循環(huán)生物流的垃圾滲濾液處理方案

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1第一章前言 11.1垃圾滲濾液的產(chǎn)生及危害 11.1.1垃圾滲濾液的產(chǎn)生 11.1.2垃圾滲濾液的危害 11.2垃圾滲濾液的處理研究現(xiàn)狀 21．2．1物理化學(xué)處理法 21．2．3 31．2．2生化處理法 21.3生物流化床研究現(xiàn)狀 41.3.1幾種新型的流化床反應(yīng)器 51.3.2三相生物流化床的特點(diǎn) 61.3.3流化床活性炭一生物膜法的運(yùn)行機(jī)理 7論文的研究內(nèi)容 8第二章實(shí)驗(yàn)裝置及檢測方法、儀器及藥品 92.1實(shí)驗(yàn)裝置 92.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 10實(shí)驗(yàn)藥品 112.4試驗(yàn)材料 112.5載體的特性 11第三章生物流化床載體掛膜實(shí)驗(yàn) 133.3載體和污水水質(zhì) 133.4生物膜的培養(yǎng)與馴化 133.5生物膜的形成過程中的控制條件 133.6載體掛膜馴化期間污水的處理效果 143.6.1好氧反應(yīng)器處理效果 143.6.2厭氧反應(yīng)器處理效果 153.7小結(jié) 16第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與影響因素分析 174.1厭氧預(yù)處理 17水力停留時(shí)間的影響 174.3曝氣量的影響 184.4投加生物膜量（載體含率）的影響 194.5小結(jié) 20實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與展望 215.1主要結(jié)論 215.2問題及展望 21致謝 23參考文獻(xiàn) 24附錄A實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 26附錄B英文翻譯 29第一章前言1.1垃圾滲濾液的產(chǎn)生及危害1.1.1垃圾滲濾液的產(chǎn)生1.1.2垃圾滲濾液的危害1.2垃圾滲濾液的處理研究現(xiàn)狀1．2．1物理化學(xué)處理法化學(xué)氧化法（包括臭氧氧化和過氧化氫）被用于垃圾滲濾液的深度處理，其原因是在許多情況下可以直接將難降解的有機(jī)物氧化為簡單的易降解的有機(jī)物，內(nèi)部自由基反應(yīng)可以加速氧化速度。在德國目前約有100座填埋場滲濾液處理廠，其中有15座以化學(xué)氧化法作為深度處理工藝。但在國外化學(xué)氧化法處理垃圾滲濾液也基本處于實(shí)驗(yàn)階段，缺點(diǎn)是耗電量大，成本和管理費(fèi)用高[3]。1．2．2生化處理法生物處理是垃圾滲濾液的主體處理方法。根據(jù)生物處理系統(tǒng)中微生物存在的狀態(tài)，可分為懸浮系統(tǒng)，固著生長（膜法）系統(tǒng)和菌-藻聯(lián)合處理系統(tǒng)。根據(jù)廢水生物處理系統(tǒng)中起主要作用的微生物的呼吸類型，又可以分為好氧處理，厭氧處理法以及兼性處理（即厭氧-好氧聯(lián)合處理）系統(tǒng)。（1）好氧處理法1．2．31.3生物流化床研究現(xiàn)狀發(fā)展高效、低能耗、占地面積小的生物處理新技術(shù)一直是廢水生物處理研究的重要課題之一[5]，其中一個(gè)重要的途徑就是提高生物反應(yīng)器上微生物的濃度和活性。七十年代初問世的生物流化床技術(shù)，就是對(duì)這個(gè)途徑采取的具體措施的發(fā)展，它把生物膜法推向了一個(gè)新的高度。生物流化床是用于傳統(tǒng)工藝領(lǐng)域的一項(xiàng)技術(shù)，從七十年代初期開始，美國、日本等國的廢水處理專家將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于廢水的深度處理，爾后又致力于二級(jí)處理。國內(nèi)一些環(huán)?？蒲袉挝缓透叩仍盒?977年開始對(duì)生物流化床技術(shù)進(jìn)行研究，己經(jīng)取得了較好的成績了[6-7]。1971年羅伯特等人在對(duì)廢水進(jìn)行生物處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)被活性碳所吸附的有機(jī)物大都能微生物所分解。這為發(fā)展具有生物膜法和活性污泥法兩者優(yōu)點(diǎn)的生物流化床技術(shù)提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。從七十年代初期開始，美、日本都將生物流化床技術(shù)應(yīng)用于廢水的深度處理(硝化、脫氮)，隨后美國又致力于研究應(yīng)用于二級(jí)處理。