1、第 40 卷第 12 期2022 年 12 月环境工程Environmental EngineeringVol40No12Dec2022收稿日期:20210419基金项目:国家自然科学基金项目(51778616)第一作者:姚军强(1997)，男，硕士研究生，主要研究方向为厌氧膜生物反应器。yjq13021198233 163com*通信作者:乔玮(1979)，男，教授，主要研究方向为废水和废弃物厌氧生物过程。qiaowei caueducn;wayqiao sinacnDOI:10.13205/jhjgc202212016姚军强，刘媛，郑晓宇，等 浸没式厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的连续运行
2、性能 J 环境工程，2022，40(12):121127浸没式厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的连续运行性能姚军强1，2刘媛3郑晓宇4李灿4吴志跃1，2董仁杰1，2乔玮1，2*(1中国农业大学 工学院，北京 100083;2国家能源生物燃气高效制备及综合利用技术研发(实验)中心，北京 100083;3光大环保(中国)有限公司，广东 深圳 518033;4光大环保技术研究院(南京)有限公司，南京 210007)摘要:厌氧消化是垃圾渗滤液处理的重要技术，常规厌氧工艺在处理过程中存在微生物易流失和出水水质较差等问题。采用厌氧膜生物反应器在中温条件下处理垃圾渗滤液，考察了废水降解性能和膜过滤性能。连续
3、100 d 的反应器运行实验表明:在水力停留时间为 10 d，COD 容积负荷平均为 5.63 kg/(m3 d)的条件下，系统运行稳定，平均 COD去除率达到 92%，膜出水总挥发性脂肪酸浓度低于 200 mg/L，pH 稳定在 7.95 左右。在膜通量为 6 L/(m2 h)下，连续62 d 内的膜压增长缓慢，未出现明显的膜污染。批次产甲烷试验结果表明:渗滤液产甲烷潜能达到 305 mL/g TS，与连续运行实验 296 mL/g TS 的产气效果接近，沼气中甲烷浓度可高达 70%80%。产气达到 90%和95%的潜能分别用时2.5，3.1 d，说明反应器有进一步缩短水力停留时间的可能性。
4、反应器驯化的厌氧活性污泥对乙酸有较好的耐受性，在乙酸浓度为 10000 mg/L 时，产气迟滞期仅为 1.4 d。综合来看，长期运行厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液具有较好的 COD 去除效果、运行稳定性和膜过滤性。关键词:厌氧膜生物反应器;垃圾渗滤液;运行性能;膜过滤性能POCESS PEFOMANCE OF A SUBMEGED ANAEOBIC MEMBANE BIOEACTOIN TEATING LEACHATE FOM OGANIC FACTION OF MUNICIPAL SOLID WASTEYAO Junqiang1，2，LIU Yuan3，ZHENG Xiaoyu4，LI Ca
5、n4，WU Zhiyue1，2，DONG enjie1，2，QIAO Wei1，2*(1College of Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China;2esearch Development Center forEfficient Production and Comprehensive Utilization of Biobased Gaseous Fuels，Energy Authority，National Development and eformCommittee，Beijing 100083，Ch
6、ina;3Everbright Environmental Protection(China)Co，Ltd，Shenzhen 518033，China;4Everbright Environmental Protection Technology esearch Institute(Nanjing)Co，Ltd，Nanjing 210007，China)Abstract:Anaerobic digestion is an important technology for landfill leachate treatment There are some problems in theconv
7、entional anaerobic process，such as easy loss of microorganisms and poor effluent quality In this paper，landfill leachatewas treated by an anaerobic membrane bioreactor at medium temperature，and the degradation performance and membranefiltration performance of wastewater was investigated The experime
8、ntal results showed that the system ran stably under theconditions of hydraulic retention time of 10 days and volume load of 5.63 kg/(m3 d)The average COD removal rate reached92%，the total volatile fatty acid concentration of membrane effluent was less than 200 mg/L，and the pH value was stable atabo
