1、 北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文目 录目 录 .1第一章 前言 .11.1 垃圾渗滤液的产生及危害 .11.1.1 垃圾渗滤液的产生 .11.1.2 垃圾渗滤液的危害 .11.2 垃圾渗滤液的处理研究现状 .2121 物理化学处理法 .2122 生化处理法 .2123 土 地 法 .31.3 生物流化床研究现状 .41.3.1 几种新型的流化床反应器 .51.3.2 三相生物流化床的特点 .61.3.3 流化床活性炭一生物膜法的运行机理 .71.4 论文的研究内容 .8第二章 实验装置及检测方法、仪器及药品 92.1 实验装置 .92.2 实验设备 1
2、02.3 实验药品 112.4 试验材料 112.5 载体的特性 11第三章 生物流化床载体挂膜实验 .133.3 载体和污水水质 133.4 生物膜的培养与驯化 133.5 生物膜的形成过程中的控制条件 133.6 载体挂膜驯化期间污水的处理效果 143.6.1 好氧反应器处理效果 14厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究3.6.2 厌氧反应器处理效果 153.7 小结 16第四章 实验结果与影响因素分析 .174.1 厌氧预处理 .174.2 水力停留时间的影响 174.3 曝气量的影响 184.4 投加生物膜量（载体含率）的影响 194.5 小结 20第 五 章 实验
3、结果分析与展望 215.1 主要结论 215.2 问题及展望 21致谢 .23参考文献 .24附录 A 实验数据 26附录 B 英文翻译 29北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文1第一章 前言1.1 垃圾渗滤液的产生及危害1.1.1 垃圾渗滤液的产生垃 圾 渗 滤 液 有 四 个 来 源 : (1)垃 圾 自 身 含 水 ;(2)垃 圾 生 化 反 应 产 生 的 水 ;(3)地 下 潜 水 的 反渗 ;(4)填 埋 场 内 的 自 然 降 水 的 地 表 径 流 。 其 中 填 埋 场 内 的 降 水 为 主 要 部 分 。垃 圾 渗 滤 液 是 城 市
4、生 活 垃 圾 (有 时 也 包 含 部 分 工 业 废 弃 物 )在 填 埋 场 堆 放 过 程 中 由 于 微生 物 的 分 解 作 用 和 受 雨 水 的 淋 洗 以 及 地 表 水 和 地 下 水 的 长 期 浸 泡 而 产 生 的 高 浓 度 有 机 废水 。垃 圾 渗 滤 液 具 有 以 下 基 本 特 征 ：（ 1） 污 染 物 浓 度 高 ， COD 和 BOD5 大 多 为 工 业 污 染 物 国 家 排 放 标 准 的 几 十 倍 以 上 。（ 2） 既 有 有 机 污 染 成 分 ， 也 有 无 机 污 染 成 分 ， 同 时 还 含 有 一 些 微 量 重 金 属 污
5、染 成 分 ，综 合 污 染 特 征 明 显 。（ 3） 有 机 污 染 物 含 量 多 ， 成 分 复 杂 。 有 机 物 ， NH3- N ， SS ， 氯 化 物 含 量 高 ， 有 害 微生 物 种 类 多 、 数 量 大 .其 中 有 机 物 有 难 以 生 物 降 解 的 萘 、 菲 等 非 氯 化 芳 香 族 化 合 物 、氯 化 芳 香 族 化 物 ， 磷 酸 酯 ， 邻 苯 二 甲 酸 酯 ， 酚 类 化 合 物 和 苯 胺 类 化 合 物 等 。 （ 4） 渗 滤 液 中 微 生 物 营 养 元 素 比 例 严 重 失 调 。 其 中 的 氨 氮 浓 度 很 高 ， 其 营
6、 养 比 例 比 生物 法 处 理 时 微 生 物 生 长 所 需 要 的 营 养 比 例 相 去 甚 远 。1.1.2 垃圾渗滤液的危害垃 圾 渗 滤 液 的 氨 氮 含 量 和 CODCr 浓 度 高 ,使 地 面 水 体 缺 氧 ， 水 质 恶 化 ； 氮 磷 等 营 养 物质 是 导 致 水 体 富 营 养 化 的 诱 因 ， 还 可 能 严 重 影 响 饮 用 水 水 源 ； 一 般 而 言 ，CODCr， BOD5， BOD5 /CODCr 会 随 填 埋 场 的 “年 龄 ”增 长 而 降 低 ， 碱 度 含 量 则 升 高 。 此外 ， 随 着 堆 放 年 限 的 增 加 ，
