一種對晚期垃圾滲濾液自養(yǎng)深度脫氮生物處理裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對晚期垃圾滲濾液自養(yǎng)深度脫氮生物處理裝置與方法，屬于低碳氮比高濃度氨氮晚期垃圾滲濾液生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，適用于晚期垃圾滲濾液等低C/N比高氨氮廢水的生物脫氮。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著城市固體廢物產(chǎn)量的不斷增加，填埋法逐漸成為世界上應(yīng)用最廣泛的處理和處置方法。填埋產(chǎn)生的滲濾液如果不采取有效措施加以控制，則會嚴(yán)重污染地表水或地下水。垃圾滲濾液因具有成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、有機物和氨氮濃度高、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)等水質(zhì)特點，使其處理成為國際范圍內(nèi)尚未解決的難題之一。有機碳源的嚴(yán)重缺乏是晚期滲濾液脫氮效率無法提高的屏障，而外加有機碳源會大幅度的增加污水脫氮的費用。因此，需要提出更為有效的脫氮的裝置和方法。傳統(tǒng)污水生物脫氮通過硝化將NH/-N轉(zhuǎn)化為NO3 -N，再通過反硝化將NO3 -N轉(zhuǎn)化為氮氣從水中逸出。反硝化階段以NO3 -N為電子受體，有機物作為電子供體，將氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣完成生物脫氮。但對于高氨氮低有機物濃度的晚期垃圾滲濾液脫氮而言，其C/N比往往低于4，由于有機碳源嚴(yán)重不足，導(dǎo)致傳統(tǒng)生物脫氮效率只能達(dá)到10%左右。
[0003]厭氧氨氧化現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)以來備受關(guān)注。在厭氧氨氧化過程中，厭氧氨氧化菌能夠?qū)钡蛠喯鯌B(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，且不需要氧氣的參與，整個過程完全屬于自養(yǎng)過程。故與傳統(tǒng)的硝化反硝化相比，短程硝化-厭氧氨氧化工藝可以節(jié)約60%的供氧費，且無需外加碳源，大大減少了污水處理的處理費用和基建費用。作為一種可持續(xù)發(fā)展的生物脫氮技術(shù)，厭氧氨氧化工藝有著良好的前景。但是厭氧氨氧化菌屬于自養(yǎng)菌倍增時間(Ild)長且產(chǎn)率(0.llg[VSS]/g[NH；])低，不容易在短時間內(nèi)富集。同時反應(yīng)器初期污泥容易流失，導(dǎo)致厭氧氨氧化菌順利富集更加困難。
[0004]不同的學(xué)者研究不同的反應(yīng)器來探索哪種方式適合厭氧氨氧化菌(anammox)生長。例如流化床反應(yīng)器，生物膜反應(yīng)器，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)以及序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)反應(yīng)器。在所有研究過的反應(yīng)器中序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)由于其生物截流性好可控性強的特性被認(rèn)為是最適合厭氧氨氧化菌(anammox)生長的反應(yīng)器。厭氧氨氧化菌(anammox)在序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)中增長一倍所需的時間比在連續(xù)流反應(yīng)器中縮短一倍。
[0005]厭氧氨氧化的反應(yīng)條件苛刻(要求進(jìn)水中NH/-N:NO2-N = 1:1.32)，若進(jìn)水中NH/-N和NO2 -N未達(dá)到比例要求則厭氧氨氧化反應(yīng)后依然會有氮元素的剩余難以達(dá)到出水水質(zhì)要求。對于短程硝化耦合厭氧氨氧化兩段式工藝，如何控制短程硝化的反應(yīng)條件，使出水滿足后續(xù)厭氧氨氧化的反應(yīng)要求成為短程硝化耦合厭氧氨氧化兩段式工藝一大難題。一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器既存在氨氧化菌又存在厭氧氨氧化菌，在曝氣階段氨氧化菌將部分NH/-N轉(zhuǎn)化為NO2 -N，在攪拌階段厭氧氨氧化菌利用剩余的NH/-N將短程硝化階段生成的NO2 -N轉(zhuǎn)化為N2和少量NO 3 -N。一體化自養(yǎng)脫氮反應(yīng)系統(tǒng)采取循環(huán)間歇曝氣的方式，每經(jīng)過一次曝氣/攪拌就會去除部分氮素直至反應(yīng)器中氮素完全去除，工藝簡潔，操作方便，效率高效。
[0006]目前一體化自養(yǎng)脫氮技術(shù)的研究與應(yīng)用主要集中在污泥硝化液和高氨氮的工業(yè)廢水，而對于成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、氨氮濃度高和微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)的晚期垃圾滲濾液報道較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有晚期垃圾滲濾液高NH4+、低C/N、處理能耗高和出水穩(wěn)定性差的問題，提出了一種對晚期垃圾滲濾液自養(yǎng)深度脫氮生物處理裝置與方法。該工藝和方法包括原水水箱、一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器和在線檢測設(shè)備。一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器設(shè)有加熱裝置和曝氣裝置。
