【垃圾滲濾液的硝化反硝化脫氮研究7700字（論文）】

PAGE4PAGE垃圾滲濾液的硝化反硝化脫氮研究目錄TOC\o"1-2"\h\u11285老齡垃圾滲濾液的硝化反硝化脫氮研究 1219311緒論 282941.1垃圾滲濾液處理背景和研究現(xiàn)狀 249701.2研究目的與研究意義 49481.3主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線 4199772實(shí)驗(yàn)工作方法 4306852.1實(shí)驗(yàn)裝置 442442.2指標(biāo)測(cè)定方法 5127442.3實(shí)驗(yàn)工況條件 516980有機(jī)物COD當(dāng)量 8209032.4數(shù)據(jù)分析方法 8185543運(yùn)行結(jié)果分析 8323933.1硝化裝置對(duì)老齡垃圾滲濾液處理優(yōu)化情況 8127913.2全程反硝化下外加碳源劑量?jī)?yōu)化研究 12264494結(jié)論與展望 1499904.1實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1473064.2研究不足與展望 1425158參考文獻(xiàn) 16摘要：老齡垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜、污染物含量占比高的廢水，其C/N比低，可生化性能相對(duì)較差，在生化處理工藝中造成碳源不足，營(yíng)養(yǎng)條件失調(diào)。如何高效低耗地去除老齡垃圾滲濾液中的氨氮和有機(jī)污染物一直是垃圾滲濾液處理研究領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用了新昌滲濾液處理廠的老齡垃圾滲濾液，通過(guò)構(gòu)建硝化反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)100天的模擬運(yùn)行，探究處理效果和合理的外加碳源劑量。具體研究過(guò)程中以SBR反應(yīng)器聯(lián)用的方式，模擬實(shí)際工藝中的硝化和反硝化過(guò)程，并在反硝化反應(yīng)器中投加不同劑量葡萄糖作為外加碳源，從實(shí)際投加量與理論值的對(duì)比，分析不同劑量對(duì)脫氮效果的影響，確定經(jīng)濟(jì)成本。得到結(jié)論如下：提高進(jìn)水負(fù)荷直至進(jìn)水完全為滲濾液原水時(shí)，氨氮去除率穩(wěn)定在97%左右。出水硝氮濃度緩慢提高，20℃時(shí)硝酸鹽轉(zhuǎn)化率為69%，COD去除率為65%；隨后水溫提高至28℃，在12天時(shí)間里COD去除率提升至75%，硝酸鹽轉(zhuǎn)化率上升到了75%，反硝化進(jìn)水硝氮濃度為380~411mg/L，進(jìn)水總氮濃度為580~621mg/L時(shí)，最適外加碳源約為1450mg/L。隨著進(jìn)水總氮負(fù)荷增加，去除單位濃度的TN所需COD的量也隨之增加，而總氮去除率會(huì)有所下降。關(guān)鍵詞：老齡垃圾滲濾液，硝化反硝化，外加碳源，脫氮1緒論1.1垃圾滲濾液處理背景和研究現(xiàn)狀1.1.1垃圾滲濾液處理背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化推進(jìn)帶來(lái)的城市人口高度集中現(xiàn)象，越來(lái)越多的生活垃圾在城市中積聚。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)量將以9.4%的速率逐年遞增，5年后垃圾產(chǎn)量將突破4億噸大關(guān)，30年后更是將高達(dá)5.31億噸[1]。而根據(jù)世界銀行的調(diào)查報(bào)告，各大洲現(xiàn)已產(chǎn)生了五倍于中國(guó)的垃圾，預(yù)計(jì)5年后將達(dá)到24億噸，30年后再增加10億噸產(chǎn)量。垃圾作為放錯(cuò)位置的“資源”，我們?nèi)绾蚊鎸?duì)垃圾圍城的困境，變廢為寶、優(yōu)化處置已經(jīng)刻不容緩。當(dāng)下國(guó)內(nèi)外對(duì)于垃圾處理的主流方式涵蓋垃圾焚燒、有機(jī)堆肥和衛(wèi)生填埋三種。在這樣的技術(shù)背景下我國(guó)目前選擇以衛(wèi)生填埋為主，在處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量垃圾滲濾液。