7、新 鲜 垃 圾 逐 渐 变 为 陈 腐 垃 圾 ， 渗 滤 液 中 有 机 物 含 量 有 所 下 降 ，但 氨 氮 含 量 增 加 ， 且 可 生 化 性 降 低 ， 因 此 处 理 难 度 非 常 大 。厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究2垃 圾 渗 滤 液 中 有 机 污 染 物 多 ， 高 达 77 种 ， 其 中 促 癌 物 、 辅 致 癌 物 5 种 ， 被 列 入 我国 环 境 优 先 控 制 污 染 物 “黑 名 单 ”。 垃 圾 渗 滤 液 中 含 有 10 多 种 金 属 离 子 ， 这 些 金 属 离 子会 对 生 物 处 理 过 程 产 生 严 重
8、 地 抑 制 作 用 。1.2 垃圾渗滤液的处理研究现状121 物理化学处理法物 化 法 处 理 垃 圾 渗 滤 液 主 要 由 活 性 炭 吸 附 ， 化 学 絮 凝 沉 淀 ， 化 学 还 原 ， 离 子 交 换 ，化 学 氧 化 ， 气 提 及 湿 式 氧 化 ， 蒸 干 法 等 多 种 处 理 方 法 。 物 化 法 同 生 化 法 相 比 较 ， 一 般 不受 垃 圾 渗 滤 液 水 质 的 水 量 变 动 的 影 响 ， 出 水 水 质 稳 定 ， 尤 其 对 BOD5/COD 比 值 较 低（ 0.07-0.20） 难 以 生 物 降 解 的 垃 圾 渗 滤 液 有 较 好 的
9、处 理 效 果 4。化学氧化法（包括臭氧氧化和过氧化氢）被用于垃圾渗滤液的深度处理，其原因是在许多情况下可以直接将难降解的有机物氧化为简单的易降解的有机物，内部自由基反应可以加速氧化速度。在德国目前约有 100 座填埋场渗滤液处理厂，其中有 15 座以化学氧化法作为深度处理工艺。但在国外化学氧化法处理垃圾渗滤液也基本处于实验阶段，缺点是耗电量大，成本和管理费用高 3。122 生化处理法生物处理是垃圾渗滤液的主体处理方法。根据生物处理系统中微生物存在的状态，可分为悬浮系统，固着生长（膜法）系统和菌-藻联合处理系统。根据废水生物处理系统中起主要作用的微生物的呼吸类型，又可以分为好氧处理，厌氧处理法
10、以及兼性处理（即厌氧-好氧联合处理）系统。（1）好氧处理法好 氧 处 理 方 法 包 括 活 性 污 泥 法 、 曝 气 氧 化 塘 、 生 物 膜 法 、 生 物 转 盘 和 滴 滤 池 等 处 理技 术 。 活 性 污 泥 法 能 从 污 水 中 去 除 溶 解 的 和 胶 体 的 可 生 物 降 解 的 有 机 物 以 及 能 被 活 性 污泥 吸 附 的 悬 浮 固 体 和 其 它 一 些 有 机 物 质 ， 可 有 效 的 降 低 BOD5、 COD 和 氨 氮 ， 还 可 去 除一 些 金 属 物 质 ， 因 其 处 理 费 用 低 ， 效 率 高 而 被 广 泛 应 用 。 活
11、性 污 泥 法 式 处 理 城 市 污 水 最广 泛 的 使 用 方 法 。 它 既 适 用 于 大 流 量 的 污 水 处 理 ,也 适 用 于 小 流 量 的 污 水 处 理 。 采 用 活 性北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文3污 泥 法 可 有 效 的 降 低 垃 圾 渗 滤 液 的 BOD5， 但 对 COD 的 去 除 还 不 能 达 到 理 想 的 处 理 效 果 。与 活 性 污 泥 法 相 比 ， 曝 气 氧 化 塘 体 积 大 ， 有 机 负 荷 低 ， 尽 管 降 解 速 度 慢 ， 但 其 工 程简 单 ， 在 土 地 允 许 条
12、件 下 ， 是 最 省 钱 的 垃 圾 渗 滤 液 好 氧 处 理 方 法 。与 活 性 污 泥 法 相 比 ， 生 物 膜 法 具 有 抗 水 量 、 水 质 冲 击 负 荷 的 优 点 ， 而 且 生 物 膜 上 能生 长 世 代 较 长 的 微 生 物 ， 如 硝 化 菌 之 类 等 。 但 对 于 处 理 COD 值 上 万 的 垃 圾 渗 滤 液 此 法 还有 待 研 究 。虽 然 好 氧 处 理 法 有 众 多 优 点 ， 但 也 有 以 下 不 利 影 响 ： (1)耗 氧 处 理 在 有 毒 金 属 存 在 时工 作 性 能 差 ； (2)一 般 渗 滤 液 中 的 BOD5/
