晚期垃圾滲濾液a/o半短程硝化與uasb厭氧氨氧化組合脫氮裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低碳氮(C/N)比高濃度氨氮廢水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種首先通過動態(tài)控制實現(xiàn)垃圾填埋場垃圾滲濾液半短程硝化反應(yīng)，而后在無需有機碳源存在的條件下，通過厭氧氨氧化反應(yīng)去除滲濾液中的氮素完成自養(yǎng)生物脫氮，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]衛(wèi)生填埋由于其所具有的經(jīng)濟性和環(huán)境友好性而被接受作為固體垃圾的處理方法，在全世界被廣泛使用。然而由于雨水滲透和水汽從垃圾填埋場所產(chǎn)生的垃圾滲濾液卻對環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。雖然滲濾液的組成成分會隨著垃圾成分、填埋年齡、填埋位置和當(dāng)?shù)貧夂颉⒁约疤盥穹绞缴系牟町惗兴兓?，但是仍然有其共同的特點:例如氨氮含量高、含有難降解有機物、重金屬等等。這些特征決定了常規(guī)的、單一的滲濾液處理方法并不可行。生物方法雖然經(jīng)濟節(jié)能但是所受抑制因素較多，物理化學(xué)方法雖然成熟穩(wěn)定，但是費用較高而且后續(xù)處理相對繁瑣，該類廢水的有效處理是目前國內(nèi)外環(huán)境工程領(lǐng)域的難點之一，開發(fā)出具有實際推廣價值的垃圾滲濾液處理技術(shù)具有極其重要的價值。
[0003]厭氧氨氧化作為一種新型生物脫氮工藝應(yīng)運而生。厭氧氨氧化反應(yīng)方程式為NH:+1.32N02 +0.066HC03 +0.13H+— 1.02N2+0.26N03 +0.066CH200.5N0.15+2.03H20，在缺氧條件下厭氧氨氧化菌以NO2 -N為電子受體，NH/-N為電子供體進行厭氧氨氧化反應(yīng)，無需曝氣和外加碳源。厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)菌，碳酸鹽/二氧化碳是其生長所需的無機碳源，所以氨氮的氧化無需分子氧參與，同時亞硝態(tài)氮的還原也無需有機碳源，這將大大降低污水好氧生物脫氮的運行費用；AnammoX微生物的增長率(倍增時間為Ild)與產(chǎn)率(0.1Ig[VSS]/g[NH；])是非常低的，故污泥產(chǎn)量低，然而氮的轉(zhuǎn)化率卻為0.25mg[N]/(mg[SS].d)，與傳統(tǒng)的好氧硝化旗鼓相當(dāng)；在不投加任何化學(xué)藥品的條件下，既能降低污水處理廠的運行費用，又能夠?qū)崿F(xiàn)氮的高效去除。對低C/N比高氨氮的晚期滲濾液垃圾滲濾液而言，實現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)是其脫氮的最佳途徑，同時也是與其水質(zhì)特點最為適合的脫氮技術(shù)。
[0004]垃圾滲濾液屬于高氨氮低C/N比的污水，為達到厭氧氨氧化工藝進水的水質(zhì)NH/-N與NO2 -N的摩爾濃度比約為1: 1.32條件，便提出了半短程硝化的概念，即在堿度缺乏的條件下，只需50%的NH/-N被氧化為NO2 -N，正因為僅一半的氨氮被氧化而且硝化過程僅進行到亞硝化階段，所以被稱為半短程硝化。由此可見，半短程硝化的提出是建立在短程硝化的基礎(chǔ)之上的，因為如此，半短程硝化與短程硝化存在很多類似的特點化條件，而兩者最大的不同就是:在盡可能尚的亞硝氣累積率的基礎(chǔ)上，短程硝化追求最大化的硝化率，半短程硝化要求硝化率控制在50%。穩(wěn)定實現(xiàn)的半短程硝化的污水水質(zhì)，可以直接作為ΑΝΑΜΜ0Χ工藝的進水，并可節(jié)省約50%的耗氧量，能夠?qū)崿F(xiàn)污水的全程自養(yǎng)脫氮，有相當(dāng)高的經(jīng)濟價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種處理晚期垃圾滲濾液半短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的裝置和方法，即首先實現(xiàn)城市垃圾填埋場滲濾液中高濃度NH；-N的半短程硝化反應(yīng)，而后再實現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)，最終實現(xiàn)經(jīng)濟高效的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮的裝置與方法。
