單級sbr后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法
【專利摘要】單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，屬于生化法污水處理【技術領域】。針對垃圾滲濾液有機物濃度高、氨氮濃度高、C/P比高（>200）的特點，提出了在“厭氧/好氧/缺氧”運行方式結合實時控制的方法實現(xiàn)了SBR后置反硝化脫氮。長期馴化下，能夠富集聚糖菌(GAO)，利用GAO在厭氧段糖原酵解將水中的揮發(fā)性有機酸(VFA)轉化為聚-β-羥基-鏈烷酸脂（PHA），在好氧段(溶解氧<0.8mg/L)短程硝化反應的同時PHA大部分轉化為糖原，缺氧段利用剩余的PHA和糖原為碳源反硝化脫氮，出水達到最新國家排放標準。該方法具有裝置簡單、啟動快、無外加碳源、脫氮效果好、運行簡單、成本低等優(yōu)點。
【專利說明】單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生化法污水生物處理【技術領域】，尤其涉及一種垃圾滲濾液生物脫氮處理的啟動和穩(wěn)定方法。
【背景技術】
[0002]我國正處于城市化在迅速發(fā)展，直接導致城市固體廢棄物大幅度提高，填埋是城市垃圾處理的最主要方式，這也是適合我國國情、一種有效且低費用的城市垃圾處理方式。在城市垃圾填埋過程中，由于壓實和微生物的分解作用，垃圾中所含的污染物將隨水分溶出，并與降雨、徑流等一起形成垃圾滲濾液。垃圾滲濾液是一種難處理的高濃度有機廢水，含有大量難降解有機物、重金屬離子、氨氮和其他一些有毒物質。垃圾滲濾液處理不當將對周圍環(huán)境帶來不可估量的污染和危害，而且對人體健康帶來威脅，同時也使衛(wèi)生填埋喪失原的意義。滲濾液這類高氨氮廢水的脫氮問題一直是國內外研究的重點和難點。到目前為止，完善的、經濟有效的垃圾滲濾液脫氮處理技術有待進一步開發(fā)，因此開發(fā)適合我國國情的經濟有效的生物處理技術，對垃圾滲濾液處理的發(fā)展具有重要意義。
[0003]中期城市垃圾滲濾液(垃圾填埋時間為5-10年產生的滲濾液)成分非常復雜，通常富含有機物和氨氮，C/N=3-6，同時富含有毒有害的重金屬離子。傳統(tǒng)的反硝化過程往往是將硝化液與進水混合，利用進水碳源進行反硝化，然而使用這種方法處理垃圾滲濾液這類高氨氮廢水過程中將使得出水不能達標排放；后置反硝化往往采用在后置缺氧段投加外碳源(甲醇等)作為反硝化碳源，然而這一做法不僅增加了運行成本還會使出水中含有機物。由此可見，如何利用原水中的有機物進行反硝化脫氮是經濟、高效解決廢水生物脫氮問題的關鍵。

【發(fā)明內容】

[0004]針對目前垃圾滲濾液深度脫氮技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無外加碳源情況下運行簡單、啟動快、能耗較低的中期垃圾滲濾液生化脫氮方法，能經濟、高效去除垃圾滲濾液中有機物和TN，使得出水TN〈40mg/L，達到國家垃圾滲濾液氮排放標準。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，尤其適合垃圾滲濾液這類低磷(C/P>200)廢水。利用SBR工藝在厭氧/好氧/缺氧交替運行下富集聚糖菌(GA0)。厭氧段GAO利用胞內糖原提供能量用來吸收水體中的揮發(fā)性有機酸(VFA)為主的易降解有機物轉化為細胞內的PHA ;在后續(xù)好氧階段，PHA用來恢復糖原的儲存以及為微生物生長和磷釋放提供能量；GA0在好氧段結束時在體內仍存在儲存性碳源(PHA和糖原)，在缺氧段以這類儲存性碳源為反硝化碳源提供碳源完成后置反硝化。
[0006]一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的裝置，主要包括:水箱
1、進水泵2、進水管3、序批式反應器(SBR)4、機械攪拌器5、溶解氧測定儀6、0RP測定儀7、PH計8、溫控系統(tǒng)9、取樣口 10和12、排水閥11、排泥閥13、氣體流量計14、空氣壓縮泵15、曝氣頭16 ;水箱經進水泵由進水管與SBR反應器連接，SBR反應器4底部安裝有曝氣頭16，并使用攪拌器5進行機械攪拌，曝氣頭16通過泵管依次與氣體流量計14、空氣壓縮泵15連接，溶解氧測定儀6、ORP測定儀7、PH計8通過探頭連接SBR反應器4，溫控系統(tǒng)9控制水溫。
[0007]一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，采用序批式的運行方式，優(yōu)選排水體積和進水體積為反應器中污水體積的10%,進水垃圾滲濾液為典型的中期垃圾滲濾液(C/N=3-6)，COD 為 6000-9000mg/L, NH4+_N 為 1100_1350mg/L，TN 為1500-1900mg/Lo包括以下步驟和工藝條件:
[0008](I)快速啟動階段:從處理晚期垃圾滲濾液SBR反應器內取出活性污泥混合液，沉淀后將上清液潷去，注入到序批式反應器(SBR)4，接種后控制反應器污泥濃度MLSS=9000-9500mg/L，啟動過程依次將原水稀釋4、2、1倍數(shù)作為1、I1、III三個階段，1、
I1、111三個階段均采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，其中厭氧階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min)，同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣；缺氧段攪拌16小時后排水，投加乙酸鈉作為外碳源進行反硝化去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，每IOL的污水對應l_2g乙酸鈉；上述1、II階段分別運行16周期(一個周期一天)；當?shù)谌A段的缺氧段攪拌16h后反應器中無硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，即指示啟動階段結束，進入穩(wěn)定運行階段；
