CN109721156B - 间歇曝气一体化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
间歇曝气一体化/短程反硝化‑厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置与方法属于垃圾渗滤液生物脱氮领域。晚期垃圾渗滤液被蠕动泵打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器，通过控制曝气量使得反应器在曝气阶段溶解氧为0.1‑0.5mg/L，实现短程硝化/厌氧氨氧化反应。通过曝气/缺氧搅拌……曝气/缺氧搅拌循环间歇曝气的运行方式，短程硝化产生的亚硝态氮能及时被厌氧氨氧化菌利用，曝气30min，缺氧搅拌当pH曲线的一阶导数小于0.3时停止搅拌；含硝态氮的短程硝化/厌氧氨氧化反应器出水与另一部分晚期垃圾渗滤液和外加碳源同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器，硝态氮首先被短程反硝化菌还原为亚硝态氮，再经过厌氧氨氧化作用完成进一步深度去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现晚期垃圾渗滤液深度脱氮的装置与方法，属于高氨氮污水污泥生物处理领域。
背景技术
近几年来，随着城市固体废物产量的不断增加，填埋法逐渐成为世界上应用最广泛的处理和处置方法。填埋产生的渗滤液因具有成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调等水质特点，使其处理成为国际范围内尚未解决的难题之一。传统生物脱氮工艺将NH4 +-N转化为N03 --N，再通过反硝化将N03 --N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以 N03 --N为电子受体，有机物作为电子供体，将氨氮转化为氮气完成生物脱氮。有机碳源的严重缺乏是晚期渗滤液脱氮效率无法提高的屏障，导致传统生物脱氮效率只能达到10％左右，而外加有机碳源会大幅度的增加污水脱氮的费用。
厌氧氨氧化技术属于自养脱氮过程，无需有机碳源，污泥产量低并且不需要曝气，适用于低C/N比晚期垃圾渗滤液等高氨氮废水。短程硝化/厌氧氨氧化反应器既存在氨氧化菌又存在厌氧氨氧化菌，在曝气阶段氨氧化菌将部分NH4 +-N转化为NO2 --N，在搅拌阶段厌氧氨氧化菌利用剩余的NH4 +-N将短程硝化阶段生成的NO2 --N转化为N2和少量NO3 --N。短程硝化/厌氧氨氧化反应***采取循环间歇曝气的方式，每经过一次曝气/搅拌就会去除部分氮素直至反应器中氮素完全去除，工艺简洁，操作方便，效率高效。短程硝化/厌氧氨氧化反应器内氮素的去除全部依赖于厌氧氨氧化作用，但是厌氧氨氧化过程产生的大量硝态氮是导致其出水不达标的主要原因。短程反硝化过程可以有效解决厌氧氨氧化出水硝氮高的问题，并且在单一反应器内可以同时进行厌氧氨氧化作用和短程反硝化作用，厌氧氨氧化产生的硝态氮被短程反硝化细菌还原为亚硝态氮，产生的亚硝态氮又进一步被厌氧氨氧化作用去除，因此相比于传统厌氧氨氧化工艺出水TN浓度可以得到有效降低。
目前间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化技术从来没有应用于成分复杂、水质水量变化大、氨氮浓度高和微生物营养元素比例失调的晚期垃圾渗滤液处理上。
发明内容
本发明提出了间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置与方法。所述方法包括以下步骤：晚期垃圾渗滤液被蠕动泵打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器，通过控制曝气量使得反应器在曝气阶段溶解氧为0.1-0.5mg/L，实现短程硝化/厌氧氨氧化反应。通过曝气/缺氧搅拌……曝气/缺氧搅拌循环间歇曝气的运行方式，短程硝化产生的亚硝态氮能够及时的被厌氧氨氧化菌利用，使得反应器内不会有亚硝态氮残余，其中曝气30min，缺氧搅拌时间采用实时控制当pH曲线的一阶导数趋于零时停止搅拌；含硝态氮的短程硝化/厌氧氨氧化反应器出水与另一部分晚期垃圾渗滤液和外加碳源同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器，硝态氮首先被短程反硝化菌还原为亚硝态氮，再经过厌氧氨氧化作用完成进一步深度去除；