1973年美國JerisJohus等人成功開發(fā)了生物流化床技術(shù)并于同年申請(qǐng)了專利[8]美國Ecolotrol公司經(jīng)過三年的工業(yè)性生產(chǎn)，已于1975年形成了應(yīng)用于二、三處理的HY-FIO生物流化床工藝。在該工藝中應(yīng)用純氧為氧源，砂作為生物載體。美、日兩國的生物流化床技術(shù)目前都處于初期發(fā)展階段，已從試驗(yàn)室轉(zhuǎn)向中試階段[9]，推廣應(yīng)用于城市污水處理；己完成了城市污水碳質(zhì)化、硝化、脫氮的中試及其評(píng)價(jià)；對(duì)部分工業(yè)廢水處理作出了小試和中試及其評(píng)價(jià)。主要研究方向有純氧生物流化床處理高濃度烴類廢水、合成纖維廢水;貧氧流化床脫氮、厭氧生物流化床處理含酚廢水、大豆加工有機(jī)廢水、牛奶加工有機(jī)廢水處理等。國內(nèi)一些環(huán)?？蒲袉挝缓透叩仍盒?977年開始，對(duì)二相生物流化床工藝和三相生物流化床工藝進(jìn)行了多方面的研究工作。在二十多年的時(shí)間里，己在處理城市污水、抗菌素廢水，農(nóng)藥廢水、化纖印染廢水、造紙廢水、天然氣脫硫廢水、石油化工廢水等方面的試驗(yàn)中取得了良好的效果。目前，國內(nèi)生物流化床工藝正處于中試和工業(yè)性試驗(yàn)階段。在工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。高效、低耗、連續(xù)處理大量廢水是今后新型流化床反應(yīng)器的發(fā)展方向[17-18]。1.3.1幾種新型的流化床反應(yīng)器好氧流化床膜反應(yīng)器好氧流化床膜反應(yīng)器把流化床反應(yīng)器和膜分離技術(shù)結(jié)合起來[19]，采用固定化技術(shù)固定微生物，通過膜分離得到高質(zhì)量的出水，提高底物在反應(yīng)器中的濃度。它具有流化床生物介質(zhì)分布均勻、傳質(zhì)傳熱速率快的特點(diǎn)，同時(shí)又能打破化學(xué)平衡的限制，提高底物濃度，將出水質(zhì)量好和反應(yīng)器效率高有效地結(jié)合起來，省去后處理裝置，特別適用于高效率菌種且受底物濃度限制較大的情況。其缺點(diǎn)是操作費(fèi)用高、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的膜材料難以獲得。日本于1990年開始該項(xiàng)研究，但尚未見應(yīng)用報(bào)道。A-b型三相流化床反應(yīng)器我國東方冷卻塔水處理技術(shù)中心開發(fā)了一種與Hy-F1。工藝迥異的工藝[20]克服了Hy-Flo對(duì)布?xì)獠妓蟾?、放大效?yīng)大的缺點(diǎn)，適宜大規(guī)模應(yīng)用，并申請(qǐng)了4項(xiàng)專利。該工藝采用A-b型流化床，其特點(diǎn)是載體輕于水，用氣體使載體流化，不需要專門的脫膜裝置，對(duì)布水、布?xì)鉄o嚴(yán)格要求，裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，污泥量少，占地面積小，基建投資省，但仍需進(jìn)行后處理，且由于氣液固并行向下，氣泡浮升與液體流動(dòng)作用方向相反，故平均體積傳質(zhì)系數(shù)未能達(dá)到最佳效果，但隨著液速增大，液體推動(dòng)力占主導(dǎo)作用，同時(shí)氣一液在膜嘴口上的混合較充分，故大液速時(shí)平均體積傳質(zhì)系數(shù)較高，是一種有發(fā)展前途的反應(yīng)器。組合式流化床反應(yīng)器將不同型式的生物流化床組合或?qū)⑸锪骰才c其它生化處理反應(yīng)器組合，形成復(fù)合式流化床反應(yīng)器，可以取長補(bǔ)短，進(jìn)一步提高凈化效果。復(fù)合式生物流化床由于具有較好的循環(huán)特性，正日益受到重視，但因其屬于全混型反應(yīng)器，對(duì)一些較難降解的有機(jī)物去除效率低。為了解決這一問題，北京化工研究院[10-11]開發(fā)了一種全混型和置換型疊加的復(fù)合生物流化床反應(yīng)器。它在一個(gè)床中實(shí)現(xiàn)了流化床和固定床的串連操作(即半流化操作)。研究結(jié)果表明，用于處理淀粉廢水，停留時(shí)間小于4h，最大COD負(fù)荷為4.2kg/(d*m)最小氣水比為37：1，比生物接觸氧化法處理能力大，效率高。1.3.2三相生物流化床的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的活性污泥法、生物膜法相比，三相循環(huán)生物流化床生物處理工藝具有顯著的優(yōu)勢：(1)生物流化床能提供巨大的比表面積。由于采用了小粒徑固體作為載體并且載體實(shí)現(xiàn)了流態(tài)化，使單位體積床層提供的載體面積大為提高。表4-1為幾種生物膜法處理工藝載體比表面積的比較[12]。