CN114853173A - 连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法 - Google Patents
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Abstract
连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,涉及一种老龄垃圾渗滤液的处理方法。本发明方法:一、连续流固定床自养脱氮***建立阶段;二、连续流固定床自养脱氮***适应阶段;三、处理老龄垃圾渗滤液。本发明方法基于PN/A自养脱氮污泥中具有大量的氨氧化菌与厌氧氨氧化菌,通过控制间歇曝气和曝气量大小,以及逐步提高进水氨氮浓度和垃圾渗滤液的浓度等活性恢复策略,采用PN/A自养脱氮污泥,经济有效地实现垃圾渗滤液单级连续流自养脱氮***的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种老龄垃圾渗滤液的处理方法。
背景技术
据国家***数据目前我国城市人均垃圾日产量为1.0~1.2公斤,中国城市人均每年产生量达400公斤,生活垃圾年产生量在四亿吨以上居世界第一。城市生活垃圾类型随着生活***有很大差异。卫生填埋是我国目前垃圾处理的主要方式,研究表明在垃圾含水率平均为50左右(最高含水率),可降解成分为30~35%的条件下,每填埋1吨垃圾将产生0.05~0.2吨垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,主要来自于垃圾本身含有的水分、分解代谢过程中产生的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,其水质特点主要由垃圾填埋的“年龄”和填埋垃圾类型所决定,根据填埋时间,一般0~5年填埋期产生的垃圾渗滤液为新鲜垃圾渗滤液(fresh landfill leachate),填埋期为5~10的称之为中期垃圾渗滤液,而填埋期大于10年的成为老龄垃圾渗滤液。每吨垃圾渗滤液相当于一百吨市政污水所包含的污染物总量,其危害程度远远超过于市政污水,给自然环境和人体健康带来了严重威胁。
针对老龄垃圾渗滤液成分复杂、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,采用单一的处理技术往往不能经济高效的处理渗滤液。采用传统的完全混合式絮状活性污泥处理老龄垃圾渗滤液存在着污泥流失、渗滤液中有毒物质直接抑制厌氧氨氧化菌、***容错性较低等弊端。
发明内容
为了克服老龄垃圾渗滤液方法存在的污泥流失、渗滤液中有毒物质直接抑制厌氧氨氧化菌、***容错性较低等弊端,本发明提供了一种连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法。
连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,该方法所用装置包括进水箱(1)、蠕动泵(2)、反应腔室(23)、二沉池(7)、回流管(10)、连接管(19)、空气泵(12)、曝气管(13)、出水管(8)和进水管(3);
进水箱(1)与蠕动泵(2)、蠕动泵(2)与反应腔室(23)之间用进水管(3)联通;
反应腔室(23)与二沉池(7)之间用连接管(19)联通;
出水管(8)与二沉池(7)连接;二沉池(7)与进水管(3)之间设有回流泵(16),二沉池(7)与回流泵(16)、回流泵(16)与进水管(3)之间由回流管(10)联通;
其中,反应腔室(23)分为四个腔室,沿水流方向依次为A腔室、B腔室、C腔室和D腔室;各腔室之间设置有构筑隔板(26),构筑隔板(26)设有孔洞;
A腔室、B腔室、C腔室和D腔室中设置有固定填料模块组件(25);
B腔室、C腔室和D腔室中设置有微孔曝气头(15);空气泵(12)与微孔曝气头(15)之间由曝气管(13)连接;
该方法按以下步骤进行:
一、连续流固定床自养脱氮***建立阶段
固定填料模块组件(25)上接种自养脱氮污泥,再以人工配水作为进水,控制反应腔室(23)内水力停留时间为48h;
首先,反应腔室(23)A腔室不进行曝气,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间分别为120min和240min;出水中氨氮去除率稳步上升并维持稳定后,保持反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间则逐渐调整为60min、60min;出水中氨氮去除率稳步上升并再次维持稳定后,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气流量逐渐调整为60mL/min、60mL/min、60mL/min,曝气时间、停曝时间则保持为60min、60min,并降低回流流量等于进水流量,至出水氨氮低于10mg/L、出水总氮低于35mg/L、总氮去除率达到80%以上,即完成该连续流固定床自养脱氮***恢复;