13、P 的 值 远 远 大 于 100， 故 须 另 外 添 加 磷 酸 盐 以 实 现有 效 的 好 氧 处 理 ； (3)如 果 氨 氮 浓 度 过 高 ， 则 消 化 作 用 可 能 被 抑 制 ； (4)污 泥 产 量 过 大 。 1 （ 2） 厌 氧 处 理 法厌 氧 处 理 法 包 括 固 定 膜 生 物 反 应 器 ， 厌 氧 塘 ， 厌 氧 污 泥 床 等 处 理 方 法 。上 流 式 厌 氧 污 泥 床 在 高 速 厌 氧 反 应 器 中 有 较 高 的 负 荷 能 力 ， 得 到 了 较 为 广 泛 的 应 用 。厌 氧 处 理 有 很 多 优 点 ， 最 主 要 的 是 能
14、耗 少 ， 操 作 简 单 ， 因 此 ， 投 资 几 运 行 费 用 低 ，而 且 产 生 的 污 泥 量 少 ， 故 所 需 的 营 养 物 质 也 少 。 但 厌 氧 微 生 物 对 有 毒 物 质 较 为 敏 感 ， 处理 效 果 不 稳 定 ， 不 适 宜 单 独 处 理 COD 值 上 万 的 垃 圾 渗 滤 液 。（ 3） 厌 氧 -好 氧 生 物 处 理 结 合尽 管 厌 氧 处 理 法 有 很 多 优 点 ， 但 其 出 水 BOD5 和 COD 通 常 还 很 高 ， 达 不 到 排 放 的标 准 ， 因 此 ， 一 般 不 单 独 采 用 厌 氧 法 处 理 垃 圾 渗
15、滤 液 ， 而 采 用 厌 氧 好 氧 结 合 法 处 理 垃圾 渗 滤 液 ， 既 经 济 合 理 ， 处 理 效 果 又 高 ， COD 和 BOD5 的 去 除 率 分 别 高 达 86.8%和97.2%。 但 高 浓 度 的 渗 滤 液 即 使 采 用 厌 氧 -好 氧 结 合 处 理 工 艺 也 难 以 带 到 排 放 标 准 ， 还 需附 加 物 化 法 深 度 处 理 。123 土 地 法垃 圾 渗 滤 液 的 土 地 处 理 方 法 包 括 ： 慢 速 渗 滤 系 统 （ SR） 、 快 速 渗 滤 系 统 （ RI） 、 表面 漫 流 （ OF） 、 湿 地 系 统 （ WL
16、） 、 地 下 土 地 渗 滤 处 理 系 统 （ UG） 以 及 人 工 快 滤 处 理 系统 （ ARI） 。 土 地 处 理 主 要 是 通 过 土 壤 颗 粒 的 过 滤 ， 离 子 交 换 吸 附 和 沉 淀 等 作 用 去 除 垃 圾渗 滤 液 中 的 悬 浮 固 体 和 溶 解 成 分 ， 通 过 土 壤 中 的 微 生 物 作 用 使 垃 圾 渗 滤 液 中 的 有 机 物 和厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究4氨 氮 发 生 转 化 ， 通 过 蒸 发 作 用 减 少 渗 滤 液 中 的 蒸 发 量 。 17土 壤 中 的 微 生 物 处 理 污 染 物
17、 的能 力 要 比 流 体 中 相 应 的 微 生 物 强 ， 因 此 土 地 法 处 理 垃 圾 渗 滤 液 也 有 很 好 的 效 果 。目 前 ， 用 于 垃 圾 渗 滤 液 处 理 的 土 地 法 主 要 是 回 灌 法 和 人 工 湿 地 法 。垃 圾 渗 滤 液 的 回 灌 法 处 理 是 利 用 填 埋 覆 盖 层 的 土 壤 的 净 化 作 用 ， 垃 圾 填 埋 场 的 降 解作 用 和 最 终 覆 盖 后 的 垃 圾 填 埋 场 地 表 植 物 的 吸 收 作 用 等 进 行 的 。 但 回 灌 法 也 存 在 很 多 问题 ： (1)不 能 完 全 消 除 渗 滤 液 ，
18、 由 于 喷 洒 或 回 灌 的 渗 滤 液 受 填 埋 场 特 性 的 限 制 ， 因 而 仍 有大 部 分 渗 滤 液 须 外 排 处 理 ； (2)通 过 喷 洒 循 环 后 的 渗 滤 液 仍 须 处 理 后 排 放 ， 尤 其 是 由 于 渗滤 液 在 垃 圾 层 中 的 循 环 ， 导 致 其 NH+-N 不 断 积 累 ， 甚 至 最 终 使 其 浓 度 远 高 于 非 循 环 渗 滤液 的 浓 度 2。1.3 生物流化床研究现状发展高效、低能耗、占地面积小的生物处理新技术一直是废水生物处理研究的重要课题之一 5，其中一个重要的途径就是提高生物反应器上微生物的浓度和活性。七十年代
19、初问世的生物流化床技术，就是对这个途径采取的具体措施的发展，它把生物膜法推向了一个新的高度。生物流化床是用于传统工艺领域的一项技术，从七十年代初期开始，美国、日本等国的废水处理专家将这项技术应用于废水的深度处理，尔后又致力于二级处理。国内一些环保科研单位和高等院校从 1977 年开始对生物流化床技术进行研究，己经取得了较好的成绩了 6-7。1971 年罗伯特等人在对废水进行生物处理时，发现被活性碳所吸附的有机物大都能微生物所分解。这为发展具有生物膜法和活性污泥法两者优点的生物流化床技术提供了试验基础。从七十年代初期开始，美、日本都将生物流化床技术应用于废水的深度处理( 硝化、脱氮) ，随后美国