表1－1幾種生物膜法載體的比表面積比較處理工藝比表面積（m2/m3）普通生物濾池生物轉(zhuǎn)盤塔式生物濾池生物接觸氧化生物流化床40~120120~18080~160130~16003000~5000(2)生物流化床具有較大的比表面積，因此具有高濃度的生物量。生物相十分豐富，因而生物膜生物的食物鏈比活性污泥的長而且復(fù)雜。與傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)（3-5gMLSS/L）相比，生物流化床的生物量總固體濃度可達(dá)15-40g/L[7]，該種高生物量可以減小水力停留時(shí)間。表1－2幾種生物膜法的負(fù)荷生化處理法容積負(fù)荷kgBOD/(m3·d)污泥負(fù)荷kgBOD/(kgVSS·d)普通活性污泥法階段曝氣生物濾池生物流化床0.264~0.7200.360~0.2720.096~0.363.6~13.20.216~0.4560.192~0.3600.12~1.924.32(3)生物流化床具有很高的容積負(fù)荷率和污泥負(fù)荷率值。由表1-1和表1-2的數(shù)據(jù)可以看出，生物流化床的容積負(fù)荷是普通活性污泥法的13倍以上，階段曝氣池的10倍以上，生物濾池的38倍以上[13]因此，在相同進(jìn)水濃度下，采用生物流化床處理污水，可以使裝置的容積大大減小。(4)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)[14]。由于生物流化床的生物膜濃度高、傳質(zhì)性能優(yōu)越、流態(tài)均勻，廢水一進(jìn)入反應(yīng)器就立即被混合和稀釋。這種混合稀釋作用對(duì)突然增加負(fù)荷的影響能起到一定的緩沖作用。1.3.3流化床活性炭一生物膜法的運(yùn)行機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究表明[15]好氧生物流化床具有在高進(jìn)水負(fù)荷下出水穩(wěn)定的特點(diǎn)，污染物的去除量和去除率均隨進(jìn)水濃度的提高而增加。隨著進(jìn)水濃度的增加，除引起生物濃度、生物膜厚在一定范圍內(nèi)增大外，同時(shí)引起生物的代謝速度加快，從而活性提高。流化床中心氣泡提升與外壁處的載體回流是流化床內(nèi)物質(zhì)宏觀遷移的主要形式。在流化床斷面上客觀存在內(nèi)外兩個(gè)流向相反的流區(qū)，中心為上升區(qū)，水、氣及載體在此范圍內(nèi)上升;外部為下進(jìn)區(qū)，生物載體及部分處理水在此范圍下降，加之氣泡的攪動(dòng)，各相物質(zhì)橫向混摻，因此，在局部范圍內(nèi)又表現(xiàn)為完全混合的流態(tài)特征。由于這種局部完全混合的流態(tài)特征，加速了污染物、氧、及生物載體的軸向、徑相混合與均勻，從而提高傳質(zhì)速度，獲得高的處理速度與去除率。在活性炭掛膜處理系統(tǒng)運(yùn)行操作情況下，人們假設(shè)活性炭通過去除有毒物質(zhì)或抑制劑而保護(hù)生物有機(jī)體，吸附能使化合物在流化床的停留時(shí)間要比水力停留時(shí)間長[16]。因此，在充足的時(shí)間里，有機(jī)體能適應(yīng)新環(huán)境，并在某些情況下能降解這些潛在的有毒物質(zhì)。由于顆粒活性炭流化床具有吸附和解吸化合物的能力，一般認(rèn)為生物活性炭體系比起未帶吸附顆粒的系統(tǒng)來說，更適應(yīng)進(jìn)料濃度的變化[16]隨著進(jìn)料濃度達(dá)到頂峰，過量的物質(zhì)被吸附，然后亦達(dá)到頂峰，基質(zhì)將被解吸和進(jìn)行生物降解。人們認(rèn)為生物流化床因此有利于生物再生活性炭[17]。論文的研究內(nèi)容本課題的主要研究內(nèi)容是厭氧預(yù)處理-好氧生物流化床反應(yīng)器在垃圾填埋滲濾水處理中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括如下幾個(gè)部分。厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器的生物掛膜研究。影響反應(yīng)器COD處理效果的因素分析與討論，包括水力停留時(shí)間，曝氣量，載體含率。3.厭氧預(yù)處理-好氧生物流化床處理垃圾滲濾液的研究。第二章實(shí)驗(yàn)裝置及檢測方法、儀器及藥品2.1實(shí)驗(yàn)裝置本課題采用了一種新的水處理工藝——三相外循環(huán)生物流化床處理生活污水。實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程如圖。二維多相循環(huán)流化床主要包括提升管、沉降器和移動(dòng)床三部分,沉降器和移動(dòng)床合稱為循環(huán)倉。提升管為高1570mm的有機(jī)玻璃塔體,其截面為邊長30mm正方形，移動(dòng)床高860mm,寬120mm,厚度為30mm。