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置，包括原水水箱(1)、短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、外碳源储备罐(4.3)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)；
所述原水水箱设有有第一出水口(1.1)、第二出水口(1.2)；所述短程硝化/厌氧氨氧化反应器设有空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)、曝气砂头 (2.3)、第一进水口(2.5)、第一取样口(2.9)、第一排水口(2.10)、第一搅拌器(2.7)、第一进水蠕动泵(2.4)、pH/DO实时监测装置(2.8)、第一ORP 实时监测装置(2.6)；所述短程反硝化/厌氧氨氧化设有放空管(4.6)、第二进水口(4.13)、第二进水蠕动泵(4.2)、第三进水蠕动泵(4.1)、第一回流口(4.9)、第一回流蠕动泵(4.11)、第二回流口(4.12)、三相分离器(4.7)、排气口(4.5)、气袋(4.4)、第二排水口(4.8)；
原水水箱(1)通过第一进水蠕动泵(2.4)/第三进水蠕动泵(4.1)分别与短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程硝化/厌氧氨氧化反应器第一排水口(2.10)与第一中间水箱(3)相连，空气经过空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)最终通过曝气砂头(2.3) 打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)；中间水箱(3)通过第二进水蠕动泵(4.2) 与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第二进水口(4.13)相连；外碳源储备罐(4.3) 与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第一回流口(4.9)通过第一回流蠕动泵(4.11)与第二回流口(4.12)相连。
利用所述装置进行间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液，其特征在于，包括以下过程：
1)分别将短程硝化/厌氧氨氧化、短程反硝化厌氧氨氧化污泥投加至反应器内，控制投加后各个反应器混合液污泥浓度分别为4011-4435mg/L和 4820-5231mg/L。
2)原水水箱中的晚期垃圾渗滤液一次性打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器；短程硝化/厌氧氨氧化反应器通过调节气体流量计控制曝气量，使得反应器在曝气阶段溶解氧维持在0.1-0.5mg/L；短程硝化/厌氧氨氧化反应器每个运行周期包括进水单元、6次曝气/缺氧搅拌循环交替运行单元、沉淀单元和排水单元。其中每次曝气30min，缺氧搅拌时间采用实时控制当pH曲线的一阶导数小于0.3时停止搅拌，搅拌器转速为70r/min，排水比30％。
3)分别打开第二和第三进水蠕动泵将中间水箱含有硝态氮废水和原水水箱中晚期垃圾渗滤液同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器内。控制第二和第三进水蠕动泵流速分别为72mL/h和6.6mL/h，短程反硝化/厌氧氨氧化反应器废水由第一回流口通过第一回流蠕动泵进入第二回流口，控制第一回流蠕动泵流速为0.5L/h。
技术原理
间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置与方法，晚期垃圾渗滤液被蠕动泵打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器，通过控制曝气量使得反应器在曝气阶段溶解氧为0.1-0.5mg/L，实现短程硝化/厌氧氨氧化反应。通过曝气/缺氧搅拌···曝气/缺氧搅拌循环间歇曝气的运行方式，短程硝化产生的亚硝态氮能够及时的被厌氧氨氧化菌利用，使得反应器内不会有亚硝态氮残余，其中曝气30min，缺氧搅拌时间采用实时控制当pH曲线的一阶导数趋于零时停止搅拌；含硝态氮的短程硝化/厌氧氨氧化反应器出水与另一部分晚期垃圾渗滤液和外加碳源同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器，硝态氮首先被短程反硝化菌还原为亚硝态氮，再经过厌氧氨氧化作用完成进一步深度去除；本发明能够实现对晚期垃圾渗滤液深度脱氮目的。