經(jīng)過(guò)測(cè)試，水量水質(zhì)波動(dòng)幅度大、成分組成復(fù)雜、營(yíng)養(yǎng)元素比例不均衡、有機(jī)物和氨氮濃度高等是垃圾滲濾液的特點(diǎn)[2]。加上我國(guó)飲食習(xí)慣的因素，濕垃圾比重高，有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)高于國(guó)外。當(dāng)這些污染強(qiáng)度極高的滲濾液隨著地下水和雨水排入生態(tài)系統(tǒng)，不僅破壞了自然環(huán)境平衡還會(huì)對(duì)人體造成難以挽回的創(chuàng)傷。隨著填埋年限的不斷增加，老齡垃圾滲濾液產(chǎn)生，其C/N比低，可生化性較差，在生化處理工藝中容易引發(fā)碳源不足的現(xiàn)象，系統(tǒng)環(huán)境無(wú)法支持生化反應(yīng)進(jìn)行。綜上所述，由于垃圾滲濾液的這些特點(diǎn)，導(dǎo)致其難以達(dá)標(biāo)處置，且處理成本高昂。1.1.2垃圾滲濾液脫氮研究目前環(huán)保法規(guī)對(duì)廢水中有機(jī)氮的排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，而滲濾液作為高濃度難降解的有機(jī)廢水，研究其高效經(jīng)濟(jì)的脫氮處理方式已經(jīng)成為熱點(diǎn)[2]。特別是含有高濃度氨氮和低C/N的老齡滲濾液的處理是目前研究的一個(gè)難點(diǎn)。過(guò)去主要采用的單一垃圾滲濾液處理方式[3]，包括吸附、過(guò)濾、膜處理、混凝沉淀的物化法和好氧、厭氧的生物法，難以經(jīng)濟(jì)有效地處理成分復(fù)雜的垃圾滲濾液。目前在實(shí)際應(yīng)用中采用的是成熟的“預(yù)處理+生物處理+深度處理”組合工藝，其將物化和生物以及好氧和厭氧相結(jié)合。例如肖揚(yáng)帆等[4]設(shè)計(jì)的“MBR/NF/RO”改進(jìn)工藝處理老齡垃圾滲濾液，其出水水質(zhì)基本達(dá)標(biāo)，符合相關(guān)污染控制標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。1.1.3垃圾滲濾液處理工藝硝化反硝化這種處理方式可以概括為，在生態(tài)循環(huán)體系里，通過(guò)微生物菌體對(duì)污染物依次進(jìn)行氨化、硝化和反硝化的轉(zhuǎn)化流程，污染物中的化合態(tài)氮以氮?dú)獾男问脚懦觥ＭǔＮ覀兪褂玫睦鴿B濾液脫氮方式是利用亞硝化菌、硝化菌和反硝化菌將銨態(tài)氮通過(guò)一系列氧化反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂蚇2O等氣體釋放到空氣中。該過(guò)程需要添加有機(jī)物提供電子供體[5]。然而無(wú)法忽視的是在硝化階段反應(yīng)器需要通過(guò)曝氣吹脫等外加動(dòng)力方式確保反應(yīng)環(huán)境的氧濃度達(dá)標(biāo)，以此強(qiáng)化硝化菌對(duì)氨氮的氧化效果。顯然除了增加能耗外用這種方式處理垃圾滲濾液需要額外投加較多碳源，這歸因于其尾水BOD5/TN較低，為了促使反應(yīng)的進(jìn)行不可避免地增加了治理成本。從而我們可以知道在反應(yīng)過(guò)程中亞硝化菌的生長(zhǎng)會(huì)受到進(jìn)水氨氮和亞硝酸鹽濃度的抑制，這類反應(yīng)器對(duì)高負(fù)荷的承載能力較差。（2）厭氧氨氧化從偶然生物公司一次反硝化池運(yùn)行結(jié)果的疑惑，到眾多學(xué)者將熱力學(xué)方程式作為根基，借助富集培養(yǎng)、同位素示蹤標(biāo)記、流化床反應(yīng)器等手段證明了厭氧氨氧化菌的存在，我們逐漸了解到這種通過(guò)自養(yǎng)型細(xì)菌生化反應(yīng)的過(guò)程。這種代謝途徑可以囊括為兩種機(jī)理：其一，一個(gè)由膜包圍的酶復(fù)合體將氨和脛胺轉(zhuǎn)化為聯(lián)氨，聯(lián)氨則在外周胞質(zhì)內(nèi)氧化為氮?dú)?，產(chǎn)生的電子通過(guò)內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移，在包含酶復(fù)合體的細(xì)胞質(zhì)中將亞硝氮還原為脛胺；其二，氨和脛胺在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被一由膜包圍的酶復(fù)合體轉(zhuǎn)化為聯(lián)氨，聯(lián)氨在外周胞質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，與產(chǎn)生的電子通過(guò)電子傳輸鏈傳遞給細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的亞硝酸鹽還原酶將亞硝氮還原為聯(lián)氨。