顆粒外循環(huán)系統(tǒng)由沉降器、移動(dòng)床組成，用于實(shí)現(xiàn)顆粒與水的分離及顆粒循環(huán)。本實(shí)驗(yàn)采用間歇操作。圖2-1實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程圖1、提升管2、氣液分布器3、氣體入口4、主水入口5、二次水入口6、二次水分布器7、移動(dòng)床8、切換閥9、計(jì)量筒10、水槽11、沉降器12、出水槽13、空氣壓縮機(jī)14、氣體流量計(jì)15、主水流量計(jì)16、二次水流量計(jì)17、自吸泵18、污水槽19、水表P1P2P3P4為測壓點(diǎn)主要部件功能：床體：有機(jī)玻璃板制成，厚度15mm；測壓點(diǎn)：床體側(cè)部開孔，P1、P2、P3、P4分別為升流區(qū)、分離區(qū)、降流區(qū)的測壓點(diǎn)。通過流化床不同位置的測壓點(diǎn)來間接確定各區(qū)的平均氣含率；氣液分布器：主水流和空氣在此處混合并進(jìn)行分布后進(jìn)入床內(nèi)，頂部9個(gè)Ф1孔，側(cè)面共3排，每排8個(gè)，側(cè)部共有24個(gè)Ф1孔，總計(jì)33個(gè)；二次水分布器：二次水流在這里進(jìn)行分布后進(jìn)入床內(nèi)，右側(cè)部打孔共2排，每排4個(gè)，共8個(gè)Ф1孔；測量筒：在測量載體顆粒循環(huán)量時(shí)，固體顆粒在這里進(jìn)行堆積，根據(jù)粒子高度和堆積時(shí)間來測定載體顆粒循環(huán)量；切換閥：銅質(zhì)球閥，通過控制它的開關(guān)來控制測量筒內(nèi)粒子的高度；壓縮機(jī)：提供氣源和反應(yīng)器的生物載體流態(tài)化的動(dòng)力；自吸泵：向反應(yīng)器提供污水；氣體流量計(jì)：測定氣體流量；液體流量計(jì)：測定水流量。2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備情況以及操作條件見表2-1：表2-1主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器名稱型號(hào)規(guī)格生產(chǎn)廠家光學(xué)顯微鏡200NikonCLIPSEpH計(jì)PHS-2上海第二分析儀器廠烘箱CSIOI-2E重慶四達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器公司攪拌器D-8401天津市華興科學(xué)儀器廠空氣壓縮機(jī)ACO-002舟山市森森泵浦有限公司循環(huán)水式真空泵SHB-Ⅲ鄭州長城科工貿(mào)有限公司燒杯200、400mL實(shí)驗(yàn)室儀器量筒50、100、500、1000mL實(shí)驗(yàn)室儀器流量計(jì)LZB-3WB煙臺(tái)福山流量計(jì)廠可見分光光度計(jì)S22PC上海棱光技術(shù)有限公司實(shí)驗(yàn)藥品水質(zhì)化驗(yàn)所用到得實(shí)驗(yàn)藥品如表2-2表2-2實(shí)驗(yàn)藥品藥品名稱藥品規(guī)格生產(chǎn)廠家Q試劑C.P天津市天和化學(xué)試劑廠F試劑C.P貴州省銅仁化學(xué)試劑廠蒸餾水A.R實(shí)驗(yàn)室2.4試驗(yàn)材料試驗(yàn)污水取自小湯山阿蘇衛(wèi)生活垃圾衛(wèi)生填埋場，接種污泥采用填埋場專門的處理垃圾滲濾液的好氧和厭氧污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化。廢水水質(zhì)為pH7.5一8.3；COD7810一9200mg/L?；钚蕴坎捎霉I(yè)級(jí)粉末活性炭。接種污泥取自小湯山阿蘇衛(wèi)垃圾填埋廠垃圾滲濾液生物處理池。垃圾滲濾液取自小湯山阿蘇衛(wèi)垃圾填埋廠。2.5載體的特性表2-3載體的特性載體名稱平均粒徑（mm）堆積密度ρ1（g/mL）真密度ρ2（g/mL）水中密度ρ3（g/mL）沉降速度（cm/s）活性炭0.3~0.50.761.2900.6907.52.6水質(zhì)的各種指標(biāo)的測定方法[2]1.CODCr使用重鉻酸鉀法測定；2.pH通過PHS-2型酸度計(jì)采用玻璃電極法測定；3.MLSS用過濾烘干重量法測定[3]。CODCr快速測定法原理：在強(qiáng)酸溶液中，加入一定量重鉻酸鉀作氧化劑，在專用催化劑作用下,重鉻酸鉀被水樣中的有機(jī)物還原成三價(jià)鉻。在波長610nm進(jìn)行比色，測定3價(jià)鉻的含量，換算成消耗氧的質(zhì)量濃度，即化學(xué)需氧量。.步驟：打開測定儀，預(yù)熱至所需的溫度。