本发明涉及的间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置与方法具有以下优点：
1)短程硝化/厌氧氨氧化反应器中既可以发生短程硝化反应又可以进行厌氧氨氧化过程，相对于传统的短程硝化耦合厌氧氨氧化两级处理工艺，装置简洁操作简单。
2)氨氧化菌的短程硝化作用可节省60％的曝气量，且厌氧氨氧化菌在代谢过程中无N2O生成，因此本工艺温室气体排放少。
3)该工艺能够将厌氧氨氧化产生的硝态氮还原并进行原位去除，有效提高总氮去除率，且短程反硝化和厌氧氨氧化反应速率快，氮素去除负荷高；
4)短程反硝化/厌氧氨氧化反应器中短程反硝化由于只进行硝态氮到亚硝态氮的还原，碳源消耗量少，污泥产量少于传统反硝化过程，因此能够降低后续污泥处理能耗和费用。
5)该技术不需要添加外加药剂，驯化之后可以直接处理高氨氮低碳氮比的晚期垃圾渗滤液，工艺简单明了易于管理。
附图说明
图1是本发明装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
间歇曝气短程硝化-厌氧氨氧化/短程反硝化-厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的装置，包括原水水箱(1)、短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、外碳源储备罐(4.3)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)；
所述原水水箱设有第一、二出水口；所述短程硝化/厌氧氨氧化反应器设有空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)、曝气砂头(2.3)、第一进水口(2.5)、第一取样口(2.9)、第一排水口(2.10)、第一搅拌器(2.7)、第一进水蠕动泵 (2.4)、pH/DO实时监测装置(2.8)、第一ORP实时监测装置(2.6)；所述短程反硝化/厌氧氨氧化设有放空管(4.6)、第二进水口(4.13)、第二进水蠕动泵(4.2)、第三进水蠕动泵(4.1)、第一回流口(4.9)、第一回流蠕动泵(4.11)、第二回流口(4.12)、三相分离器(4.7)、排气口(4.5)、气袋(4.4)、第二排水口(4.8)；
原水水箱(1)通过第一进水蠕动泵(2.4)/第三进水蠕动泵(4.1)分别与短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程硝化/厌氧氨氧化反应器第一排水口(2.10)与第一中间水箱(3)相连，空气经过空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)最终通过曝气砂头(2.3) 打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)；中间水箱(3)通过第二进水蠕动泵(4.2) 与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第二进水口(4.13)相连；外碳源储备罐(4.3) 与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第一回流口(4.9)通过第一回流蠕动泵(4.11)与第二回流口(4.12)相连。
本实施实例具体试验用水为实际晚期垃圾渗滤液，其平均氨氮浓度为 1263mg/L，COD平均浓度为1516mg/L，平均碱度为3427mg/L(以CaCO3计)。试验短程硝化/厌氧氨氧化反应器采用序批式SBR，有效容积为10L，排水比26％；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器采用升流式厌氧污泥床反应器 (UASB)有效容积为2L；
具体操作过程如下：
1)分别将短程硝化/厌氧氨氧化、短程反硝化厌氧氨氧化污泥投加至反应器内，控制投加后各个反应器混合液污泥浓度分别为4011-4435mg/L和 4820-5231mg/L。
2)原水水箱中的晚期垃圾渗滤液一次性打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器；短程硝化/厌氧氨氧化反应器通过调节气体流量计控制曝气量，使得反应器在曝气阶段溶解氧维持在0.1-0.5mg/L；短程硝化/厌氧氨氧化反应器每个运行周期包括进水单元、6次曝气/缺氧搅拌循环交替运行单元、沉淀单元和排水单元。其中每次曝气30min，缺氧搅拌时间采用实时控制当pH曲线的一阶导数小于0.3时停止搅拌，搅拌器转速为70r/min，排水比30％。