二、连续流固定床自养脱氮***适应阶段
将进水改换为10倍稀释的垃圾渗滤液,并逐渐增加反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室的曝气量为120mL/min、120mL/min、120mL/min;至反应腔室(23)内水质澄清无明显悬浮污泥,将反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室的曝气流量升高为150mL/min、150mL/min、150mL/min;至出水氨氮低于50mg/L、出水总氮低于70mg/L、总氮去除率达到80%以上,即实现该连续流固定床自养脱氮***适应;
三、处理老龄垃圾渗滤液
将老龄垃圾渗滤液作为进水,控制反应腔室(23)内水力停留时间为48h,反应腔室(23)A腔室不进行曝气,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为150mL/min、150mL/min、150mL/min;回流流量等于进水流量;即实现老龄垃圾渗滤液的处理;
其中,步骤一中所述人工配水中氨氮200mg N/L、碳酸氢钠1700mg/L、硫酸镁200mg/L、氯化钙150mg/L、磷酸二氢钾27mg/L。
本发明方法基于PN/A(亚硝化-厌氧氨氧化技术)自养脱氮污泥中具有大量的氨氧化菌(AOB)与厌氧氨氧化菌(AnAOB),通过控制间歇曝气和曝气量大小,以及逐步提高进水氨氮浓度和垃圾渗滤液的浓度等活性恢复策略,采用PN/A自养脱氮污泥,经济有效地实现垃圾渗滤液单级连续流自养脱氮***的目的。
本发明方法步骤一中以低曝气量(30mL/min)、间歇曝气同步恢复AOB和厌氧氨氧化菌活性。
本发明方法步骤一出水中氨氮去除率首次稳定后逐步减少停曝时间,逐渐提升曝气总量(曝气流量保持为30mL/min,而曝气时间、停曝时间则逐渐调整为60min、60min),在此过程中一半氨氮转化为亚硝酸盐。
本发明方法步骤一出水中氨氮去除率第二次稳定后保证曝气时间、停曝时间不变,提高反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室的曝气流量(60mL/min),以平衡厌氧氨氧化菌和氨氧化菌的活性,降低亚硝酸盐积累情况。
本发明方法步骤二中进水的氨氮浓度升高至400mg N/L以上。
本发明方法的优点:(1)在不投加外碳源的条件下,实现了高氨氮低碳氮比的晚期垃圾渗滤液处理的难题,完成了高效生物脱氮,节约碳源大大降低了运行费用。
(2)固定床反应腔室(23)中采用填料挂膜培养自养脱氮细菌的方式不会产生剩余污泥,解决了剩余污泥处理的困难,同时生物膜的存在减弱了渗滤液中毒性物质对于厌氧氨氧化菌的抑制。
(3)本发明的可以通过曝气时间、曝气量、水力停留时间控制快速经济有效实现垃圾渗滤液单级连续流自养脱氮***,不依赖额外药剂投加,具有良好应用前景。
(4)本发明可以通过改造垃圾填埋场污水处理现有反应设施,推动传统生物脱氮污水厂向未来新型高效低能耗污水厂的转型,同时节约大量的基建成本。
附图说明
图1是具体实施方式一方法所用装置结构示意图;
图2是具体实施方式一方法所用装置中水浴保温箱(22)部分的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,该方法所用装置包括进水箱1、蠕动泵2、反应腔室23、二沉池7、回流管10、连接管19、空气泵12、曝气管13、出水管8和进水管3;
进水箱1与蠕动泵2、蠕动泵2与反应腔室23之间用进水管3联通;
反应腔室23与二沉池7之间用连接管19联通;
出水管8与二沉池7连接;二沉池7与进水管3之间设有回流泵16,二沉池7与回流泵16、回流泵16与进水管3之间由回流管10联通;
其中,反应腔室23分为四个腔室,沿水流方向依次为A腔室、B腔室、C腔室和D腔室;各腔室之间设置有构筑隔板26,构筑隔板26设有孔洞;
A腔室、B腔室、C腔室和D腔室中设置有固定填料模块组件25;
B腔室、C腔室和D腔室中设置有微孔曝气头15;空气泵12与微孔曝气头15之间由曝气管13连接;该装置还包括水浴保温箱22,反应腔室23、集水槽5和出水槽6均设置在水浴保温箱22内;
该方法按以下步骤进行:
一、连续流固定床自养脱氮***建立阶段
固定填料模块组件25上接种自养脱氮污泥,再以人工配水作为进水,控制反应腔室23内水力停留时间为48h;
首先,反应腔室23A腔室不进行曝气,反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间分别为120min和240min,初始回流比是1000%;出水中氨氮去除率稳步上升并维持稳定后,保持反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间则逐渐调整为60min、60min;出水中氨氮去除率稳步上升并再次维持稳定后,反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室曝气流量逐渐调整为60mL/min、60mL/min、60mL/min,曝气时间、停曝时间则保持为60min、60min,并降低回流流量等于进水流量(即回流比为100%),至出水氨氮低于10mg/L、出水总氮低于35mg/L、总氮去除率达到80%以上,即完成该连续流固定床自养脱氮***恢复;