確量取2.5ml水樣（CODCr：50~1000mg/l）加入COD反應(yīng)管中,加入Q試劑0.70ml，然后緩慢F試劑4.80ml(應(yīng)先慢后快，一般在10秒鐘左右完成，加入過快會(huì)使溶液不勻，形成上層色深，下層色淺，若出此現(xiàn)象應(yīng)重做，一般靠加液器注入液自身重量自由落下，使溶液混勻，若不勻可稍搖動(dòng))，加完后溶液上下應(yīng)當(dāng)顏色均勻，然后插入加熱爐，按下“10分”鍵。當(dāng)訊響器呼叫時(shí)，取出反應(yīng)管，放置空氣冷卻器試管孔內(nèi)，按下“2分”按鈕。當(dāng)訊響器再呼叫時(shí)，向反應(yīng)管小心加入2.5mＬ蒸餾水，再放入冷水孔內(nèi)，按下“2分”按鈕。當(dāng)訊響器再呼叫時(shí)，取出反應(yīng)管，將反應(yīng)液倒入30mm比色器中。以蒸餾水代替水樣，按以上相同步驟處理溶液為空白。光度計(jì)波長調(diào)在610nm處。注：Q試劑:將一瓶固體試劑Q溶于360ML6%的硫酸溶液(即340ML蒸餾水,加入20ML硫酸)如難溶,可微熱,備用。

F試劑:將一瓶固體試劑F溶于2500ML硫酸(AR比重為1.84),過夜或微熱即可溶解,使用時(shí)搖勻。第三章生物流化床載體掛膜實(shí)驗(yàn)3.1實(shí)驗(yàn)方法使用兩個(gè)自制反應(yīng)器，一個(gè)作為好氧活性污泥生長環(huán)境并且加入活性炭進(jìn)行掛膜，以便在第二階段能夠轉(zhuǎn)移進(jìn)入流化床進(jìn)行垃圾滲濾液生物膜處理；另一個(gè)作為厭氧活性污泥生長環(huán)境，對(duì)污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，厭氧處理垃圾滲濾液。3.3載體和污水水質(zhì)表3－1實(shí)驗(yàn)污水水質(zhì)垃圾滲濾液（指標(biāo)）CODcr（mg/L）SS（mg/L）BOD5（mg/L）pH7810-9210150~270173~3516.9~8.53.4生物膜的培養(yǎng)與馴化在生物膜的掛膜和馴化過程中，采用“快速排泥法”[4]掛膜。掛膜實(shí)驗(yàn)方法如下：向反應(yīng)器內(nèi)投加5%的活性炭作為生物膜附著的載體，按3gMLSS/L的濃度投加接種污泥，進(jìn)行掛膜實(shí)驗(yàn)，控制進(jìn)氣量分別為0.09m3/h使反應(yīng)器內(nèi)的固相呈流化狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)最初兩天用葡萄糖為碳源、NH4Cl為氮源，KH2PO4、K2HPO4為磷源按照COD:N:P=100:5:1的比例配制COD約為150mg/L的營養(yǎng)液，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)接種微生物進(jìn)行悶曝,溫度為室溫。第三天開始采用稀釋4到8倍的垃圾滲濾液,每三天增加10%的比例加入垃圾滲濾液，并相應(yīng)減少蒸餾水的用量,COD測定為每天一次。3.5生物膜的形成過程中的控制條件在生物膜的形成過程中，控制條件如表3-2?？梢钥闯?，在不同掛膜期，控制條件要隨著變化。表3－2掛膜期間控制條件時(shí)間段dHRTh有機(jī)負(fù)荷kgCOD/(kgMLSS·d)氣體流量m3/h水溫℃1~1313~2424120.3340.4360.090.0925~3025~29表3－3測試項(xiàng)目及方法項(xiàng)目測定方法頻率項(xiàng)目測定方法頻率CODcr溫度重鉻酸鉀法100℃溫度計(jì)1次/天2次/天pH值玻璃電極法2次/天3.6載體掛膜馴化期間污水的處理效果3.6.1好氧反應(yīng)器處理效果曝氣量為0.25m3/h圖3-1好氧反應(yīng)器進(jìn)出水COD圖3-2好氧反應(yīng)器COD去除率3.6.2厭氧反應(yīng)器處理效果圖3-3厭氧反應(yīng)器進(jìn)出水COD圖3-4厭氧反應(yīng)器COD去除率圖3－2和圖3－4分別活性炭掛膜馴化期間好氧反應(yīng)器和厭氧反應(yīng)器CODcr去除率的跟蹤實(shí)驗(yàn)，圖3－2表明，在前13天為掛膜時(shí)間，其中前兩天是自配廢水，其余為稀釋后的垃圾滲濾液，進(jìn)水COD為1000--2000mg/L的范圍內(nèi)，COD去除率最高約為80%，在第14天COD去除率突然降低到50%以下，隨后幾天COD去除率逐漸升高。這是因?yàn)橥蝗桓臑橄♂尡稊?shù)較低的垃圾滲濾液，污水中的一些物質(zhì)對(duì)生物膜中的微生物產(chǎn)生了抑制，導(dǎo)致有機(jī)物的降解能力下降，隨著馴化時(shí)間的推移，生物膜中的微生物逐漸適應(yīng)了污水中的有毒物質(zhì)，有機(jī)物的降解能力增強(qiáng)，所以COD去除率逐漸升高，到了25天后，COD去除率基本上穩(wěn)定在60%左右，說明掛膜馴化過程完成。3.7小結(jié)生物膜的整個(gè)生長過程大致可分生物膜的生長初期、生長期和成熟期三個(gè)階段。