20、又致力于研究应用于二级处理。1973 年美国 Jeris Johus等人成功开发了生物流化床技术并于同年申请了专利 8美国 Ecolotrol 公司经过三年的工业性生产，已于 1975 年形成了应用于二、三处理的 HY-FIO 生物流化床工艺。在该工艺中应用纯氧为氧源，砂作为生物载体。美、日两国的生物流化床技术目前都处于初期发展阶段，已从试验室转向中试阶段 9，推广应用于城市污水处理；己完成了城市污水碳质化、硝化、脱氮的中试及其评价；对部分工业废水处理作出了小试和中试及其评价。主要研究方向有纯氧生物流化北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文5床处理高浓度烃类废
21、水、合成纤维废水;贫氧流化床脱氮、厌氧生物流化床处理含酚废水、大豆加工有机废水、牛奶加工有机废水处理等。国内一些环保科研单位和高等院校从 1977 年开始，对二相生物流化床工艺和三相生物流化床工艺进行了多方面的研究工作。在二十多年的时间里，己在处理城市污水、抗菌素废水，农药废水、化纤印染废水、造纸废水、天然气脱硫废水、石油化工废水等方面的试验中取得了良好的效果。目前，国内生物流化床工艺正处于中试和工业性试验阶段。在工业生产中也有少量应用。高效、低耗、连续处理大量废水是今后新型流化床反应器的发展方向 17-18。1.3.1 几种新型的流化床反应器1.3.1.1 好氧流化床膜反应器好氧流化床膜反应
22、器把流化床反应器和膜分离技术结合起来 19，采用固定化技术固定微生物，通过膜分离得到高质量的出水，提高底物在反应器中的浓度。它具有流化床生物介质分布均匀、传质传热速率快的特点，同时又能打破化学平衡的限制，提高底物浓度，将出水质量好和反应器效率高有效地结合起来，省去后处理装置，特别适用于高效率菌种且受底物浓度限制较大的情况。其缺点是操作费用高、质优价廉的膜材料难以获得。日本于 1990 年开始该项研究，但尚未见应用报道。1.3.1.2 A-b 型三相流化床反应器我国东方冷却塔水处理技术中心开发了一种与 Hy-F1。工艺迥异的工艺 20克服了Hy-Flo 对布气布水要求高、放大效应大的缺点，适宜大
23、规模应用，并申请了 4 项专利。该工艺采用 A-b 型流化床，其特点是载体轻于水，用气体使载体流化，不需要专门的脱膜装置，对布水、布气无严格要求，装置结构简单，运转管理方便，污泥量少，占地面积小，基建投资省，但仍需进行后处理，且由于气液固并行向下，气泡浮升与液体流动作用方向相反，故平均体积传质系数未能达到最佳效果，但随着液速增大，液体推动力占主导作用，同时气一液在膜嘴口上的混合较充分，故大液速时平均体积传质系数较高，是一种有发展前途的反应器。厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究61.3.1.3 组合式流化床反应器将不同型式的生物流化床组合或将生物流化床与其它生化处理反应器组
24、合，形成复合式流化床反应器，可以取长补短，进一步提高净化效果。复合式生物流化床由于具有较好的循环特性，正日益受到重视，但因其属于全混型反应器，对一些较难降解的有机物去除效率低。为了解决这一问题，北京化工研究院 10-11开发了一种全混型和置换型叠加的复合生物流化床反应器。它在一个床中实现了流化床和固定床的串连操作(即半流化操作)。研究结果表明，用于处理淀粉废水，停留时间小于 4h，最大 COD 负荷为 4.2kg/(d *m)最小气水比为 37 ：1，比生物接触氧化法处理能力大，效率高。 1.3.2 三相生物流化床的特点与传统的活性污泥法、生物膜法相比，三相循环生物流化床生物处理工艺具有显著的
25、优势：(1) 生物流化床能提供巨大的比表面积。由于采用了小粒径固体作为载体并且载体实现了流态化，使单位体积床层提供的载体面积大为提高。表 4-1 为几种生物膜法处理工艺载体比表面积的比较 12。表 11 几种生物膜法载体的比表面积比较处理工艺 比表面积（m 2/m3）普通生物滤池生物转盘塔式生物滤池生物接触氧化生物流化床4012012018080160130160030005000(2) 生物流化床具有较大的比表面积，因此具有高浓度的生物量。生物相十分丰富，因而生物膜生物的食物链比活性污泥的长而且复杂。与传统的活性污泥系统（3-5gMLSS/L）相比，生物流化床的生物量总固体浓度可达 15-4