[0009]上述采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點:PH—階導數(shù)由正變負，且反應時間t大于Ih ;或由DO值突變，由0.8mg/L以下變至2mg/L以上；
[0010](2)穩(wěn)定運行階段(即第iv階段):采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，即厭氧階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min`)，同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣,溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L,采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣；缺氧段采用ORP實時控制判定反硝化終點(0RP的一階倒數(shù)突然變?yōu)樾∮?15mV/5min以上且小于_180mV)，排水。穩(wěn)定運行階段(iv )缺氧攪拌不超過16小時。
[0011]有益效果
[0012]針對垃圾滲濾液存在有機物濃度高、氨氮濃度高、C/P比高(>200)的特點，而傳統(tǒng)的SBR法很難在無外加碳源的基礎上對垃圾滲濾液深度脫氮。本發(fā)明針對中期垃圾滲濾液(C/N=3-6)提出了在“厭氧/好氧/缺氧”運行方式結合實時控制的方法實現(xiàn)了 SBR后置反硝化脫氮。長期馴化下，能夠富集聚糖菌(GAO)，利用GAO在厭氧段糖原酵解將水中的揮發(fā)性有機酸(VFA)轉化為聚-3 -羥基-鏈烷酸脂(PHA)，在好氧段(溶解氧〈0.8mg/L)短程硝化反應的同時PHA大部分轉化為糖原，缺氧段利用剩余的PHA和糖原為碳源反硝化脫氮，出水達到最新國家排放標準。該方法具有啟動快、無外加碳源、脫氮效果好、運行簡單、成本低等優(yōu)點。該方法適合處理C/P比高(>200)、含P低的污水、廢水，特別適合垃圾滲濾液的脫氮處理。
[0013]本發(fā)明提供的一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:反應裝置簡單、運行方式簡單；反應器啟動較快，啟動成功后不需要外加碳源、脫氮效果好，出水基本沒有無機氮且TN〈40mg/L ;厭氧段能將大部分可生物降解有機物(70%以上)以PHA的形式儲存在細胞體內，減少了好氧段去除有機物所需的曝氣量，大大減少了運行成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明所使用裝置的結構示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中所述的穩(wěn)定運行周期內PH、DO、ORP變化示示意圖。
[0016]圖3是啟動和長期運行下COD和TN的去除效果。
[0017]圖中:1-水箱、2-進水泵、3-進水管、4-序批式反應器(SBR)、5_機械攪拌器、6-溶解氧測定儀、7-0RP測定儀、8-PH計、9-溫控系統(tǒng)、10-取樣口、11 -排水閥、12-取樣口、13-排泥閥、14-氣體流量計、15-空氣壓縮泵、16-曝氣頭。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖來對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0019]如圖1所示為一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮所使用的裝置，包括:水箱1、進水泵2、進水管3、序批式反應器(SBR)4、機械攪拌器5、溶解氧測定儀6、ORP測定儀7、PH計8、溫控系統(tǒng)9、取樣口 10和12、排水閥11、排泥閥13、氣體流量計14、空氣壓縮泵15、曝氣頭16等；水箱1、進水泵2、進水管3、依次相連，SBR反應器4底部安裝有曝氣頭16，并使用攪拌器5進行機械攪拌，曝氣頭16通過泵管依次與氣體流量計14、空氣壓縮泵15連接，溶解氧測定儀6、ORP測定儀7、PH計8通過探頭連接SBR反應器4，溫控系統(tǒng)9控制水溫。
`[0020]一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法是在SBR工藝厭氧/好氧/缺氧交替運行下富集聚糖菌(GA0)，利用SBR工藝在厭氧/好氧/缺氧交替運行下富集聚糖菌(GA0)。厭氧段GAO利用胞內糖原提供能量用來吸收水體中的揮發(fā)性有機酸(VFA)為主的易降解有機物轉化為細胞內的PHA ;在后續(xù)好氧階段，PHA用來恢復糖原的儲存以及為微生物生長和磷釋放提供能量；GA0在好氧段結束時在體內仍存在儲存性碳源(PHA和糖原)，在缺氧段以這類儲存性碳源為反硝化碳源提供碳源完成后置反硝化。
[0021]工藝步驟包括:
[0022](I)快速啟動階段:從處理晚期垃圾滲濾液SBR反應器內取出活性污泥混合液，沉淀后將上清液潷去，注入到SBR反應器，接種后控制反應器污泥濃度MLSS=9000-9500mg/L。啟動過程根據(jù)原水稀釋4、2、I倍數(shù)分為1、IIJII三個階段(1、II分別運行16周期，每周期I天)，每個階段均采用厭氧/好氧/缺氧運行方式。即厭氧階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min),同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣(pH—階導數(shù)由正變負，且反應時間t大于Ih ;或由DO值突變，由0.8mg/L以下變至2mg/L以上)；缺氧段攪拌16小時后排水，投加l_2g乙酸鈉作為外碳源進行反硝化去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮。當缺氧段攪拌16h后反應器中無硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，即指示啟動階段結束，進入穩(wěn)定運行階段。