[0006]連續(xù)流垃圾滲濾液半短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的裝置，其特征在于:
[0007]該裝置設(shè)有原水箱、A/0半短程硝化反應(yīng)器、沉淀池、中間水箱、厭氧氨氧化反應(yīng)器；原水箱通過蠕動栗與A/0半短程硝化反應(yīng)器相連通，A/0半短程硝化反應(yīng)器的前2格為缺氧段，都安裝有攪拌器。厭氧氨氧化的部分出水回流與原水箱中的滲濾液混合后，通過A/O半短程硝化反應(yīng)器的第一進水管和蠕動栗與A/0半短程硝化反應(yīng)器的第I格相連通；A/0半短程硝化反應(yīng)器通過上下交錯設(shè)置有過水孔的隔板分8個格室，第2格設(shè)置的過水孔高度高于第8格的出水管高度，使得前2格的水位較高，避免了缺氧區(qū)與好氧區(qū)的混流；好氧半短程硝化區(qū)設(shè)有氣栗、氣體流量計、氣量調(diào)節(jié)閥和曝氣頭；A/0半短程硝化反應(yīng)器通過沉淀池連接管與沉淀池相連通，沉淀池底部通過污泥回流栗與A/0半短程硝化反應(yīng)器的第I格相連通，沉淀池中上清液經(jīng)溢流堰出水進入中間水箱，中間水箱設(shè)置有溢流閥和放空閥。中間水箱通過蠕動栗與出水管與厭氧氨氧化反應(yīng)器底部相連接，厭氧氨氧化反應(yīng)器設(shè)有自循環(huán)管路，部分出水通過蠕動栗與出水管與A/0原水箱相連接。
[0008]低C/N晚期垃圾滲濾液在此裝置中的處理流程為:晚期滲濾液與厭氧氨氧化UASB的回流出水一起進入A/0反應(yīng)器的前2格缺氧反硝化區(qū)，缺氧反硝化區(qū)中的微生物利用原水中的碳源進行反硝化，將硝態(tài)氮還原為氮氣；而后進入好氧區(qū)，將氨氮部分氧化為亞硝態(tài)氮，出水經(jīng)過沉淀池進入中間水箱，而后進入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器，厭氧氨氧化菌將水中的氨氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣和硝態(tài)氮，最終達到脫氮目的。
[0009]利用上述裝置實現(xiàn)垃圾滲濾液短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0010]I)啟動A/0半短程硝化反應(yīng)器:將某穩(wěn)定運行短程硝化中試的污泥作為接種污泥注入硝化反應(yīng)器，以實際城市垃圾填埋場滲濾液為原液，采用自來水稀釋的方法，控制曝氣量維持溶解氧濃度控制在2-4mg/L，水力停留時間控制在12-24h，控制A/0反應(yīng)器進水氨氮濃度為200?400mg/L，使其平均游離氨濃度達到選擇性抑制濃度10?30mg/L的范圍內(nèi)，首先實現(xiàn)短程硝化，在保持亞硝積累率高于80%的條件下，提高進水氨氮負荷為0.4?0.6kgTN/m3d，調(diào)節(jié)A/0的水力停留時間、曝氣量，進而實現(xiàn)半短程硝化。在上述條件運行，當(dāng)A/0半短程硝化反應(yīng)器出水NH4+-N/N02 -N摩爾濃度比為1:1?1: 1.32后，S卩A/0半短程硝化反應(yīng)器成功啟動后，則可認(rèn)為其出水具備了厭氧氨氧化反應(yīng)器進水水質(zhì)要求。
[0011]2)啟動厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器:將取自正運行的厭氧氨氧化中試的污泥投加到厭氧氨氧化反應(yīng)器，并控制污泥濃度在4000?7000kg MLSS/m3，通過加熱帶控制厭氧氨氧化反應(yīng)器的溫度為30?35 °C，通過添加NaNOjP (NH 4) 2S04控制NH ；-N和NO2 -N摩爾比為1:1?1: 1.32進行人工配水，將其用蠕動栗栗入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器，并根據(jù)情況控制厭氧氨氧化反應(yīng)器自循環(huán)回流比，當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器出水的NH/-N與NO2 -N濃度均小于10mg/L后，即可認(rèn)定厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動成功。