厭氧氨氧化菌在缺氧/好氧界面繁殖情況良好，根據(jù)其生化反應(yīng)的環(huán)境可以判斷出硝化階段是否存在厭氧氨氧化菌。同時(shí)，在缺乏電子的反硝化階段也可能存在厭氧氨氧化菌[6]。厭氧氨氧化其本質(zhì)是一種不依賴其他現(xiàn)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的脫氮途徑，該過(guò)程無(wú)需額外碳源，通過(guò)亞硝酸鹽取代氧，并且借助氨氮取代有機(jī)物，可以說(shuō)是全程更改了電子受體與供體。由于以上優(yōu)勢(shì)厭氧氨氧化技術(shù)在處理老齡垃圾滲濾液這類低C/N、高氨氮廢水時(shí)能夠做到經(jīng)濟(jì)綠色且效率較高。（3）膜生物反應(yīng)器（MBR）膜分離技術(shù)在垃圾滲濾液處理工藝的深度處理階段受到主流的推崇并得到普遍應(yīng)用，該工藝具有出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定、處理效果波動(dòng)不大等優(yōu)點(diǎn)，其主要包括超濾、納濾和反滲透。受季節(jié)與天氣等因素的影響，滲濾液的水質(zhì)水量波動(dòng)較大，通常需要設(shè)置三級(jí)A/O來(lái)保證生化階段的出水水質(zhì)穩(wěn)定，工藝流程復(fù)雜且建造、運(yùn)行費(fèi)用較好。膜生物反應(yīng)器（MBR）實(shí)質(zhì)上是一種借鑒膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的生化技術(shù)的高效工藝，在滲濾液的處理過(guò)程中一般設(shè)置在A/O池之后或代替部分A/O池[7]，MBR兼具耐沖擊負(fù)荷和出水穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，不僅能提高生化階段對(duì)的COD與氨氮的處理率，又能為后續(xù)的深度處理提供穩(wěn)定的出水。（4）高級(jí)氧化工藝傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)中微生物可以解決那些易降解的有機(jī)物，然而垃圾滲濾液中的有機(jī)物大多為難降解有機(jī)物，采用高級(jí)氧化工藝則可以將這些難降解有機(jī)物有效地分解為小分子或直接去除，在預(yù)處理和深度處理階段都有極大的應(yīng)用空間，當(dāng)下主流的技術(shù)工藝主要涵蓋了光催化氧化、Fenton氧化、濕式氧化、臭氧氧化等[7]。1.2研究目的與研究意義由于垃圾滲濾液高濃度、難降解的特性導(dǎo)致處理成本高、處理效果不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象在企業(yè)和處理廠中屢見(jiàn)不鮮。傳統(tǒng)工藝設(shè)備面臨更新優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)能耗亟需進(jìn)一步縮減。本研究選取新昌垃圾滲濾液作為研究對(duì)象，構(gòu)建SBR反應(yīng)器，研究全程硝化下反應(yīng)器的運(yùn)行效果，以及反硝化過(guò)程中外加碳源投加劑量對(duì)有機(jī)物的去除及脫氮效率的影響。通過(guò)運(yùn)行小試裝置模擬實(shí)際處理環(huán)境,摸索提高處理效率的條件以及經(jīng)濟(jì)合理的外加碳源量，為低碳氮比的老齡垃圾滲濾液高效脫氮給予一定的參考。1.3主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線（1）使用燒杯小試裝置，以SBR反應(yīng)器聯(lián)用的方式，模擬實(shí)際工藝中的硝化和反硝化過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)全程硝化反硝化。（2）監(jiān)測(cè)硝化和反硝化過(guò)程中的氨氮、亞硝氮、硝氮、總氮和COD的變化，分析和研究脫氮效果和反硝化作用的影響因素。（3）在各種碳源的對(duì)比篩選下選擇了制作成本低廉的葡萄糖，在反硝化過(guò)程中通過(guò)投入不同劑量的外加碳源，從實(shí)際投加量與理論值的對(duì)比，分析不同劑量對(duì)生物脫氮效果的影響，確定經(jīng)濟(jì)成本的投加量。