26、0 g/L7，该种高生物量可以减小水力停留时间。北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文7表 12 几种生物膜法的负荷生化处理法 容积负荷kgBOD/(m3d)污泥负荷kgBOD/(kgVSSd)普通活性污泥法阶段曝气生物滤池生物流化床0.2640.7200.3600.2720.0960.363.613.20.2160.4560.1920.3600.121.92 4.32(3) 生物流化床具有很高的容积负荷率和污泥负荷率值。由表 1-1 和 表 1-2 的数据可以看出，生物流化床的容积负荷是普通活性污泥法的 13 倍以上，阶段曝气池的 10倍以上，生物滤池的 3
27、8 倍以上 13因此，在相同进水浓度下，采用生物流化床处理污水，可以使装置的容积大大减小。(4) 耐冲击负荷能力强 14。由于生物流化床的生物膜浓度高、传质性能优越、流态均匀，废水一进入反应器就立即被混合和稀释。这种混合稀释作用对突然增加负荷的影响能起到一定的缓冲作用。1.3.3 流化床活性炭一生物膜法的运行机理实验研究表明 15好氧生物流化床具有在高进水负荷下出水稳定的特点，污染物的去除量和去除率均随进水浓度的提高而增加。随着进水浓度的增加，除引起生物浓度、生物膜厚在一定范围内增大外，同时引起生物的代谢速度加快，从而活性提高。流化床中心气泡提升与外壁处的载体回流是流化床内物质宏观迁移的主要形
28、式。在流化床断面上客观存在内外两个流向相反的流区，中心为上升区，水、气及载体在此范围内上升; 外部为下进区，生物载体及部分处理水在此范围下降，加之气泡的搅动，各相物质横向混掺，因此，在局部范围内又表现为完全混合的流态特征。由于这种局部完全混合的流态特征，加速了污染物、氧、及生物载体的轴向、径相混合与均匀，从而提高传质速度，获得高的处理速度与去除率。在活性炭挂膜处理系统运行操作情况下，人们假设活性炭通过去除有毒物质或抑制剂而保护生物有机体，吸附能使化合物在流化床的停留时间要比水力停留时间长 16。因此，在充足的时间里，有机体能适应新环境，并在某些情况下能降解这些潜在的有毒物质。由于颗粒活性炭流化
29、床具有吸附和解吸化合物的能力，一般认为生物活性炭厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究8体系比起未带吸附颗粒的系统来说，更适应进料浓度的变化 16随着进料浓度达到顶峰，过量的物质被吸附，然后亦达到顶峰，基质将被解吸和进行生物降解。人们认为生物流化床因此有利于生物再生活性炭 17。1.4 论文的研究内容本课题的主要研究内容是厌氧预处理-好氧生物流化床反应器在垃圾填埋渗滤水处理中的应用。实验内容包括如下几个部分。1. 厌氧反应器和好氧反应器的生物挂膜研究。2. 影响反应器 COD 处理效果的因素分析与讨论，包括水力停留时间，曝气量，载体含率。3. 厌氧预处理-好氧生物流化床处理垃
30、圾渗滤液的研究。北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文9第二章 实验装置及检测方法、仪器及药品2.1 实验装置本课题采用了一种新的水处理工艺三相外循环生物流化床处理生活污水。实验设备流程如图。 二维多相循环流化床主要包括提升管、沉降器和移动床三部分,沉降器和移动床合称为循环仓。提升管为高 1570 mm 的有机玻璃塔体,其截面为边长 30 mm 正方形，移动床高 860 mm,宽 120 mm,厚度为 30 mm。颗粒外循环系统由沉降 器、移动床组成，用于实现颗粒与水的分离及颗粒循环。本实验采用间歇操作。图 2-1 实验设备流程图1、提升管 2、气液分布器 3
31、、气体入口 4、主水入口 5、二次水入口 6、二次水分布器 7、移动床 8、切换阀 9、计量筒 10、水槽 11、沉降器 12、出水槽 13、空气压缩机 14、气体流量计 15、主水流量计 16、二次水流量计 17、自吸泵 18、污水槽 19、水表 P1P2P3P4 为测压点主要部件功能：1. 床体：有机玻璃板制成，厚度 15mm；厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究102. 测压点：床体侧部开孔，P1、P2 、P3、P4 分别为升流区、分离区、降流区的测压点。通过流化床不同位置的测压点来间接确定各区的平均气含率；3. 气液分布器：主水流和空气在此处混合并进行分布后进入床内