(1)在實(shí)驗(yàn)過程中，厭氧反應(yīng)器處理效果沒有好氧反應(yīng)器好，厭氧反應(yīng)器COD去除率低于好氧。(2)在經(jīng)過二十來天的馴化和掛膜后，好氧反應(yīng)器中的活性炭已經(jīng)掛膜成功，處理垃圾滲濾液的COD也漸漸穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與影響因素分析在實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)稀釋后的垃圾滲濾液先通過厭氧預(yù)處理，出水再通過生物流化床。主要考慮水力停留時(shí)間，曝氣量和固含率三個(gè)因素對(duì)于去除COD的影響。4.1厭氧預(yù)處理表4-1去除COD進(jìn)水COD（mg/L）出水COD（mg/L）去除率%水力停留時(shí)間的影響實(shí)驗(yàn)表明HRT控制在6h就可以達(dá)到較好的效果，繼續(xù)增大HRT，CODcr去除率變化不大。在室溫下間歇操作，載體添加量8%，曝氣量0.10m3/h，pH7~8.5。CODcr的去除跟蹤實(shí)驗(yàn)，如圖4－1。當(dāng)HRT為2h時(shí)，由541.8mg/L降至511.7mg/L，去除率達(dá)5.6%；當(dāng)HRT為3h時(shí)，CODcr降至511.7mg/L，去除率達(dá)到11.1%；當(dāng)HRT為6h時(shí)，CODcr降至210.7mg/L，去除率達(dá)到61.1%繼續(xù)增大HRT，CODcr去除率變化不大。當(dāng)水力停留時(shí)間為12h時(shí)，去除率是64%。說明此時(shí)，污水中可生化降解物質(zhì)絕大部分已被降解，剩下部分為不可降解或難降解物質(zhì)。圖4-1好氧生物流化床COD去除率隨時(shí)間變化情況4.3曝氣量的影響曝氣量直接影響污水處理效果，由于外循環(huán)流化床具有好氧區(qū)（提升管、沉降器）和缺氧區(qū)（移動(dòng)床）。實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，其中載體投加量為8%，HRT為6h，pH值為7~8.5。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)控制氣量較低時(shí)，則供氧不足，并且不能保證載體的正常流化，無法充分發(fā)揮流化床高效的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)1采用0.10m3/h的曝氣量，COD去除率為61.1％；實(shí)驗(yàn)2采用0.05m3/h的曝氣量時(shí)，COD去除率僅為40.1％。圖4－5不同曝氣量對(duì)COD去除率的影響載體添加量為8%，曝氣量分別是0.10m3/h和0.05m3/h。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，水力停留時(shí)間達(dá)到6小時(shí)，選擇曝氣量為0.10m3/h時(shí)，COD去除率更高。4.4投加生物膜量（載體含率）的影響m3/h實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HRT=6小時(shí)，固含率為8%，供氣量0.05m3/h，COD的去除率是40.1％。而固含率5％，曝氣量為0.05m3/h，COD的去除率是40.6％。COD的去除率相差并不是很大，可見在一定的范圍內(nèi)，固含率對(duì)于垃圾滲濾液COD的處理影響不大。圖4－6不同固含率COD去除率的影響曝氣量0.05m3/h,載體含率分別是5％和8％，水力停留時(shí)間在6小時(shí)之內(nèi)，兩者對(duì)于COD去除率幾乎相同。(1)HRT=12小時(shí)，通氣量0.05m3/h，載體含率為5％時(shí)表4-3去除COD進(jìn)水COD（mg/L）出水COD（mg/L）去除率％1716.31920.21789.71648.5平均去除率％751.7819.9826.8750.156.257.353.854.556.3(2)HRT=12小時(shí)，通氣量0.05m3/h，載體含率為8％時(shí)表4-2去除COD進(jìn)水COD（mg/L）出水COD（mg/L）去除率％1410.51740.81580.41850.71680.31760.21820.61815.2564.0552.4640.2433.2560.1565.0690.2718.261.368.359.576.666.767.962.160.4平均去除率％64.0因此，實(shí)驗(yàn)可以采用5％～8％的固含率，從去除COD的效果上，如果水力停留時(shí)間在6小時(shí)以內(nèi)，采用5％～8％的固含率，差別不是很大。而如果水力停留時(shí)間達(dá)到12小時(shí)，采用8％固含率COD去除率可達(dá)64％，5％固含率COD去除率為56.3％，可見采用采用8％固含率更好。