2實(shí)驗(yàn)工作方法2.1實(shí)驗(yàn)裝置SBR反應(yīng)器為3個(gè)有效容積為1L的燒杯和3個(gè)有效容積為1L的玻璃瓶組成的裝置，反應(yīng)器高約20厘米，內(nèi)徑9厘米。系統(tǒng)水溫控制在20℃~28℃，溶解氧控制在2~4mg/L，通過(guò)酸堿調(diào)節(jié)劑來(lái)控制pH范圍在7.5~8.5。燒杯用來(lái)模擬硝化池進(jìn)行全程硝化，燒杯放置于磁力攪拌器上，內(nèi)置磁力轉(zhuǎn)子和曝氣頭，可進(jìn)行攪拌和曝氣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求調(diào)節(jié)曝氣的大??；反硝化裝置是3個(gè)有蓋子的玻璃瓶，放置于磁力攪拌器上，內(nèi)置磁力轉(zhuǎn)子，可進(jìn)行攪拌，進(jìn)行全程反硝化。瓶蓋上連接了導(dǎo)氣管和氣袋，可以在反硝化過(guò)程中保證一個(gè)相對(duì)厭氧的環(huán)境，加入葡萄糖作為外加碳源。2.2指標(biāo)測(cè)定方法每天對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水和出水進(jìn)行采樣，樣品經(jīng)過(guò)離心取上清液，再通過(guò)0.22μm的濾膜過(guò)濾后貯于4℃冰箱保存，并在3天內(nèi)進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)試。樣品中溶解氧通過(guò)溶氧儀檢測(cè)，pH值通過(guò)電子pH計(jì)檢測(cè)，COD指標(biāo)通過(guò)COD水質(zhì)分析儀進(jìn)行檢測(cè)，TN測(cè)定采用國(guó)標(biāo)測(cè)試法。NH4+-N、NO3--N、NO2--N均通過(guò)離子色譜檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)擇選了重鉻酸鉀法來(lái)對(duì)樣品的COD指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，滴入稀釋適當(dāng)倍數(shù)的樣品2.0mL于消解管中，加入0.05g的硫酸汞（HgSO4）以排除氯離子的干擾，隨后加入3.0mL的專用氧化劑，將蓋子扭緊，反復(fù)顛倒直至混勻，調(diào)整消解儀參數(shù)，將消解溫度設(shè)置為150℃，消解時(shí)間設(shè)定為120min，消解完畢后打開(kāi)蓋子待其在室溫下冷卻后放入COD測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。TN在測(cè)定前，參照HJ636-2012中所述的方法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，之后取10.0mL適當(dāng)濃度的樣品，置于25.0mL的比色管中，隨后加入5.0mL的堿性過(guò)硫酸鉀溶液，設(shè)定滅菌鍋的參數(shù)，讓消解溫度維持在120~124℃左右消解35min，冷卻至室溫后用水稀釋至25.0mL后混勻測(cè)定。2.3實(shí)驗(yàn)工況條件2.3.1硝化工況條件表2-1全程硝化滲濾液水質(zhì)Table2-1Waterqualityofleachateduringcompletenitrification水質(zhì)指標(biāo)濃度（mg/L）氨氮（NH4+-N）600~800亞硝氮(NO2--N)5~20硝氮(NO3--N)3~10CODcr800~1000TN1000~1300反應(yīng)器有效容積為1L，用來(lái)模擬全程硝化反硝化。其中全程硝化反應(yīng)器三個(gè)，作為三個(gè)對(duì)照平行；全程反硝化反應(yīng)器三個(gè)，分別添加不同劑量的葡萄糖作為外加碳源進(jìn)行反硝化實(shí)驗(yàn)。硝化反應(yīng)器出水作為反硝化反應(yīng)器進(jìn)水。污泥來(lái)自老港滲濾液處理廠好氧池，初始MLSS約為3000mg/L。進(jìn)水階段采用人工瞬時(shí)進(jìn)水，排水階段采用人工瞬時(shí)排水，兩天換一次水。曝氣及攪拌時(shí)間由時(shí)間控制器啟動(dòng)或停止。