[0012]3) A/0半短程硝化反應(yīng)器與厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器分別完成啟動后，將自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)串聯(lián)運行:即原水箱中的垃圾滲濾液與厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流液的混合液經(jīng)過經(jīng)蠕動栗栗入到A/Ο半短程硝化反應(yīng)器，在A/Ο半短程硝化反應(yīng)器中的前2格，首先利用原水的碳源作為反硝化的碳源進行反硝化，后6格曝氣進行硝化。A/Ο半短程硝化反應(yīng)器的出水經(jīng)過沉淀池沉淀后，上清液進入中間水箱。當(dāng)中間水箱中NH4+-N/N02 -N比例偏離1:1?1:1.32時，通過改變水力停留時間、曝氣量、原水箱進入中間水箱的流量來調(diào)節(jié)中間水箱中NH4+-N/N02 -N摩爾濃度比例。中間水箱中NH4+-N/N02 -N摩爾濃度比值為1:1?1: 1.32的半短程硝化混合液經(jīng)過蠕動栗進入到厭氧氨氧化反應(yīng)器完成厭氧氨氧化反應(yīng)；當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器總氮負荷達到0.4kgTN/m3d以上，并且系統(tǒng)出水NH/-N與NO2 -N去除率都能夠達到90 %以上后，系統(tǒng)完成了垃圾滲濾液的全程自養(yǎng)脫氮過程。
[0013]本發(fā)明的滲濾液垃圾滲濾液半短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的裝置和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點:
[0014]滲濾液的全程自養(yǎng)脫氮過程:
[0015]I)無需外加有機碳源的條件下完成晚期垃圾滲濾液的高效生物脫氮，解決了高NH/-N，低C/N比的晚期滲濾液的處理難題，大大降低了晚期垃圾滲濾液的運行和建設(shè)費用。
[0016]2)半短程硝化的實現(xiàn)，將硝化控制在亞硝化階段，且只需將NH/-N氧化一半，在短程硝化與厭氧氨氧化聯(lián)合工藝節(jié)省25%供氣量的基礎(chǔ)上，又進一步減少了曝氣量，節(jié)省了動力消耗，水力停留時間(HRT)更短，減少了反應(yīng)器的體積和占地面積。
[0017]3)厭氧氨氧化工藝的使用進一步降低了運行費用，總氮負荷可以達到LOkgTN/m3d，無需外加碳源即實現(xiàn)高效自養(yǎng)脫氮，產(chǎn)生較少的溫室氣體CO2。
[0018]4)該技術(shù)成熟運行后，晚期垃圾滲濾液的脫氮效率提高，不需要添加外加藥劑，不需要外加自來水稀釋原液，簡化了管理流程，降低了垃圾填埋場滲濾液的處理壓力。
【附圖說明】
[0019]圖1為垃圾滲濾液短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中1-滲濾液原水箱；2_A/0半短程硝化反應(yīng)器；3_沉淀池；4_中間水箱；5_厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器；1.1-原水箱溢流管；1.2-原水箱放空管；2.1-第一進水管；2.2第一進水栗；2.3-曝氣栗；2.4-氣體流量計；2.5-氣量調(diào)節(jié)閥；2.6-曝氣頭；2.7-攪拌器；3.1-沉淀池連接管；3.2-第一回流管；3.3-污泥回流栗；沉淀池出水管3.4 ;4.1-中間水箱溢流管；中間水箱放空管4.2 ;4.3-第二進水管；4.4-第二進水栗；5.1-第三進水管；5.2-第三進水栗；5.3-溫控加熱帶裝置；5.4-圓筒形顆粒污泥床；5.5-三相分離器；5.6-頂部密封板；5.7-堿液瓶；5.8-氣體流量計；5.9-第二回流管；5.10-第二回流栗；5.11-第三回流管;5.12-第三回流栗;5.13-出水管。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明:如圖1所示，垃圾滲濾液半短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮的裝置和方法，由滲濾液原水箱1、Α/0半短程硝化反應(yīng)器2、沉淀池3、中間水箱4、厭氧氨氧化UASB反應(yīng)器5組成。滲濾液原水箱I設(shè)有溢流管1.1和放空管1.2 ;滲濾液原水箱I通過第一進水管2.1和第一進水栗2.2與A/0半短程硝化反應(yīng)器2相連接;A/0半短程硝化反應(yīng)器2分為8個格室，按照水流方向上下設(shè)置過水孔連接各個格室；前2格為缺氧反硝化區(qū)，后6格為好氧硝化區(qū)；2個缺氧反硝化區(qū)均設(shè)有攪拌器
2.7 ;好氧硝化區(qū)設(shè)有曝氣栗2.3、氣體流量計2.4、氣量調(diào)節(jié)閥2.5和曝氣頭2.6 ；A/0半短程硝化反應(yīng)器2通過沉