[0023](2)穩(wěn)定運行階段(iv ):采用厭氧/好氧/缺氧運行方式。即厭氧階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min)，同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L,采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣(如(I));缺氧段采用ORP實時控制判定反硝化終點(0RP的一階倒數(shù)突然變?yōu)樾∮?15mV/5min以上且小于_180mV)，排水。穩(wěn)定運行階段(iv )缺氧攪拌不超過16小時。
[0024]使用上述方法對實際中期垃圾滲濾液進行脫氮試驗，本試驗所采的SBR反應器、有效體積為10L(內徑20cm，高為50cm)，排水比為10%。啟動和運行結果顯示系統(tǒng)脫氮效果穩(wěn)定。經過60天的馴化后，啟動階段完成。穩(wěn)定運行至125天，當進水COD、NH4+-N、TN濃度分別為 6810-8208mg/L、1032_1327mg/L、1542_1983mg/L，可以實現(xiàn)出水 C0D、NH4+_N、TN 濃度分別為525-923mg/L、l.2-6.2mg/L、22.4-35.7mg/L,出水達到垃圾滲濾液氮的排放標準，去除率分別超過了 87.5%,99.4%,94.8%。
[0025]以上對本發(fā)明所提供的一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容 不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的裝置，主要包括:水箱、進水泵、進水管、序批式反應器(SBR)、機械攪拌器、溶解氧測定儀、ORP測定儀、PH計、溫控系統(tǒng)、取樣口、排水閥、排泥閥、氣體流量計、空氣壓縮泵、曝氣頭；水箱經進水泵由進水管與序批式反應器(SBR)連接，序批式反應器(SBR)底部安裝有曝氣頭，并使用攪拌器進行機械攪拌，曝氣頭通過泵管依次與氣體流量計、空氣壓縮泵連接，溶解氧測定儀、ORP測定儀、PH計通過探頭連接序批式反應器(SBR)，溫控系統(tǒng)控制水溫。
2.采用權利要求1的裝置處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，其特征在于，采用序批式的運行方式，進水垃圾滲濾液為中期垃圾滲濾液，滲濾液C/N=3-6，COD為6000-9000mg/L, NH4+-N 為 1100_1350mg/L，TN 為 1500_1900mg/L，包括以下步驟和工藝條件: (1)快速啟動階段:從處理晚期垃圾滲濾液SBR反應器內取出活性污泥混合液，沉淀后將上清液潷去，注入到序批式反應器(SBR)，接種后控制反應器污泥濃度MLSS=9000-9500mg/L，啟動過程 依次將原水稀釋4、2、1倍數(shù)作為1、I1、III三個階段，1、I1、111三個階段均采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，其中厭氧階段進水泵注入垃圾滲濾液，同時開啟機械攪拌器厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵通過泵管、曝氣頭好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣；缺氧段攪拌16小時后排水，投加乙酸鈉作為外碳源進行反硝化去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，每IOL的污水對應l_2g乙酸鈉；上述1、II階段分別運行14周期； (2)穩(wěn)定運行階段，即第iv階段:采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，即厭氧階段進水泵注入垃圾滲濾液，同時開啟機械攪拌器厭氧攪拌2h，轉速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵通過泵管、曝氣頭好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣；缺氧段采用ORP實時控制判定反硝化終點，排水。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于，當?shù)谌A段的缺氧段攪拌16h后反應器中無硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，即指示啟動階段結束，進入穩(wěn)定運行階段。
4.按照權利要求2的方法，其特征在于，步驟(1)采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點:pH一階導數(shù)由正變負，且反應時間t大于Ih ;或由DO值突變，由0.8mg/L以下變至2mg/L以上。
5.按照權利要求2的方法，其特征在于，步驟(2)缺氧段采用ORP實時控制判定反硝化終點:0RP的一階倒數(shù)突然變?yōu)樾∮?15mV/5min以上且小于_180mV。
6.按照權利要求2的方法，其特征在于，穩(wěn)定運行階段(iv)缺氧攪拌不超過16小時。
7.按照權利要求2的方法，其特征在于，采用序批式的運行方式，排水體積和進水體積為反應器中污水體積的10%。
【文檔編號】C02F3/30GK103755028SQ201410020195
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權日:2014年1月16日
【發(fā)明者】王淑瑩, 李忠明, 苗蕾, 彭永臻 申請人:北京工業(yè)大學