菌迅 速恢复 活性 , 将 NO2- 完全 转化为 硝酸盐 , 而普 通 M BR 仍 然停留在亚硝化阶段 ; 当吹脱取消后 , NO2- 迅速消失 , 这可能 与取消吹脱后 , 不再使 用大量硫酸 进行 pH 调节有关。研 究发
[ 7] +
含量则逐渐降低 , 而 M BR2 中氨氮的氧化产物仍然 主要为 NO 2 , 硝酸盐产生量非常少。在试验第Ⅲ阶 段 , 进一步增加硫酸用量降低进水 p H为 7 . 3~ 7 . 7 , 然而, 由于反应体系所需要的碱度不足导致反应器 出水 p H 急 剧 降 低, M BR2 出 水 pH 降 低 到 6 5 , MBR1出 水 p H 甚至降低到 6 以下, 因 此, 进水 pH 进一步降低并不能提高 M BR2 内 NO2 转化率。由 此推断 , pH 对于普通膜生物反应器 M BR2 内氨氮完 全转化为 NO3 没有作用, 说明系统内存在抑制亚硝
第 7 卷第 2 期 2 0 0 6年 2 月
环境污染治理技术与设备 T echn iques and Equ ipm ent for Env ironm enta l Po llution Contro l
V o l. 7, N o. 2 F eb . 2 0 0 6
PAC M BR 处理垃圾渗滤液的硝化性能研究
考虑到高 p H 可能 抑制了亚 硝酸盐氧 化菌活 性 , 不利于亚硝酸盐氧化菌的生长, 进行了 pH 条件
试验, 试验条件见表 1 。在试验第Ⅱ阶段 , 通过硫酸 水质如下: p H 7 . 3~ 9 . 3, 碱度 ( CaCO 3 ) 1500~ 3500 调节原水 pH 在 7. 6~ 8. 2 范围内。反应器运行 2~ m g /L, COD 400 ~ 650 m g /L, TOC 130~ 300 m g /L, 3 d 后 , MBR1 出水硝酸盐含量逐渐增加 , 亚硝酸盐 TN 250~ 550 m g /L, NH 4 N 200~ 500 m g /L。 1 . 3 分析项目及方法 + COD、 NH 4 N、 p H 参照 废水 水质 监测分 析方 法
氮去除速率快, 能够在较短时间内被完全氧化 , 相比 之下, 投加 PAC 的 MBR1 具有更高的硝化速率。然 而在 2 个反应器内, 氨氮全部被氧化为 NO2 。
图 1 M BR 连续运行氨氮氧化 F ig 1 Amm onium re m oval in M BR s
出水 p H
吹脱塔操作条件 : pH = 12. 2 ; 吹脱温度 20 横截面积为 0 . 0113 m ; 供气强度 5 . 31 m /m 吹脱时间 12 h ; 吹脱率 50 % 左右。 1 . 2 试验原水水质
M BR
PA C 渗滤液 X703
硝化 A
NO2 积累 文章编号 1008 9241( 2006) 02 0075 04
中图分类号
文献标识码
The nitrification performance in PAC M BR in treating landfill leachate after air stripping
X ie X iaohu i
1, 2
W u Chengqiang
1
Guo Zhaoha i
1
Yang M in
1
Y ao Chunli
2
( 1 S tate K ey Laboratory of Environm ental A quat ic Chem istry, R esearch C enter for Eco Env iron m en tal Sciences , C h inese A cadem y of S cien ces , B eijing 100085; 2 C ollege of M ateria ls S cien ce and Technology, Beijing Forestry U n iversity, Bei jing 100083)
表 1 连续试验条件 Tab le 1 O peration cond ition
试验阶段 运行时间 ( d) 进水 p H M BR1 ( PAC ) M BR2 吹脱预处理 且硫酸调节 p H 进水 SO 24 ( g/ L) 9. 2 Ⅰ 0 ~ 40 8. 7 ~ 9. 3 8. 1 ~ 8. 9 8. 2 ~ 8. 9 Ⅱ 41~ 49 7. 6~ 8 . 2 8. 2~ 8 . 6 8. 2~ 8 . 7 采用 11 . 5 16 . 5 Ⅲ 50~ 68 7 . 3~ 7 . 7 5 . 3~ 8 . 0 6 . 5~ 8 . 1 Ⅳ 69~ 83 8 . 2~ 8 .9 6 . 1~ 7 .7 6 . 7~ 7 .8 取消
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本文作者通过 PAC 和 M BR 反应器组合处理经 过吹脱法预处理的渗滤液 , 研究了 PAC 在渗滤液处 理的硝化过程中的作用, 并对硝化的影响因素进行 了深入探讨。
1 试验装置与方法
1 . 1 试验工艺流程 本试验采用了 2 套浸没式一体式膜生物反应 器 , 其中一套反应器 ( M BR1) 内投加了 2 g /L PAC;
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环 境 污 染 治 理 技 术 与 设 备
第 7卷
另一反应器 ( M BR2) 内不投加 PAC。微滤膜采用聚
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为 10 % 左右, 此时 , 膜生物反应器主要承担了氨氮
乙烯中空纤维膜 , 孔径为 0 . 1 m, 膜面积为 0 . 2 m 。 氧化的功能。 MBR 对氨氮的去除效果见图 1 和图 。反应器启动后 , 硝化菌能够很快适应新环境 , 氨 原水由进水泵从原水箱给入吹脱塔, 采用硫酸 2 调节 pH 并 4 倍稀释后再进入 M BR 反应器内, 经过 反应器处理后在抽吸泵的抽吸作用下形成膜过滤出 水。膜出水为间歇方式 , 时间继电器控制抽吸时间 为 6 m in, 停 1 m in 。液位计控制进水泵的开停以保 持 MBR 内 的 液 位 恒 定。 MBR 内 水 力 停 留 时 间 ( HRT ) 为 3 d , 温 度 为 常 温 , 溶 解 氧 ( DO ) 大 于 3 m g /L, 运行期间未人工排泥。在 MBR1 内 , MLSS = 3 . 02 ~ 5 . 41 g /L; 在 MBR2 内 , M LSS = 1 . 78 ~ 3 56 g /L。 连续试验条件控制见表 1 。