贵阳垃圾渗滤液处理短程硝化反硝化生物脱氮

本发明公开了一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮方法，属于垃圾渗滤液处理领域。本发明通过厌氧?微氧?好氧短程硝化反应器，利用AOB和NOB氧饱和常数的区别，通过限制反应器内部DO浓度、添加化学抑制剂KClO3来快速富集AOB，同时控制温度、碱度等其它条件获得亚硝酸盐的积累，微氧区亚硝化率达到90%以上。以垃圾渗滤液厌氧出水作为进水，采用前置反硝化，亚硝化液回流中的NO2??N能够充分利用进水中的碳源进行反硝化，稳定后系统出水COD去除率保持在80%左右，NH4+?N去除率保持在98%以上;且本发明所述方法工艺运行稳定，系统在受到一定负荷冲击后及时调整，系统去污能力可以快速得到恢复。

　　权利要求书

　　1.一种厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器，其特征在于，包括进水池、反应器主体、沉淀池和PLC控制系统;所述进水池通过进水泵与反应器主体进水口进行连接;所述反应器主体内部以隔板分成4个区域，依次为厌氧区、微氧区、过渡区和好氧区;所述隔板底部与反应器主体底部连接，顶部与反应器主体顶部预留一定距离;所述微氧区、过渡区和好氧区内部均设有一个折流板，所述折流板与反应器主体顶部连接，底部与反应器主体底部预留一定距离;所述厌氧区内部设有搅拌装置;所述微氧区内部设有pH在线测定仪、温度在线监测仪、微氧区DO在线监测仪和微氧区空气泵;所述过渡区底部通过亚硝化液回流泵与进水泵连接;所述好氧区内部设有好氧区DO在线监测仪和好氧区空气泵;所述反应器通过出水口与沉淀池连接;所述沉淀池底部通过污泥回流泵与进水泵连接;所述进水泵、搅拌装置、加热装置、pH在线测定仪、温度在线监测仪、微氧区DO在线监测仪、微氧区空气泵、好氧区DO在线监测仪、好氧区空气泵、亚硝化液回流泵和污泥回流泵的均与PLC控制系统连接。

　　2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器主体侧壁设置加热装置，所述加热装置与PLC控制系统连接。

　　3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述反应器主体由不锈钢材质制成;所述加热装置为硅胶加热带;所述硅胶加热带外侧还设置石棉层。

　　4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，微氧区和好氧区底部设有曝气装置，曝气装置中的进气口通过管道与空气泵连接，进气口和空气泵之间设置气体流量计。

　　5.一种垃圾渗滤液厌氧出水深度生物脱氮的处理方法，其特征在于，所述方法是以垃圾渗滤液厌氧出水作为进水，采用前置反硝化，应用权利要求1～4任一所述的厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器处理垃圾渗滤液。

　　6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　1)向反应器主体部分接种污泥，接种污泥来自垃圾渗滤液处理厂污泥浓缩池好氧池污泥，污泥浓度为4～7g/L好氧池污泥;

　　2)垃圾渗滤液经厌氧发酵后的出水，其pH值为6.5～8.2，COD、NH4+-N、BOD5、SS和TP分别为5～6g/L、1～2.2g/L、1～2g/L、2.5～4g/L和35～50mg/L;

　　3)好氧区出水经过沉淀池后达到泥水分离，整个阶段定期排泥，污泥龄(SRT)控制在15-20d，MLSS控制在5～10g/L。

　　7.根据权利要求5或6所述的处理方法，其特征在于，整个实施过程温度控制在30～35℃。

　　8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，反应器运行过程中进水C/N为4～8;微氧区DO为0.2～1.5mg/L;亚硝化液回流比为300%～1500%;污泥回流比为20%～40%。

　　9.根据权利要求5或6所述的处理方法，其特征在于，厌氧区连续搅拌，微氧区控制DO在0.5～1.0mg/L，添加3～7mmol/L的KClO3，好氧区控制DO在3.0～5.0mg/L。

　　10.权利要求1～4任一所述的反应器在污水或废水处理中的应用。

　　说明书

　　一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮方法

　　技术领域

　　本发明涉及一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化生物脱氮方法，属于垃圾渗滤液处理领域。

　　背景技术

　　采取卫生填埋处理城市垃圾过程中，有机物被微生物分解产生水分，加上雨水、地表水和地下水的渗入而产生垃圾渗滤液。垃圾渗滤液成分复杂，含有大量的有机物、有毒有害物及重金属等，若不妥善处理会对周边环境产生一定的影响。厌氧生物处理是现阶段垃圾渗滤液处理的主要手段，具有工艺稳定、运行费用低、占地少等优点。经厌氧处理后出水具有高化学需氧量(COD)、高氨氮(NH4+-N)、低C/N特性，采用传统硝化反硝化方式进行脱氮需消耗大量的能源和碳源，因此，利用短程硝化反硝化工艺实现垃圾渗滤液高效低耗脱氮成为热点。