32、，顶部 9 个 1 孔，侧面共 3 排，每排 8 个，侧部共有 24 个 1 孔，总计 33 个；4. 二次水分布器：二次水流在这里进行分布后进入床内，右侧部打孔共 2 排，每排 4个，共 8 个 1 孔；5. 测量筒：在测量载体颗粒循环量时，固体颗粒在这里进行堆积，根据粒子高度和堆积时间来测定载体颗粒循环量；6. 切换阀：铜质球阀，通过控制它的开关来控制测量筒内粒子的高度；7. 压缩机：提供气源和反应器的生物载体流态化的动力；8. 自吸泵：向反应器提供污水；9. 气体流量计：测定气体流量；10. 液体流量计：测定水流量。2.2 实验设备本实验所采用的设备情况以及操作条件见表 2-1：表 2-
33、1 主要实验设备仪器名称 型号规格 生产厂家光学显微镜 200Nikon CLIPSEpH 计 PHS-2 上海第二分析仪器厂烘箱 CSIOI-2E 重庆四达实验仪器公司搅拌器 D-8401 天津市华兴科学仪器厂空气压缩机 ACO-002 舟山市森森泵浦有限公司循环水式真空泵 SHB- 郑州长城科工贸有限公司烧杯 200、400mL 实验室仪器量筒 50、100、500、1000mL 实验室仪器流量计 LZB-3WB 烟台福山流量计厂可见分光光度计 S22PC 上海棱光技术有限公司北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文112.3 实验药品水质化验所用到得实验药
34、品如表 2-2表 2-2 实验药品药品名称 药品规格 生产厂家Q 试剂 C.P 天津市天和化学试剂厂F 试剂 C.P 贵州省铜仁化学试剂厂蒸馏水 A.R 实验室2.4 试验材料试验污水取自小汤山阿苏卫生活垃圾卫生填埋场，接种污泥采用填埋场专门的处理垃圾渗滤液的好氧和厌氧污泥进行培养和驯化。废水水质为 pH 7.5 一 8.3 ；COD7810 一 9200 mg/L。活性炭采用工业级粉末活性炭。接种污泥取自小汤山阿苏卫垃圾填埋厂垃圾渗滤液生物处理池。垃圾渗滤液取自小汤山阿苏卫垃圾填埋厂。2.5 载体的特性表 2-3 载体的特性载体名称平均粒径（mm）堆积密度 1（g/mL）真密度 2（g/mL
35、）水中密度 3（g/mL）沉降速度（cm/s）活性炭 0.30.5 0.76 1.290 0.690 7.52.6 水质的各种指标的测定方法 21. CODCr 使用重铬酸钾法测定；2. pH 通过 PHS-2 型酸度计采用玻璃电极法测定；3. MLSS 用过滤烘干重量法测定 3。CODCr 快速测定法厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究12原理：在强酸溶液中，加入一定量重铬酸钾作氧化剂，在专用催化剂作用下,重铬 酸钾被水样中的有机物还原成三价铬。在波长 610nm 进行比色，测定 3 价铬的含量，换算成消耗氧的质量浓度，即化学需氧量。 .步骤：（1） 打开测定仪，预热至所
36、需的温度。（2） 确量取 2.5ml 水样（COD Cr ：50 1000mg/l）加入 COD 反应管中,加入 Q 试剂0.70ml，然后缓慢 F 试剂 4.80ml(应先慢后快，一般在 10 秒钟左右完成，加入过快会使溶液不匀，形成上层色深，下层色浅，若出此现象应重做，一般靠加液器注入液自身重量自由落下，使溶液混匀，若不匀可稍摇动)，加完后溶液上下应当颜色均匀，然后插入加热炉，按下“10 分”键。（3） 当讯响器呼叫时，取出反应管，放置空气冷却器试管孔内，按下“2 分”按钮。（4） 当讯响器再呼叫时，向反应管小心加入 2.5m蒸馏水，再放入冷水孔内，按下“2 分”按钮。（5） 当讯响器再呼
37、叫时，取出反应管，将反应液倒入 30mm 比色器中。以蒸馏水代替水样，按以上相同步骤处理溶液为空白。光度计波长调在 610nm 处。注： Q 试剂: 将一瓶固体试剂 Q 溶于 360ML6%的硫酸溶液(即 340ML 蒸馏水,加入 20ML 硫酸)如难溶,可微热,备用。F 试剂:将一瓶固体试剂 F 溶于 2500ML 硫酸(AR 比重为 1.84),过夜或微热即可溶解,使用时摇匀。北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文13第三章 生物流化床载体挂膜实验3.1 实验方法使用两个自制反应器，一个作为好氧活性污泥生长环境并且加入活性炭进行挂膜，以便在第二阶段能够转移