表2-2全程硝化反應(yīng)器運(yùn)行環(huán)境Table2-2Operationenvironmentofcompletenitrificationreactor全程硝化水溫20±0.2℃/28.8±0.2℃pH7.6~8.0水力停留時(shí)間62~65hDO2~4mg/L前期為了保證硝化菌富集，逐步淘汰氨氧化細(xì)菌，將全程硝化反應(yīng)器水溫控制在20±0.2℃，后期穩(wěn)定運(yùn)行到90d時(shí)將水溫提升至28.8±0.2℃。全程硝化反應(yīng)器周期為2天，其中每天連續(xù)攪拌曝氣8h，共16h，靜置1.5h，其余時(shí)間閑置。調(diào)整曝氣量，使全程硝化反應(yīng)器溶解氧控制在合適的范圍內(nèi)。前期采用稀釋的滲濾液作為反應(yīng)器進(jìn)水，后期不斷提升進(jìn)水負(fù)荷直至使用滲濾液原液作為進(jìn)水。每?jī)商鞙y(cè)一次出水水質(zhì)指標(biāo)。其中第90d全程硝化反應(yīng)器水溫提升為28.8±0.2℃。表2-3硝化滲濾液進(jìn)水水質(zhì)條件Table2-3Waterqualityindexofinitrifyinginfluentialleachate0~16天17~46天47~68天69~100天氨氮（NH4+-N）217~249mg/L346~362mg/L574~612mg/L731~782mg/L亞硝氮(NO2--N)5~8mg/L9~15mg/L14~25mg/L16~26mg/L硝氮(NO3--N)1~3mg/L2~6mg/L4~11mg/L3~11mg/LCODcr270~288mg/L431~447mg/L719~740mg/L949~991mg/LTN360~384mg/L613~653mg/L939~982mg/L1256~1296mg/L2.3.2反硝化工況條件污泥來(lái)自老港滲濾液處理廠缺氧池，初始MLSS約為4000mg/L。進(jìn)水階段采用人工瞬時(shí)進(jìn)水，排水階段采用人工瞬時(shí)排水，每天換一次水。攪拌時(shí)間由時(shí)間控制器啟動(dòng)或停止。全程反硝化周期為1天，每天連續(xù)攪拌10h，靜置1.5h后排水，剩余時(shí)間閑置。表2-4全程反硝化反應(yīng)器運(yùn)行環(huán)境Table2-4Operationenvironmentofcompletedenitrificationreactor全程反硝化水溫28.8±0.2℃pH6.8~7.2水力停留時(shí)間30~34h前期采用稀釋后的硝化出水作為反應(yīng)器進(jìn)水，后期采用原始硝化出水作為反應(yīng)器進(jìn)水。每天測(cè)一次出水水質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)進(jìn)水硝氮濃度計(jì)算出投加COD的量。并根據(jù)有機(jī)物COD當(dāng)量換算成碳源量。有機(jī)物COD當(dāng)量理論：1gC6H12O6→1.067gCOD實(shí)驗(yàn)室：1gC6H12O6→1.08gCOD表2-4全程反硝化出水條件Table2-4Waterqualityindicatorsofdenitrifyinginfluentialleachate全程反硝化0~26天全程反硝化27~36天亞硝氮(NO2--N)//硝氮(NO3--N)387~433mg/L836~949mg/LCODcr(原始)120~150mg/L245~378mg/LTN580~636mg/L1178~1234mg/L在全程反硝化0~26天中，采用稀釋的硝化出水作為反硝化進(jìn)水，控制硝態(tài)氮濃度為400mg/L左右。前期分別加入過(guò)量的碳源，培養(yǎng)反硝化菌，并得出大致的COD需求量。隨后逐步減少外加COD量，觀察出水COD和TN、硝氮變化，來(lái)判斷最適的外加COD量。在全程反硝化27~36天，反硝化進(jìn)水為全程硝化第80~100天的出水，來(lái)觀察實(shí)際反硝化的脫氮效率。2.4數(shù)據(jù)分析方法本研究利用MSOffice（Microsoft,美國(guó)）對(duì)理化指標(biāo)屬于以及新興污染物的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)分析（平均值、方差）。選擇OriginPro2018作圖。3運(yùn)行結(jié)果分析3.1硝化裝置對(duì)老齡垃圾滲濾液處理優(yōu)化情況全程硝化反應(yīng)器啟動(dòng)階段水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖3-1。在0~16天內(nèi)，反應(yīng)器進(jìn)水氨氮217~249mg/L，平均進(jìn)水氨氮230mg/L；進(jìn)水總氮360~384mg/L，平均進(jìn)水總氮372mg/L。