[0008]原水水箱設(shè)有原水水箱溢流管和原水水箱放空閥；原水水箱通過進(jìn)水栗與一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器相連；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器壁一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，另外一側(cè)設(shè)有放空閥和出水口，進(jìn)水栗通過進(jìn)水口將原水水箱中晚期垃圾滲濾液打入一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器設(shè)有在線pH、D0監(jiān)測設(shè)備，探頭通過數(shù)據(jù)線與測定儀相連接；曝氣系統(tǒng)由空壓機、氣體流量計和曝氣砂頭組成，空氣經(jīng)過空壓機、氣體流量計最終通過曝氣砂頭打入一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器；攪拌器設(shè)置在一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器的頂部便于反應(yīng)器內(nèi)部活性污泥充分混合；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器的一側(cè)設(shè)有加熱棒并通過導(dǎo)線與溫控箱相連接。
[0009]本發(fā)明同時還提供一種對晚期垃圾滲濾液進(jìn)行自養(yǎng)深度脫氮的處理方法，包括以下步驟:
[0010]I)系統(tǒng)啟動階段:
[0011 ] 一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器以9:1的體積比接種處理生活污水SBR反應(yīng)器中穩(wěn)定運行的短程硝化污泥和穩(wěn)定運行的厭氧氨氧化污泥，使得污泥濃度MLSS = 6000±300mg/L，MLVSS = 4500±350mg/L，f = MLVSS/MLSS = 70%。為了避免垃圾滲濾液對污泥產(chǎn)生過分沖擊，系統(tǒng)啟動初期采用人工配水方式穩(wěn)定運行30d，隨后每1d以20%的濃度梯度增加晚期垃圾滲濾液在配水中的比例(即第40d時晚期垃圾滲濾液在配水中比例為20%，第50d時晚期垃圾滲濾液在配水中的比例為40%，直到第80d時100%的晚期垃圾滲濾液)，使得污泥逐步適應(yīng)晚期垃圾滲濾液，反應(yīng)器馴化80d。其中每升配水由997.5ml自來水，943mg (NH4)2SO4,1300mg NaNO2,8mg KH2PO4,4.48mg CaCl2.H20，240mg MgSO4.7H20，100mgKHCO3,1.25ml微量元素I，1.25ml微量元素II構(gòu)成。微量元素I成分(IL)包括:6.369gEDTA，9.14g FeSO4.7H20，微量元素 II 成分(IL)包括:19.106g EDTA，0.014g H3BO4,0.99gMnCl2.4Η20，0.25g CuSO4.5Η20，0.43g ZnSO4.7Η20，0.19g NiCl2.6Η20，0.22g NaMoO4.2Η20。
[0012]2)正常運行階段:
[0013]—體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器運行方式為:原水水箱中的晚期垃圾滲濾液被進(jìn)水水栗通過進(jìn)水口一次性打入一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器通過調(diào)節(jié)氣體流量計控制曝氣量，使得反應(yīng)器在曝氣階段溶解氧濃度為0.1-0.5mg/L，此時反應(yīng)器中同時進(jìn)行短程硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器每個運行周期包括進(jìn)水單元、6次曝氣/缺氧攪拌循環(huán)交替運行單元、沉淀單元和排水單元。通過曝氣/缺氧攪拌循環(huán)間歇曝氣的運行方式，使得一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器內(nèi)短程硝化產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮能夠及時的被厭氧氨氧化菌利用，反應(yīng)器內(nèi)不會有亞硝態(tài)氮殘余，其中曝氣/缺氧攪拌循環(huán)交替運行單元每次曝氣30min，缺氧攪拌時間采用實時控制當(dāng)pH曲線的一階導(dǎo)數(shù)趨近于零時停止攪拌，攪拌器轉(zhuǎn)速為70rmp/min，排水比10%。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0015](I)在不投加外碳源的條件下，實現(xiàn)了高氨氮低碳氮比的晚期垃圾滲濾液處理的難題，完成了高效生物脫氮，節(jié)約碳源大大降低了運行費用。
[0016](2) 一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器中既可以發(fā)生短程硝化反應(yīng)又可以進(jìn)行厭氧氨氧化過程，相對于傳統(tǒng)的短程硝化耦合厭氧氨氧化兩級處理裝置，裝置簡潔操作簡單。
[0017](3) 一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器有別于傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器(如氧化溝、A/0以及MBR等)占地面積小，節(jié)約了土地能源降低了建設(shè)費用。
[0018](4)本發(fā)明采用的一體化自養(yǎng)脫氮工藝以無機碳作為碳源，氨氧化菌的短程硝化作用可節(jié)省60%的曝氣量，且厭氧氨氧化菌在代謝過程中無N2O生成，因此本工藝溫室氣體排放少。
[0019](5) 一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應(yīng)器中均是絮體懸浮污泥，低氧曝氣一方面為反應(yīng)提供足夠的氧分，另一方面可以保證反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥的有效混合具有一定攪拌作用。
[0020](6)該技術(shù)不需要添加外加藥劑，馴化之后可以直接處理高氨氮低碳氮比的晚期垃圾滲濾液，工藝簡單明了易于管理。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明運行方式圖。
[0023]圖3為本發(fā)明處理效果趨勢圖。
[0024]主要符號說明如下:1-原水水箱；2_第一溢流管；3_第一放空閥；4_溫控箱；5-進(jìn)水栗；6_氣體流量計；7_空氣壓縮機；8_攪拌器；9_加熱棒；10_攪拌槳；11_曝氣砂頭；12_第二溢流管；13_出水口 ； 14-