3)分别打开第二和第三进水蠕动泵将中间水箱含有硝态氮废水和原水水箱中晚期垃圾渗滤液同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器内。控制第二和第三进水蠕动泵流速分别为72mL/h和6.6mL/h，短程反硝化/厌氧氨氧化反应器废水由第一回流口通过第一回流蠕动泵进入第二回流口，控制第一回流蠕动泵流速为0.5L/h。
连续试验结果表明：
该工艺在进水氨氮、总氮和COD浓度分别为1263mg/L，1342mg/L和 1516mg/L的条件下，总氮去除率和总氮去除速率可以达到97.4％和0.24 kg/m3d。出水TN<40mg/L，达到垃圾渗滤液排放标准。
Claims (1)
1.一种间歇曝气短程硝化/厌氧氨氧化-短程反硝化/厌氧氨氧化处理晚期垃圾渗滤液的方法，所应用装置包括原水水箱(1)、短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)、中间水箱(3)、外碳源储备罐(4.3)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)；
所述原水水箱设有第一出水口(1.1)、第二出水口(1.2)；所述短程硝化/厌氧氨氧化反应器设有空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)、曝气砂头(2.3)、第一进水口(2.5)、第一取样口(2.9)、第一排水口(2.10)、第一搅拌器(2.7)、第一进水蠕动泵(2.4)、pH/DO实时监测装置(2.8)、第一ORP实时监测装置(2.6)；所述短程反硝化/厌氧氨氧化反应器设有放空管(4.6)、第二进水口(4.13)、第二进水蠕动泵(4.2)、第三进水蠕动泵(4.1)、第一回流口(4.9)、第一回流蠕动泵(4.11)、第二回流口(4.12)、三相分离器(4.7)、排气口(4.5)、气袋(4.4)、第二排水口(4.8)；
原水水箱(1)通过第一进水蠕动泵(2.4)和第三进水蠕动泵(4.1)分别与短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)和短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程硝化/厌氧氨氧化反应器第一排水口(2.10)与中间水箱(3)相连，空气经过空气压缩机(2.1)、气体流量计(2.2)最终通过曝气砂头(2.3)打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器(2)；中间水箱(3)通过第二进水蠕动泵(4.2)与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第二进水口(4.13)相连；外碳源储备罐(4.3)与短程反硝化/厌氧氨氧化反应器(4)相连；短程反硝化/厌氧氨氧化反应器第一回流口(4.9)通过第一回流蠕动泵(4.11)与第二回流口(4.12)相连；
其特征在于，该方法包括以下过程：
1)分别将短程硝化/厌氧氨氧化污泥、短程反硝化/厌氧氨氧化污泥投加至相应反应器内，控制投加后各个反应器污泥浓度分别为4011-4435mg/L和4820-5231mg/L；
2)原水水箱中的晚期垃圾渗滤液一次性打入短程硝化/厌氧氨氧化反应器；短程硝化/厌氧氨氧化反应器通过调节气体流量计控制曝气量，使得反应器在曝气阶段溶解氧维持在0.1-0.5mg/L；短程硝化/厌氧氨氧化反应器每个运行周期包括进水阶段、6次曝气/缺氧搅拌循环交替运行阶段、沉淀阶段和排水阶段；其中每次曝气30min，缺氧搅拌时间采用实时控制，当pH曲线的一阶导数小于0.3时停止搅拌，第一搅拌器转速为70r/min，排水比30％；
3)分别打开第二进水蠕动泵和第三进水蠕动泵将中间水箱含有硝态氮废水和原水水箱中晚期垃圾渗滤液同时泵入短程反硝化/厌氧氨氧化反应器内；控制第二进水蠕动泵和第三进水蠕动泵流速分别为72mL/h和6.6mL/h，短程反硝化/厌氧氨氧化反应器废水由第一回流口通过第一回流蠕动泵进入第二回流口，控制第一回流蠕动泵流速为0.5L/h。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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