38、进入流化床进行垃圾渗滤液生物膜处理；另一个作为厌氧活性污泥生长环境，对污泥进行培养和驯化，厌氧处理垃圾渗滤液。3.3 载体和污水水质表 31 实验污水水质垃圾渗滤液（指标）CODcr （mg/L ）SS（mg/L）BOD5（mg/L）pH7810-9210 150270 173351 6.98.53.4 生物膜的培养与驯化在生物膜的挂膜和驯化过程中，采用“快速排泥法” 4挂膜。挂膜实验方法如下：向反应器内投加 5%的活性炭作为生物膜附着的载体，按 3 gMLSS/L 的浓度投加接种污泥，进行挂膜实验，控制进气量分别为 0.09 m3/h 使反应器内的固相呈流化状态。实验最初两天用葡萄糖为碳源、
39、NH 4Cl 为氮源， KH2PO4、K 2HPO4 为磷源按照 COD:N:P=100:5:1 的比例配制 COD 约为 150mg/L 的营养液，对反应器内接种微生物进行闷曝,温度为室温。第三天开始采用稀释 4 到 8 倍的垃圾渗滤液,每三天增加10%的比例加入垃圾渗滤液，并相应减少蒸馏水的用量, COD 测定为每天一次。3.5 生物膜的形成过程中的控制条件在生物膜的形成过程中，控制条件如表 3-2。可以看出，在不同挂膜期，控制条件要随着变化。厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究14表 32 挂膜期间控制条件时间段dHRTh有机负荷kgCOD/(kgMLSSd)气体流量
40、m3/h水温113132424120.3340.4360.090.0925302529表33 测试项目及方法项目 测定方法 频率 项目 测定方法 频率CODcr温度重铬酸钾法100温度计1次/天2次/天pH值 玻璃电极法 2次/天3.6 载体挂膜驯化期间污水的处理效果3.6.1 好氧反应器处理效果曝气量为0.25 m 3/h05001000150020002500300035000 5 10 15 20 25DCOD(mg/l) 进 水 COD(mg/l)出 水 COD(mg/l)图3-1 好氧反应器进出水COD北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文15010
41、20304050607080900 5 10 15 20 25DCOD去除百分数COD去 除 率图3-2 好氧反应器COD去除率3.6.2 厌氧反应器处理效果050010001500200025000 2 4 6 8DCOD(mg/l) 进 水 COD(mg/l)出 水 COD(mg/l)图 3-3 厌氧反应器进出水 COD厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究160102030405060700 2 4 6 8DCOD去除百分数COD去 除 率图 3-4 厌氧反应器 COD 去除率图 32 和图 34 分别活性炭挂膜驯化期间好氧反应器和厌氧反应器 CODcr 去除率的跟踪实
42、验，图 32 表明，在前 13 天为挂膜时间，其中前两天是自配废水，其余为稀释后的垃圾渗滤液，进水 COD 为 1000-2000mg/L 的范围内，COD 去除率最高约为 80 % ，在第 14 天 COD 去除率突然降低到 50%以下，随后几天 COD 去除率逐渐升高。这是因为突然改为稀释倍数较低的垃圾渗滤液，污水中的一些物质对生物膜中的微生物产生了抑制，导致有机物的降解能力下降，随着驯化时间的推移，生物膜中的微生物逐渐适应了污水中的有毒物质，有机物的降解能力增强，所以 COD 去除率逐渐升高，到了 25 天后，COD 去除率基本上稳定在 60%左右，说明挂膜驯化过程完成。3.7 小结生物
43、膜的整个生长过程大致可分生物膜的生长初期、生长期和成熟期三个阶段。(1) 在实验过程中，厌氧反应器处理效果没有好氧反应器好，厌氧反应器COD去除率低于好氧。(2) 在经过二十来天的驯化和挂膜后，好氧反应器中的活性炭已经挂膜成功，处理垃圾渗滤液的COD也渐渐稳定。北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文17第四章 实验结果与影响因素分析在实验中，经稀释后的垃圾渗滤液先通过厌氧预处理，出水再通过生物流化床。主要考虑水力停留时间，曝气量和固含率三个因素对于去除 COD 的影响。4.1 厌氧预处理厌 氧 反 应 器 中 保 持 温 度 在 310C 左 右 ， 使 用