4.5小結(jié)（1）從氧的利用率和處理效果方面來考慮，選擇通氣量為0.10m3/h時(shí)，COD去除率高于通氣量為0.05m3/h。（2）在水力停留時(shí)間6h時(shí),CODcr的去除率達(dá)到了60%，6小時(shí)后，處理效果變化不大，所以控制水力停留時(shí)間在6h附近為宜。（3）實(shí)驗(yàn)采用8%載體含率處理COD的效果要好于5%。水力停留時(shí)間為12小時(shí)，曝氣量為0.05m3/h，8％固含率時(shí)COD平均去除率是64％，5％固含率時(shí)COD平均去除率是56.3％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與展望5.1主要結(jié)論1.預(yù)處理采用稀釋后的垃圾滲濾液，2.曝氣量為0.10m3/h時(shí)，固含率為8％，在水力停留時(shí)間6h時(shí),CODcr的去除率達(dá)到了60%，6小時(shí)后，處理效果變化不大，控制水力停留時(shí)間在6h附近為宜。3.從處理效果方面來考慮，固含率為8％保持不變時(shí)，選擇曝氣量為0.10m3/h時(shí)，水力停留時(shí)間為6小時(shí)，COD去除率61.1％高于曝氣量為0.05m3/h時(shí)候的去除率40.1％。4.實(shí)驗(yàn)采用8%載體含率處理COD的效果要好于5%。水力停留時(shí)間為12小時(shí)，曝氣量為0.05m3/h，8％固含率時(shí)COD平均去除率是64％，5％固含率時(shí)COD平均去除率是56.3％。5.影響反應(yīng)器對(duì)滲濾水處理效果的主要因素有：水力停留時(shí)間，曝氣量，固含率等。其中水力停留時(shí)間為6小時(shí)，固含率為8%，曝氣量為0.10m3/h時(shí)，對(duì)垃圾滲濾液中COD去除率可達(dá)60％左右。厭氧－好氧流化床對(duì)垃圾填埋場滲濾水中的COD，有較高和穩(wěn)定的去除效果。當(dāng)反應(yīng)器趨于穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，COD的平均去除率在60%以上，去除率受系統(tǒng)沖擊及其它因素影響較小，反應(yīng)器出水COD的濃度達(dá)到同類廢水國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(COD小于300mg/l)?？傊?，將厭氧預(yù)處理－好氧流化床用于垃圾填埋場滲濾水生物處理的實(shí)驗(yàn)是基本成功的，該工藝是可行的，值得今后進(jìn)一步的研究與開發(fā)并盡可能地推廣應(yīng)用于實(shí)踐中去。5.2問題及展望1、生物流化床內(nèi)部流態(tài)化現(xiàn)象十分復(fù)雜，由于流體分布均勻性的差別使大小不同的生物流化床內(nèi)部流化特性存在較大差異，小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)裝置和大規(guī)模的工業(yè)裝置在流動(dòng)體系上呈現(xiàn)較大的差別，因此，生物流化床反應(yīng)器的放大與設(shè)計(jì)始終沒有形成一套較為成熟的理論，積累設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)顯得至關(guān)重要。因此，這方面的理論研究有待于加強(qiáng)。2、生物流化床的剩余污泥的排除較困難，需設(shè)置脫膜器。此外，其操作管理及運(yùn)行過程相對(duì)比較復(fù)雜，自動(dòng)控制和自動(dòng)脫膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得非常重要。3、流化床的性能優(yōu)越已受到環(huán)保工程界的熱切關(guān)注，但由于我國這方面的研究工作起步較晚，經(jīng)費(fèi)和人力的投入有限，尚難形成產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。今后，在這個(gè)領(lǐng)域必須加強(qiáng)研究反應(yīng)器的性能、生物反應(yīng)特性和混合反應(yīng)特性等，然而更重要的是將這些特性加以有機(jī)結(jié)合，探索放大設(shè)計(jì)的規(guī)律。致謝我衷心感謝馮旭東老師對(duì)我的精心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)。他的諄諄教誨和鼓勵(lì)，指引我前進(jìn)的方向，時(shí)時(shí)刻刻激勵(lì)著我不斷進(jìn)取。導(dǎo)師的淵博的學(xué)識(shí)，敏銳的洞察力給我留下了深刻的印象，永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。