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
【技術領域】
[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領域，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】
[0002]近幾年來，隨著城市固體廢物產量的不斷增加，填埋法逐漸成為世界上應用最廣泛的處理和處置方法。填埋產生的滲濾液如果不采取有效措施加以控制，則會嚴重污染地表水或地下水。垃圾滲濾液因具有成分復雜、水質水量變化大、有機物和氨氮濃度高、微生物營養(yǎng)元素比例失調等水質特點，使其處理成為國際范圍內尚未解決的難題之一。有機碳源的嚴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轉化為NO3 -N，再通過反硝化將NO3 -N轉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，由于有機碳源嚴重不足，導致傳統(tǒng)生物脫氮效率只能達到10%左右。
[0003]厭氧氨氧化現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)以來備受關注。在厭氧氨氧化過程中，厭氧氨氧化菌能夠將氨氮和亞硝態(tài)氮轉化為氮氣，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，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)長且產率(0.llg[VSS]/g[NH；])低，不容易在短時間內富集。同時反應器初期污泥容易流失，導致厭氧氨氧化菌順利富集更加困難。
[0004]不同的學者研究不同的反應器來探索哪種方式適合厭氧氨氧化菌(anammox)生長。例如流化床反應器，生物膜反應器，上流式厭氧污泥床反應器(UASB)以及序批式活性污泥反應器(SBR)反應器。在所有研究過的反應器中序批式活性污泥反應器(SBR)由于其生物截流性好可控性強的特性被認為是最適合厭氧氨氧化菌(anammox)生長的反應器。厭氧氨氧化菌(anammox)在序批式活性污泥反應器(SBR)中增長一倍所需的時間比在連續(xù)流反應器中縮短一倍。
[0005]厭氧氨氧化的反應條件苛刻(要求進水中NH/-N:NO2-N = 1:1.32)，若進水中NH/-N和NO2 -N未達到比例要求則厭氧氨氧化反應后依然會有氮元素的剩余難以達到出水水質要求。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條件，使出水滿足后續(xù)厭氧氨氧化的反應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轉化為N2和少量NO 3 -N。一體化自養(yǎng)脫氮反應系統(tǒng)采取循環(huán)間歇曝氣的方式，每經過一次曝氣/攪拌就會去除部分氮素直至反應器中氮素完全去除，工藝簡潔，操作方便，效率高效。
[0006]目前一體化自養(yǎng)脫氮技術的研究與應用主要集中在污泥硝化液和高氨氮的工業(yè)廢水，而對于成分復雜、水質水量變化大、氨氮濃度高和微生物營養(yǎng)元素比例失調的晚期垃圾滲濾液報道較少。

【發(fā)明內容】

[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反應器和在線檢測設備。一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器設有加熱裝置和曝氣裝置。
[0008]原水水箱設有原水水箱溢流管和原水水箱放空閥；原水水箱通過進水栗與一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器相連；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器壁一側設有進水口，另外一側設有放空閥和出水口，進水栗通過進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反應器；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器設有在線pH、D0監(jiān)測設備，探頭通過數據線與測定儀相連接；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反應器；攪拌器設置在一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器的頂部便于反應器內部活性污泥充分混合；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器的一側設有加熱棒并通過導線與溫控箱相連接。
[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反應器以9:1的體積比接種處理生活污水SBR反應器中穩(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)，使得污泥逐步適應晚期垃圾滲濾液，反應器馴化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反應器運行方式為:原水水箱中的晚期垃圾滲濾液被進水水栗通過進水口一次性打入一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器通過調節(jié)氣體流量計控制曝氣量，使得反應器在曝氣階段溶解氧濃度為0.1-0.5mg/L，此時反應器中同時進行短程硝化反應和厭氧氨氧化反應；一體化自養(yǎng)脫氮SBR反應器每個運行周期包括進水單元、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反應器內短程硝化產生的亞硝態(tài)氮能夠及時的被厭氧氨氧化菌利用，反應器內不會有亞硝態(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pH曲線的一階導數趨近于零時停止攪拌，攪拌器轉速為70rmp/min，排水比10%。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，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反應器中既可以發(fā)生短程硝化反應又可以進行厭氧氨氧化過程，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反應器有別于傳統(tǒng)的生物反應器(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反應器中均是絮體懸浮污泥，低氧曝氣一方面為反應提供足夠的氧分，另一方面可以保證反應器內懸浮污泥的有效混合具有一定攪拌作用。
[0020](6)該技術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)明裝置結構示意圖。
[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-