44、搅 拌 器 充 分 混 合 反 应 ， 当 水 力 停 留 时 间达 到 12 小 时 的 时 候 ， COD 平 均 去 除 率 为 18.2 。表 4-1 厌 氧 反 应 器 去除 COD 处 理 效 果 （ HRT=12）进水COD（mg/L） 出水COD（mg/L） 去除率%1635.21747.21908.71532.51820.01773.71882.61349.01600.91542.21256.71508.81502.31445.817.516.819.218.017.115.323.24.2 水力停留时间的影响实验表明 HRT 控制在 6 h 就可以达到较好的效果，继续增大
45、HRT，CODcr 去除率 变化不大。在室温下间歇操作，载体添加量 8%，曝气量 0.10m3/h， pH 78.5。CODcr的去除跟踪实验，如图 41。当 HRT 为 2 h 时，由 541.8mg/L 降至 511.7mg/L， 去除率达 5.6 %；当 HRT 为 3 h 时，CODcr 降至 511.7 mg/L，去除率达到 11.1 %；当 HRT 为 6 h 时，CODcr 降至210.7 mg/L，去除率达到 61.1%继续增大 HRT，CODcr 去除率变化不大。当水力停留时间为 12h 时，去除率是 64%。说明此时，污水中可生化降解物质绝大部分已被降解，剩下部分为不可降解
46、或难降解物质。厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液的研究18COD去 除 率0102030405060700 2 4 6 8 10 12 14小 时COD去除百分数COD去 除 率图 4-1 好氧生物流化床 COD 去除率随时间变化情况4.3 曝气量的影响 曝气量直接影响污水处理效果，由于外循环流化床具有好氧区（提升管、沉降器）和缺氧区（移动床）。实验在室温下进行，其中载体投加量为 8 %，HRT 为 6 h，pH值为 78.5。实验发现，当控制气量较低时，则供氧不足，并且不能保证载体的正常流化，无法充分发挥流化床高效的特点，实验 1 采用 0.10m3/h 的曝气量，COD 去
47、除率为61.1；实验 2 采用 0.05m3/h 的 曝气量时，COD 去除率仅为 40.1。010203040500 2 4 6 8小 时0102030405060700 2 4 6 8小 时COD去除百分数曝 气 量 0.10M3/h曝 气 量 0.05M3/h图 45 不同曝气量对 COD 去除率的影响载体添加量为 8%，曝气量分别是 0.10m3/h 和 0.05m3/h。从实验结果显示，水力停留时间达到 6 小时，选择曝气量为 0.10 m3/h 时， COD 去除率更高。 北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文北京工商大学学士学位论文194.4 投加生物膜量（载体含率）的
48、影响保 持 曝 气 量 0.05 m3/h 不 变 ， 实 验 采 取 了 8%和 5%两 种 投 加 量 （ 固 含 率 ） 。 实验结果表明，HRT=6 小时，固含率为 8%，供气量 0.05m3/h， COD 的去除率是 40.1。而固含率 5，曝气量为 0.05m3/h， COD 的去除率是 40.6。COD 的去除率相差并不是很大，可见在一定的范围内，固含率对于垃圾渗滤液 COD 的处理影响不大。0510152025303540450 1 2 3 4 5 6 7小 时COD去除百分数8%固 含 率5%固 含 率图 46 不同固含率 COD 去除率的影响曝气量 0.05m3/h,载体含
49、率分别是 5和 8，水力停留时间在 6 小时之内，两者对于 COD 去除率几乎相同。(1) HRT=12 小时，通气量 0.05 m3/h，载体含率为 5时表 4-3 好 氧 反 应 器 去除 COD 处 理 效 果 （ HRT=12）进水 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 小时，通气量 0.05 m3/h，载体含率为 8时表 4-2 好 氧 反 应 器 去除 COD 处 理 效 果 （ HRT=12）进水 COD（mg/L） 出水 COD（mg/L） 去除率厌氧预处理-好氧三相外循环生物流化床处理垃圾渗滤液