同時(shí)感謝導(dǎo)師對(duì)我實(shí)驗(yàn)的建議與參與以及生活上的關(guān)心與支持。我誠摯地感謝一起工作過同學(xué)們，尤其是劉傳，武祝春，周婷，李婷，李娜等同學(xué)和高玉蘭師姐在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備和進(jìn)行的過程中給予了大量幫助，使得論文順利完成，在此表示衷心的感謝。最后，我再一次對(duì)所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友表示誠摯的謝意。參考文獻(xiàn)[1]謝嘉等.水污染控制原理[M].成都:成都科技大學(xué)出版社，1994:190-204.[2]國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1989:252—357.[3]沈耀良，黃勇，趙丹等.固定化微生物污水處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:64—67.[4]劉雨，趙慶良，鄭興燦等.生物膜法污水處理技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000:62—66.[5]張?zhí)N壁.流態(tài)化選論[M].西安:西北大學(xué)出版社,1989.[6]ChunT.lietal.,TreatmentofSlaughterhouseWastewaterUsingFluidizedBedBiofilmReactor:Wat.Sci.Tech.，1987,19(10):1一10.[7]S.N.Kauletal.,FluidizedBedReactorforWastewaterTreatment.CF1990.[8]HelmerC.SimultaneousNitrification/Denitrificationinanaerobicbiofilmsystem[J].WatSciTech,1998,27(4):183-187.[9]張自杰，周帆.活性污泥生物學(xué)與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1989.[10]奕金義等.復(fù)合流化床處理淀粉廢水[A]//第五界全國流態(tài)化會(huì)議文集[C]，清華園，1990年4月:384-387.[11].栗金義等，復(fù)合生物流化床流動(dòng)特性研究[A]//第五界全國流態(tài)化會(huì)議文[C].1990.[12]鄧洪權(quán).多孔高分子載體內(nèi)循環(huán)三相生物流化床處理有機(jī)廢水的研究[D].成都:四川大學(xué),2000.[13]顧夏聲.廢水生物處理數(shù)學(xué)模式.北京:清華大學(xué)出版社,1993:46～91.[14]張忠祥，錢易.廢水處理新技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004:281-295.[15]王世和，曾蘇.生物流化床水處理基本特性研究[M].中國環(huán)境科學(xué)，1991:11(4).[16]JingShi,XiandaZhao,RobertF.Hickey,ThomasC.vioce:“Roleofadsorptioningranularactivatedcarbon-fluidizedbedreactor".WaterEnviromentResearch,1995，67(3):302一309.[17]DanielE.Edwards,WilliamJ.Adams,MichaelA.Heitkamp.Laboratory-scaleevaluationofaerobicfluidizedbedreactorsforthebiotreamentofasynthetic,high-strengthchemicalindustrywastestream.WaterEnviornmentResearch,1994,66(l):70一82.[18]賀延齡.廢水的厭氧生物處理.北京:中國輕工業(yè)出版社，1998.[19]保坂幸尚.流動(dòng)層たよる生物學(xué)的水處理(3)[J].化學(xué)裝置,1986,28(4):102.[20]RittmannBE,McCartyPL.Evaluationofsteady-state-biofilmkinetics[J].BiotechnolBioeng,1980,XXⅡ:2343-2357.[21]于鑫，李旭東，楊俊士.微污染原水的生物流化床預(yù)處理技術(shù)試驗(yàn)研究.環(huán)境工程.1999:13-16.附錄A 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)好氧反應(yīng)器處理效果曝氣量0.25M3/h好氧反應(yīng)器進(jìn)出水COD進(jìn)水COD（mg/L）出水COD（mg/L）去除率%1952.71822.6