　　发明内容

　　为了解决上述问题，本发明提供了一种垃圾渗滤液厌氧出水深度生物脱氮的处理方法。短程硝化反硝化通过条件控制将系统中亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性进行抑制，提高氨氧化细菌(AOB)活性，从而将硝化过程控制在NO2–N阶段，然后在缺氧或厌氧条件下直接进行反硝化。影响AOB和NOB因素较多，如溶解氧(DO)、pH值、进水C/N、游离氨(FA) 浓度、温度(T)、污泥龄(SRT)、超声及化学抑制剂等。相比传统硝化反硝化，短程硝化反硝化省略了“NO2–N→NO3–N→NO2–N”过程，节省了约25%的耗氧量和40%的有机碳源，针对高NH4+-N、低C/N废水具有较高的应用价值。研究工作中常利用AOB和NOB对环境适应能力不同，控制系统中DO浓度或FA浓度可实现NO2–N累积，但在实际废水处理过程中，水质成分复杂，影响因素较多，单一的控制某种影响因子难以维持系统稳定，需要添加氯酸盐、次氯酸盐、羟胺等化学抑制剂快速实现NO2–N累积。本发明采用厌氧-微氧-好氧脱氮反应器基于短程硝化反硝化技术对垃圾渗滤液经厌氧消化后出水进行生物脱氮，模拟反应器受到短期负荷冲击后其耐负荷冲击能力及恢复情况，使反应器出水满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)的要求。

　　本发明的第一个目的是提供一种厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器，包括进水池、反应器主体、沉淀池和PLC控制系统;所述进水池通过进水泵与反应器主体的进水口进行连接;所述反应器主体内部以隔板分成4个区域，依次为厌氧区、微氧区、过渡区和好氧区;所述隔板底部与反应器主体底部连接，顶部与反应器主体顶部预留一定距离;所述厌氧区内部设有搅拌器;所述微氧区内部设有pH在线测定仪、温度在线监测仪、微氧区DO在线监测仪和微氧区空气泵;所述过渡区底部通过亚硝化液回流泵与进水泵连接;所述好氧区内部设有好氧区DO在线监测仪和好氧区空气泵;所述反应器主体通过出水口与沉淀池连接;所述沉淀池底部通过污泥回流泵与进水泵连接;所述进水泵、搅拌器、pH在线测定仪、温度在线监测仪、微氧区DO在线监测仪、微氧区空气泵、好氧区DO在线监测仪、好氧区空气泵、亚硝化液回流泵和污泥回流泵的均与PLC控制系统连接。

　　在本发明的一种实施方式中，所述微氧区、过渡区和好氧区内部均设有一个折流板，所述折流板与反应器顶部连接，底部与反应器底部预留一定距离;这样设置的目的是增加水流位移，增大水力停留时间。

　　在本发明的一种实施方式中，所述反应器主体侧壁设置加热装置，所述加热装置与PLC 控制系统连接。

　　在本发明的一种实施方式中，所述搅拌装置为精密搅拌器。

　　在本发明的一种实施方式中，所述PLC控制系统还与远程监控系统连接，并通过有线网络与远程监控系统交换数据信息和控制信息;所述PLC控制系统中的控制程序采用的是无锡马盛环境能源科技有限公司MA-101型过程控制可编程控制器。

　　在本发明的一种实施方式中，所述进水口和出水口位于反应器主体两侧，所述进水口设置在反应器主体一侧的底部;所述出水口设置于反应器主体另一侧的上部。

　　在本发明的一种实施方式中，脱氮反应器主体在微氧区和好氧区底部设有曝气装置，进气口通过管道与空气泵连接，进气口和空气泵之间设置气体流量计。

　　在本发明的一种实施方式中，所述反应器主体由不锈钢材质制成。

　　在本发明的一种实施方式中，所述加热装置为硅胶加热带;所述硅胶加热带外侧还设置石棉层。

　　本发明的第二个目的是提供一种上述装置在污水或废水处理中的应用。

　　本发明的第三个目的是提供一种垃圾渗滤液厌氧出水深度生物脱氮的处理方法，所述方法是应用上述厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器处理垃圾渗滤液;所述方法是以垃圾渗滤液处理过程中的好氧污泥为接种污泥，以垃圾渗滤液厌氧出水作为进水，采用前置反硝化，应用所述的反应器控制微氧区DO在0.5～1.0mg/L、添加3～7mmol/L的KClO3进行短程硝化，亚硝化液回流中的NO2–N能够充分利用进水中的碳源进行反硝化，反硝化脱氮补充的碱度用于平衡微氧区因硝化所消耗的碱度，维持微氧区pH相对稳定，为AOB的生长提供条件;后置好氧池可以在高溶氧条件下去除一部分COD和NH4+-N，确保出水指标达标。