期間，出水氨氮濃度平穩(wěn)下降，從196mg/L緩慢下降到99mg/L，氨氮去除率從最初的12%提高到59%。出水硝氮從24mg/L增加到121mg/L，出水亞硝氮從13mg/L增加到37mg/L。實(shí)現(xiàn)了32%的硝酸鹽轉(zhuǎn)化率，而亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化率僅為9%，表明在該階段，硝化細(xì)菌和氨氧化細(xì)菌均有生成，但是該環(huán)境更有利于硝化細(xì)菌的累積。出水總氮減少了約5~10%，以硝態(tài)氮為主。出水COD略有波動(dòng)，但整體呈下降趨勢(shì)，去除率達(dá)到了52%。圖3-1全程硝化反應(yīng)器啟動(dòng)階段運(yùn)行性能Fig.3-1Operationperformanceofthecompletenitrificationreactoratstart-upstage在17~46天內(nèi)，提升進(jìn)水負(fù)荷，反應(yīng)器進(jìn)入提升階段，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖3-2。反應(yīng)器進(jìn)水氨氮變?yōu)?46~362mg/L，平均進(jìn)水氨氮351mg/L；進(jìn)水總氮613~653mg/L，平均進(jìn)水總氮635mg/L。在提升負(fù)荷后，出水氨氮濃度先升高到272mg/L，接著開(kāi)始穩(wěn)定下降，在第25~31天內(nèi)下降速率最快。到第45天時(shí)，出水氨氮濃度穩(wěn)定在25mg/L左右，實(shí)現(xiàn)了92%的氨氮去除率。出水硝態(tài)氮濃度在提升負(fù)荷后先下降后上升，在第30天恢復(fù)到第16天的出水濃度，在第31~44天急劇上升，推測(cè)該階段硝化細(xì)菌大量繁殖，生長(zhǎng)速率明顯高于氨氧化細(xì)菌，并使氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)受到抑制。第46天時(shí)硝態(tài)氮出水濃度達(dá)到523mg/L，實(shí)現(xiàn)了80%的硝酸鹽累計(jì)率。而亞硝態(tài)氮出水濃度緩慢平穩(wěn)上升到第31天，隨后開(kāi)始持續(xù)下降，到第45天時(shí)下降到86mg/L。推測(cè)后期氨氧化細(xì)菌生長(zhǎng)受到抑制，反應(yīng)器以全程硝化為主，實(shí)現(xiàn)了較高的硝酸鹽累積率。全程反應(yīng)器中硝態(tài)氮生成率超過(guò)了氨氮去除率，這是由于提高進(jìn)水負(fù)荷時(shí)滲濾液中有相當(dāng)一部分有機(jī)氮，在反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)氨化轉(zhuǎn)化為氨氮參與硝化，或者直接被微生物利用進(jìn)行硝化和亞硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮[8]。出水COD濃度不斷下降，到第30天恢復(fù)低負(fù)荷時(shí)的去除率水平。隨后COD略微上升后不斷下降，COD去除率緩慢上升。圖3-2全程硝化反應(yīng)器提升階段Ⅰ運(yùn)行性能Fig.3-2OperationalperformanceofthecompletenitrificationreactoratupgradingstageⅠ在47~68天內(nèi)，進(jìn)一步提高出水負(fù)荷，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖3-3。出水氨氮濃度在波動(dòng)后持續(xù)降低，達(dá)到了96%的氨氮去除率。出水硝氮濃度進(jìn)一步上升，達(dá)到了703mg/L。實(shí)現(xiàn)了73%的硝酸鹽累積率。出水總氮減少了約5~10%。出水COD緩慢下降，到第68天時(shí)，全程硝化COD去除率穩(wěn)定在45%左右。圖3-3全程硝化反應(yīng)器提升階段Ⅱ運(yùn)行性能Fig.3-3OperationalperformanceofthecompletenitrificationreactoratupgradingstageⅡ在第69天后，進(jìn)水換為滲濾液原液，反應(yīng)器進(jìn)入調(diào)試穩(wěn)定階段，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖3-4。氨氮去除率從91%上升為96%并穩(wěn)定在96%左右。