沈耀良(蘇州城建環保學院環境保護系)
王寶貞(哈爾濱建筑大學市政環境工程學院)
楊銓大 劉潤芬(蘇州城建環保學院環境保護系)
許甫庸(蘇州大洋凈水設備廠)

　　摘　要 對厭氧折流板反應器(ABR)處理城市污水與垃圾滲濾液混合廢水過程中的水解酸化作用及污泥特性進行了研究。結果表明，ABR可有效地改善混合廢水的可生化性。進水BOD₅/COD為0.2～0.3時，出水BOD₅/COD可提高至0.4～0.6；容積負荷達4.71 kgCOD/(m³·d)時，形成沉降性能良好、粒徑為1～5mm的棒狀顆粒污泥，各隔室中的污泥濃度為20～38g/L。混合廢水經ABR的預處理，大大促進了廢水進一步好氧處理的運行穩定性。
　　關鍵詞 垃圾 滲濾液 厭氧折流板反應器 水解酸化 顆粒污泥

　　垃圾填埋場滲濾液中難生物降解有機物多，可生化性差，其BOD₅/COD低達0.1～0.2^［1］，我國目前多將滲濾液與城市污水進行混合處理。為獲得穩定而有效的處理效果，試驗采用水解酸化—好氧工藝，而水解酸化段采用具有優良性能特點的ABR反應器。
　　ABR是一個由多隔室組成的高效新型反應器^［2］(見圖1)，具有水力條件好、生物固體截留能力強、微生物種群分布好、結構簡單、啟動較快及運行穩定等優良性能。運行中的ABR是一個整體為推流、各隔室為全混的反應器，因而可獲得穩定的處理效果^［3、4］。

1 試驗方法

1.1 廢水水質
　　滲濾液水樣取自蘇州七子山垃圾填埋場。滲濾液(pH為7.4～8.5)和城市污水(pH為7.1～8.5)的水質見表1。

表１ 滲透液和城市污水水質

1.2 試驗用ABR
　　ABR由4個隔室組成，總有效容積為13.2L，第一隔室的容積為3.0L，其余隔室容積均為3.4L。反應上流室和下流室的水平寬度比為4∶1，折流擋板底部轉角為45°。由蠕動泵在ABR的進水端均勻進水。在各隔室頂部設集氣管并接水封以保證厭氧條件。
1.3 研究方法及主要工藝參數
　　采用動態方法進行研究。首先進行啟動運行，待運行穩定后，進行不同混合比的滲濾液和生活污水的混合處理研究。研究期間的氣溫為18.0～27.5℃，ABR的HRT為13.2～26.4h，反應器各上流室所裝污泥濃度為10～15g/L。

2 結果及分析

2.1 ABR的水解酸化作用
　　混合廢水經ABR處理后，其BOD₅/COD比值明顯提高，當進水BOD₅/COD較低時，效果更為顯著。如進水為0.665時，出水達0.68，進水為0.2～0.3時，出水可提高至0.4～0.6。ABR對出水BOD₅/COD的改善，無疑可促進混合廢水好氧處理的效果和運行穩定性。
　　BOD₅/COD的提高反映了ABR反應器良好的水解酸化作用。研究表明，對不同的混合比、原滲濾液濃度、HRT，ABR反應器可獲得不同程度的水解酸化作用。原滲濾液濃度和混合比較低時，產甲烷作用較弱，表觀水解程度與實際水解程度接近；當原滲濾液濃度和混合比較高時，甲烷發酵加強，表觀水解酸化度與實際情況差別較大。研究還發現，當原滲濾液濃度及混合比均較低時，水解酸化作用與HRT呈正相關(見圖2，其中ΔBOD₅表示進出水濃度之差)。

2.2 進水NH4⁺-N/COD和COD/TP與COD的去除率關系
　　由圖3可見，ABR反應器中COD的去除率對NH4⁺-N/COD的變化較敏感，NH4⁺-N/COD過高或過低均影響COD的去除。當NH4⁺-N/COD≥0.2時，COD去除率將受到明顯的影響。實際工程中應注意對進水中NH4⁺-N濃度的控制，并宜將NH4⁺-N/COD控制在0.05～0.2。
　　從圖4可見，當滲濾液與城市污水混合比達1∶1時，曾出現缺磷問題(COD/TP＝500～1000)，導致系統運行效率降低，為此在進水中補充了磷。運行過程中，在磷基本滿足比例要求的條件下，COD的去除率較為穩定，當COD/TP高達437.4時，仍具有較穩定的處理效果。
2.3 進水負荷與ABR的運行
　　圖5所示為ABR的COD去除率隨進水容積負荷的變化。由圖可見，一方面ABR對COD的去除率隨負荷的提高而逐漸提高，但提高速率逐漸下降(如圖中虛線所示)；另一方面，COD的去除率隨混合比呈現出由高到低繼而又升高的趨勢(如圖中實線所示)。對此可解釋如下：當混合比較低且負荷亦較低時，混合廢水中難生物降解的有機物含量也較低，其水質與城市污水接近，廢水所含污染物大多易生物降解，導致ABR反應器中所發生的水解酸化作用程度較低。此時COD的去除主要通過對進水中懸浮物的截留、產酸菌對進水中基質的利用及較弱的產甲烷作用而實現。隨混合比的提高，進水中難降解有機物量增加，水解酸化作用加強，導致COD去除率為負值。隨混合比進一步提高，不僅水解酸化作用明顯，而且產甲烷菌也起到了一定的降解效果。由于水解酸化作用受HRT、進水中難降解物質含量等因素的影響，而產甲烷作用則取決于酸化程度、HRT等，因而隨混合比和負荷的提高，在酸化作用加強的同時，產甲烷作用亦相應加強。