　　在本发明的一种实施方式中，整个过程反应器的运行分为5个阶段，分别为阶段I～V。

　　在本发明的一种实施方式中，所述步骤具体为：

　　1)接种来源于垃圾渗滤液处理工艺污泥浓缩池，污泥浓度为4～7g/L好氧池污泥;

　　2)垃圾渗滤液经厌氧发酵后的出水，其pH值为6.5～8.2，COD、NH4+-N、BOD5、SS和TP分别为5～6g/L、1～2.2g/L、1～2g/L、2.5～4g/L和35～50mg/L，整个实施过程主要分为5个阶段，15个工况，具体实验运行工况如表1所示，前四个阶段主要探究DO质量浓度、进水C/N及亚硝化液回流比(R)对脱氮的影响;在前期实验稳定的基础下，考查反应器抗荷冲击及恢复能力;

　　3)好氧区出水经过沉淀池后达到泥水分离，整个阶段定期排泥，污泥龄(SRT)控制在 15-20d，MLSS控制在5～10g/L。

　　在本发明的一种实施方式中，进水C/N为4～8;微氧区DO为0.2～1.5mg/L;亚硝化液回流比为300%～1500%;污泥回流比为20%～40%。

　　在本发明的一种实施方式中，整个实施过程温度控制在30～35℃，通过在线温度控制系统和加热装置进行联动，保持反应器内部温度稳定。

　　在本发明的一种实施方式中，在启动初期对微氧区添加3～7mmol/L的KClO3。

　　在本发明的一种实施方式中，厌氧区连续搅拌，微氧区控制DO在0.5～1.0mg/L，好氧区控制DO在3.0～5.0mg/L。

　　本发明的有益效果：

　　(1)本发明过渡区为了防止驯化后的AOB菌种进入好氧池;同时防止由于亚硝化液回流至厌氧区会导致厌氧区DO浓度上升。若没有过渡区会导致微氧区优势菌种流失，反硝化效果降低，经过过渡区停留后能够较好的解决回流导致厌氧区DO浓度上升的问题。

　　(2)本发明中微氧区、过渡区和好氧区内部均设有一个隔板，隔板均是下端开口。这样设置的目的是增加水流位移，增大水力停留时间，使每个单元内反应更加充分，整个系统出水各污染物去除率较高。

　　(3)本发明针对废水高氨氮、低C/N比特性，通过厌氧-微氧-好氧短程硝化反应器，利用AOB和NOB氧饱和常数的区别，通过限制反应器内部DO浓度、添加化学抑制剂KClO3来快速富集AOB，同时控制温度、碱度等其它条件获得亚硝酸盐的积累，微氧区亚硝化率达到90%以上。

　　(4)以垃圾渗滤液厌氧出水作为进水，采用前置反硝化，亚硝化液回流中的NO2–N能够充分利用进水中的碳源进行反硝化，稳定后系统出水COD去除率保持在80%左右，NH4+-N 去除率保持在98%以上。相比传统硝化反硝化，短程硝化反硝化省略了“NO2–N→NO3–N→ NO2–N”过程，节省了约25%的耗氧量和40%的有机碳源，针对高NH4+-N、低C/N废水具有较高的应用价值。

　　(5)本发明的方法利用自主设计研发的厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器，将系统DO浓度和曝气泵形成联动，限制微氧区中的DO浓度、添加化学抑制KClO3，同时控制反应温度和pH，获得较好的亚硝态氮累计，利用DO浓度的控制，富集大量AOB，淘汰NOB，采用此技术将氨氮控制在亚硝酸盐阶段，然后将亚硝化液回流至厌氧区，回流中的NO2–N能够充分利用进水中的碳源进行反硝化，此方法相对于传统硝化反硝化可节省大量碳源和能源。由于反应器进水COD为5～6g/L，NH4+-N为1～2.2g/L，本发明所述方法基于短程硝化反硝化的厌氧-微氧-好氧生物脱氮反应器具有较高的NH4+-N和COD负荷，能够较好的处理高浓度氨氮废水。通过反应器运行效果见本发明所述方法工艺运行稳定，能够长期保持较高的亚硝化率，系统在受到一定负荷冲击后及时调整，系统去污能力可以快速得到恢复。