9、ut 7.95 At a membrane flux of 6 L/(m2h)，the membrane pressure increased slowly in 62 consecutive days withoutobvious membrane fouling Batch methane production test results showed that the methane production potential of leachatereached 305 mL/g TS，being close to the gas production effect of 296 mL/g
10、 TS in the continuous running experiment Methane环境工程第 40 卷concentration in biogas was high，up to 70%80%It took 2.5 days to reach 90%and 3.1 days to reach 95%of the totalpotential，respectively，indicating that the reactor had the possibility of further shorting the hydraulic retention time Theacclimat
11、ed anaerobic activated sludge in the reactor had a good tolerance to acetic acid When the acetic acid concentration was10000 mg/L，the gas production lag period was only 1.4 days In general，the long-term operation of the anaerobic membranebioreactor has good COD removal effect，operation stability and
12、 membrane filtration performance when treating landfillleachateKeywords:anaerobic membrane bioreactor;landfill leachate;fermentation performance;methanogenic potential0引言2019 年，我国全年生活垃圾清运量达 2.42 亿 t，生活垃圾焚烧与卫生填埋无害化处理能力分别达到45.6 万 t/d，36.7 万 t/d1。生活垃圾含水率在45%65%2，填埋堆储过程中产生的渗滤液占垃圾总质量的 5%28%3。厌氧消化是垃圾渗滤液处理
13、的有效途径之一，可以获得沼气作为清洁能源，又可以有效去除 COD。然而有研究发现，采用厌氧消化处理渗滤液时仍然存在一些瓶颈，如微生物易流失4、出水水质较差5、产甲烷活性较低6 等。厌氧膜 生 物 反 应 器(anaerobicmembranebioreactor，AnMB)将厌氧生物处理和膜过滤耦合，通过膜对微生物及固体的截留作用，使水力停留时间和固体停留时间分离，可达到高效截留微生物和去除悬浮物的效果。AnMB 在餐厨废水7、鸡粪水解液8 和剩余污泥9 等高浓度废水处理的研究中均展示出较好的效果。但目前采用 ANMB 处理垃圾渗滤液的研究相对较少。本文以填埋场的新鲜渗滤液为处理对象，考察了A
14、nMB 处理垃圾渗滤液的长期运行效果，分析了膜的过滤性能、COD 去除效率以及反应器内厌氧污泥的耐酸能力，以期为放大试验和工程应用提供基础数据。1材料与方法1.1实验材料厌氧接种污泥取自北京高碑店污水处理厂的厌氧罐出泥。渗滤液原料为天津市某垃圾填埋场的新鲜渗滤液，4 环境下保存。污泥耐酸能力批次实验的接种污泥取自反应器稳定运行后的排泥。其中，原料和连续实验中接种污泥的基本性质如表 1 所示。表 1原料和接种污泥的性质Table 1Properties of feedstock and inoculated sludge指标(TCOD)/(g/L)(SCOD)/(g/L)(VFA)/(g/L)碱
15、度/(g/L)，以 HCO3计pH(TS)/(g/L)(VS)/(g/L)(C)*/%(H)*/%(O)*/%(N)*/%C/N垃圾渗滤液 49.769.9 37.253.1 15.019.51.604.655.506.2138.346.318.328.531.555.5332.362.4912.80接种污泥19.84.680.1424.612.7注:*质量分数以干物质计1.2AnMB 实验装置AnMB 实验装置如图 1 所示。反应器材质为聚氯乙烯，长宽高分别为 350 mm250 mm700 mm，有效容积为 20 L，反应器两侧设置水浴夹层，通过循环水浴锅维持反应器温度为 37。膜组件采用
16、浸没式平板膜，膜面积为 0.116 m2，膜材质为氯化聚乙烯(Kubota，日本)，平均膜孔径为 0.2 m。平板膜的起始工作通量为 0.144 m3/(m2 d)，反应器内生成的沼气通过气泵(IWAKI，日本)由顶部循环至反应器底部的扩散器，对膜表面进行冲刷，沼气循环流速为 9 L/min。反应器内的液体依次经过压力传感器(ESM-PS，西安闵波)和在线跨膜压力(TMP)分析仪实时检测过滤压力，最后经蠕动泵(BT100N，保定申辰)抽出膜透过液，蠕动泵的抽吸方式为 4 min on/1 min off。启动期，通过调节进料量来调节系统的有机负荷。稳定期，每天由定时器控制蠕动泵将基质罐内的原料分2 次泵入反应器，每次进料 1 L，流量为 100 mL/min，并排出 0.2 L 的厌氧污泥和 1.8 L 的膜透过液，水力停留时间(HT)和固体停留时间(ST)分别为 10，100 d。反应器24 h 连续运行，固定出料完成后，通过水阀开关改为内循环工作方式。每隔 3 5 d 从AnMB 中取排泥样品，经 10000 r/min 离心 15 min后，取上清液进行水质分析。1.3批次产甲烷