出水硝氮濃度緩慢提高，硝酸鹽轉(zhuǎn)化率從之前的73%減少到69%；隨后水溫提高至28℃，在12天時(shí)間里硝酸鹽轉(zhuǎn)化率上升到了75%。說(shuō)明在一定范圍內(nèi)適當(dāng)提升反應(yīng)溫度，有助于硝化的進(jìn)行。出水總氮減少了約5~10%。COD濃度起初緩慢下降至趨于平緩，在全程硝化反應(yīng)器在水溫提高后，COD濃度進(jìn)一步下降，COD去除率提升至58%左右。圖3-4全程硝化反應(yīng)器穩(wěn)定階段運(yùn)行性能Fig.3-4Operationalperformanceofthecompletenitrificationreactoratstablestage全程硝化反應(yīng)器中的污泥濃度MLSS在運(yùn)行階段比較穩(wěn)定維持在3100±100mg/L。污泥性狀和沉降性能良好。3.2全程反硝化下外加碳源劑量?jī)?yōu)化研究圖3-5全程反硝化COD濃度圖Fig.3-5ConcentrationdiagramofCODduringcompletedenitrification圖3-6全程反硝化TN變化圖Fig.3-6ChangediagramofTNduringcompletedenitrification上圖3-5、圖3-6展示了全程反硝化運(yùn)行情況：第0~7天，進(jìn)水總氮濃度為580~621mg/L。外加碳源1800mg/LCOD，出水COD濃度約為562~585mg/L，大于進(jìn)水COD，說(shuō)明COD過(guò)量；從第8天起逐步減少外加COD量，可以看到出水COD濃度逐漸降低。第16天，外加COD量為1500mg/L，出水COD為303mg/L，而出水TN和之前持平，說(shuō)明碳源量仍然充足。前16天總氮去除率較穩(wěn)定，外加葡萄糖碳源平均去除率為76.61%。到了第17天，外加COD量變?yōu)?400mg/L，出水TN濃度升高，TN去除率降低，說(shuō)明此時(shí)碳源不足，反硝化菌無(wú)法全部作用于全程反硝化過(guò)程[9]。第17~21天總氮去除量均有下降，反應(yīng)器總氮去除率在69%~75%之間。第22天外加COD量變?yōu)?450mg/L，出水TN濃度降低至138mg/L，TN去除率恢復(fù)到碳源充足時(shí)的水平?？梢酝茢嘣诖藯l件下最適外加碳源約為1450mg/L左右。此時(shí)反應(yīng)器有較高總氮去除率，大概為77.22%左右。第32天起進(jìn)水采用硝化過(guò)程中80~98天的硝化出水原水，進(jìn)水總氮濃度為1134~1265mg/L。根據(jù)前期碳源投加情況推測(cè)分析，分別投加3500mg/L、3400mg/L、3300mg/L、3350mg/L碳源量，最后可以得出最適外加碳源約為3300mg/L。此時(shí)外加葡萄糖作為碳源的出水COD為533mg/L，總氮去除率為73.23%左右。整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段反硝化反應(yīng)器中的污泥濃度MLSS在運(yùn)行階段比較穩(wěn)定維持在4050±100mg/L，污泥性狀和沉降性能良好。由此看出，隨著進(jìn)水總氮負(fù)荷增加，去除單位濃度的TN所需COD的量也隨之增加，而總氮去除率會(huì)有所下降。4結(jié)論與展望4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)論本實(shí)驗(yàn)從低碳氮比老齡垃圾滲濾液處理工藝中脫氮效果差和生化化階段外加碳源經(jīng)濟(jì)成本高等實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建全程硝化反硝化垃圾滲濾液的反應(yīng)器體系來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)，研究了其處理老齡滲濾液的處理效果，驗(yàn)證了其處理老齡滲濾液的性能，并且借助反應(yīng)器摸索出經(jīng)濟(jì)合理的外加碳源量。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：全程硝化反硝化反應(yīng)體系成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)低碳氮比老齡垃圾滲濾液的高效脫氮，硝化階段的氨氮去除率達(dá)到97.47%，反硝化階段的總氮去除率達(dá)到73.23%；全程硝化反硝化反應(yīng)體系對(duì)于COD具有良好的去除效果，出水COD保持在500mg/L以下，COD去除率