2.4 污泥特性分析
　　當反應器運行至容積負荷 為4.71kgCOD/(m³·d)時，各隔室中形成沉降性能良好、外觀由灰白色至灰黑色、粒徑大小不等(0.5～5mm)的棒狀及球狀顆粒污泥，各隔室中顆粒污泥的大致粒徑分布如圖6。分析表明，顆粒污泥具有良好的沉降性能，其SVI為7.5～14.2mL/g。第一隔室的顆粒污泥較輕，呈灰色；第三隔室的顆粒污泥則沉降性能良好，呈深灰色。運行過程中觀察到第一隔室中的污泥大部分處于懸浮態，泥水混合液較為粘稠，而以后各隔室中的污泥則在底部形成稠密的污泥層。

　　顆粒污泥的形成與滲濾液的水質、運行條件及ABR反應器的構造等因素有關。滲濾液中含有較高的堿度及其它堿金屬離子，有利于污泥的顆粒化。鏡檢表明，ABR反應器的第二、三隔室污泥中含有較多甲烷八疊球菌及甲烷絲狀菌，第四隔室中甲烷絲狀菌占優勢。
　　ABR不同隔室中顆粒污泥濃度有較大的差異，第一至第三隔室中顆粒污泥濃度呈增加趨勢(20g/L、28.03g/L、37.96g/L)，第四隔室濃度下降(24.0g/L)，說明在第一隔室中水解作用較強，隨隔室的推移，產酸作用占優勢，到第三隔室產酸和一定程度的產甲烷作用同時存在，第四隔室產甲烷作用較占優勢。由于產酸菌的生長速率較快，導致第二和第三隔室污泥濃度較高，同時第二和第三隔室中顆粒污泥的平均粒徑均較大，其中顆粒為1～2 mm和2～4 mm的顆粒污泥在此兩隔室中各占30%、40%及45%、30%左右。

3 結論

　　ABR應用于處理垃圾滲濾液與城市污水的混合廢水并控制在水解酸化階段時，具有優良的運行性能和效果。
　　① 可獲得明顯的水解酸化作用，提高廢水的可生化性，促進好氧段運行的穩定性。混合廢水的BOD₅/COD為0.2～0.665時，經ABR反應器處理后出水的BOD₅/COD值可提高到0.37～0.68，且進水的BOD₅/COD越低，其提高幅度越大。
　　② 可形成性能良好的顆粒污泥。混合廢水進水負荷達 4.71kgCOD/(m³·d)時，反應器內形成粒徑為0.5～5mm、濃度為20～38 g/L的球狀及棒狀顆粒污泥。顆粒污泥的形成，大大提高了ABR反應器對沖擊負荷的抵抗能力。
　　③ 宜將進水COD/NH4⁺-N控制在5～20，并需注意在高混合比下的缺磷問題。

參考文獻

　　1 Lema J M et al. Characteristics of landfill leachates and alternatives for their treatment:a review.Water,Air,and Soil Pollut,1988;40(1):223～250
　　2 沈耀良.新型厭氧處理工藝—厭氧折流板反應器.重慶環境科學，1994；16(5)：36～38
　　3 Nachaiyasit S et al. The effect of loads on the performance of an Anaerobic Baffled Reactor(ABR):1. step changes in feed concentration at constant retention time.Water Res,1997;31(11):2737～2746
　　4 Nachaiyasit S et al. The effect of loads on the performance of an Anaerobic Baffled Reactor(ABR):2.step and transient hydraulic shock at constant feed strength.Water Res,1997;31(11):2747～2754

　　作者簡介：沈耀良 男 38歲 博士 副教授 主要從事水污染控制工程的教學和科研工作
　　通迅處：215011 蘇州市濱河路298號 蘇州城建環保學院環境保護系
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　　(收稿日期 1998-12-14)