二、连续流固定床自养脱氮***适应阶段
将进水改换为10倍稀释的垃圾渗滤液氨氮浓度升高至400mg N/L,并逐渐增加反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室的曝气量为120mL/min、120mL/min、120mL/min;至反应腔室23内水质澄清无明显悬浮污泥,将反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室的曝气流量升高为150mL/min、150mL/min、150mL/min;至出水氨氮低于50mg/L、出水总氮低于70mg/L、总氮去除率达到80%以上,即实现该连续流固定床自养脱氮***适应;
三、处理老龄垃圾渗滤液
将老龄垃圾渗滤液作为进水,控制反应腔室23内水力停留时间为48h,反应腔室23A腔室不进行曝气,反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为150mL/min、150mL/min、150mL/min;回流流量等于进水流量;即实现老龄垃圾渗滤液的处理;
其中,步骤一中所述人工配水中氨氮200mg N/L、碳酸氢钠1700mg/L、硫酸镁200mg/L、氯化钙150mg/L、磷酸二氢钾27mg/L。
本实施方式所述自养脱氮污泥为原城市污水处理厂用于处理污泥消化液的自养脱氮污泥。自养脱氮污泥接种污泥量为6.8L(MLSS=22.05g/L,MLVSS=9.12g/L),反应腔室23四个腔室、每个腔室的容积都是6.6L。
本实施方式中通过蠕动泵2将进水箱1中原水通过进水管3输入推流式固定床反应装置的反应腔室23,进水通过构筑隔板上的孔洞在反应腔室之间流动,出水通过出水槽上的出水堰溢流至二沉池,构筑隔板将反应腔室23分隔为四个等大小反应腔室。时间继电器控制空气泵的曝气与停曝,利用气体流量计控制微孔曝气头的曝气流量,利用溶解氧、pH监测仪连接的溶解氧监测探头和pH监测探头测定反应腔室23内的DO、pH,利用水浴保温箱保持反应腔室23的运行温度。
本实施方式中每块构筑隔板26上的孔洞数量为2~4个,孔洞的直径为1cm。
本实施方式所用装置还包括时间继电器11,由时间继电器11控制空气泵12,曝气管13上设置有气体流量计14。该装置还包括溶解氧监测探头17、pH监测探头18、填料固定网板20、溶解氧、pH监测仪24;溶解氧监测探头17设置在反应腔室23A腔室;pH监测探头18设置在反应腔室23B腔室;溶解氧监测探头17、pH监测探头18与溶解氧、pH监测仪24连接;固定填料模块组件25固定在填料固定网板20之下。
本实施方式中反应腔室23A腔室不进行曝气设定为前置反硝化。
本实施方式步骤一中出水中氨氮去除率再次维持稳定后进一步降低回流流量等于进水流量,通过控制回流泵转速降低运行成本,出水三氮浓度(氨氮(NH3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)、硝酸盐氮(NO3-N))没有显著变化,硝氮依旧小于理论计量比。
从反应腔室23沿程氮素转化分析可知,步骤一不同阶段固定填料模块组件与A腔室、B腔室、C腔室和D腔室内总氮去除能力并没有较大差别,步骤二阶段由于构筑隔板之间的孔洞面积小而导致不同腔室之间液体混合效果减弱,总氮去除能力差别较为明显(如步骤一完成时腔室A的氨氮、亚硝和硝氮浓度分别为54.03mg N/L、0.87mg N/L、12.99mg N/L,而腔室B的氨氮、亚硝和硝氮浓度分别为50.62mg N/L、0.585mg N/L和13.37mg N/L),达到了预期的分层效果。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一的不同点在于:所述侧流自养脱氮生物膜污泥在4℃低温储存。其他与具体实施方式一相同。
实施例1
将老龄垃圾渗滤液通入具体实施方式一已完成连续流固定床自养脱氮***适应阶段(步骤二)的连续流固定床自养脱氮***中,控制反应腔室23内水力停留时间为48h,反应腔室23A腔室不进行曝气,反应腔室23B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为150mL/min、150mL/min、150mL/min;回流流量等于进水流量;即实现老龄垃圾渗滤液的处理。
本实施例利用水浴保温箱22将反应腔室23的运行温度控制在28±2℃范围内。
实际垃圾老龄垃圾渗滤液水质成分如表1所示:
表1
指标 | 浓度 | 指标 | 浓度 |
pH | 8 | Cr | 7.6*10<sup>-2</sup> |
SS | 275 | Hg | 6.83*10<sup>-3</sup> |
NH<sub>4</sub><sup>+</sup> | 2100±500 | As | 1.22*10<sup>-3</sup> |
COD | 4000 | Pb | 2.56*10<sup>-1</sup> |
TP | 15.1 | Sn | 1.85*10<sup>-2</sup> |
自养脱氮***建立阶段末出水三氮:氨氮8.75mg N/L、亚硝氨氮2.56mg N/L、硝氮氨氮18.03mg N/L。
10倍稀释运行阶段末出水三氮:氨氮51.68mg N/L、亚硝氨氮2.43mg N/L、硝氮氨氮15.98mg N/L。
实际老龄垃圾渗滤液处理出水氨氮低于50mg/L、出水总氮低于70mg/L、总氮去除率达到80%以上。
Claims (4)
1.连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,其特征在于该方法所用装置包括进水箱(1)、蠕动泵(2)、反应腔室(23)、二沉池(7)、回流管(10)、连接管(19)、空气泵(12)、曝气管(13)、出水管(8)和进水管(3);
进水箱(1)与蠕动泵(2)、蠕动泵(2)与反应腔室(23)之间用进水管(3)联通;
反应腔室(23)与二沉池(7)之间用连接管(19)联通;
出水管(8)与二沉池(7)连接;二沉池(7)与进水管(3)之间设有回流泵(16),二沉池(7)与回流泵(16)、回流泵(16)与进水管(3)之间由回流管(10)联通;
其中,反应腔室(23)分为四个腔室,沿水流方向依次为A腔室、B腔室、C腔室和D腔室;各腔室之间设置有构筑隔板(26),构筑隔板(26)设有孔洞;
A腔室、B腔室、C腔室和D腔室中设置有固定填料模块组件(25);
B腔室、C腔室和D腔室中设置有微孔曝气头(15);空气泵(12)与微孔曝气头(15)之间由曝气管(13)连接;
该方法按以下步骤进行:
一、连续流固定床自养脱氮***建立阶段
固定填料模块组件(25)上接种自养脱氮污泥,再以人工配水作为进水,控制反应腔室(23)内水力停留时间为48h;
首先,反应腔室(23)A腔室不进行曝气,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间分别为120min和240min;出水中氨氮去除率稳步上升并维持稳定后,保持反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气流量分别为30mL/min、30mL/min、30mL/min,曝气时间、停曝时间则逐渐调整为60min、60min;出水中氨氮去除率稳步上升并再次维持稳定后,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气流量逐渐调整为60mL/min、60mL/min、60mL/min,曝气时间、停曝时间则保持为60min、60min,并降低回流流量等于进水流量,至出水氨氮低于10mg/L、出水总氮低于35mg/L、总氮去除率达到80%以上,即完成该连续流固定床自养脱氮***恢复;
二、连续流固定床自养脱氮***适应阶段
将进水改换为10倍稀释的垃圾渗滤液,并逐渐增加反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室的曝气量为120mL/min、120mL/min、120mL/min;至反应腔室(23)内水质澄清无明显悬浮污泥,将反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室的曝气流量升高为150mL/min、150mL/min、150mL/min;至出水氨氮低于50mg/L、出水总氮低于70mg/L、总氮去除率达到80%以上,即实现该连续流固定床自养脱氮***适应;
三、处理老龄垃圾渗滤液
将老龄垃圾渗滤液作为进水,控制反应腔室(23)内水力停留时间为48h,反应腔室(23)A腔室不进行曝气,反应腔室(23)B腔室、C腔室和D腔室曝气,曝气流量分别为150mL/min、150mL/min、150mL/min;回流流量等于进水流量;即实现老龄垃圾渗滤液的处理;
其中,步骤一中所述人工配水中氨氮200mg N/L、碳酸氢钠1700mg/L、硫酸镁200mg/L、氯化钙150mg/L、磷酸二氢钾27mg/L。
2.根据权利要求1所述的连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,其特征在于所述侧流自养脱氮生物膜污泥在4℃低温储存。
3.根据权利要求1所述的连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,其特征在于步骤一中初始回流比为1000%。
4.根据权利要求1所述的连续流固定床自养脱氮处理老龄垃圾渗滤液的方法,其特征在于每块构筑隔板(26)上的孔洞数量为2~4个,孔洞的直径为1cm。
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