城市垃圾渗滤液短程深度生物脱氮方法技术

一种城市垃圾渗滤液短程深度生物脱氮方法，属于污水处理技术领域，现有技术无法实现稳定高效的短程硝化反硝化。本发明专利技术采用两级ＵＡＳＢ＋Ａ／Ｏ工艺通过短程硝化反硝化实现城市垃圾渗滤液生物脱氮。通过处理水回流短程反硝化首先在一级ＵＡＳＢⅡ中进行，在二级ＵＡＳＢⅢ进行产甲烷反应，在Ａ／Ｏ反应器Ⅳ通过短程硝化去除氨氮。实现短程硝化途径：根据进水碳氮比，调整出水回流比和污泥回流比，使Ａ／Ｏ反应器Ⅳ缺氧区游离氨ＦＡ＝３０－７０ｍｇ／Ｌ，只抑制ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ氧化菌，但不抑制ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ氧化菌，９０－９９％的ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ被氧化为ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ；通过“氨谷”有效准确的控制曝气时间维持稳定的短程硝化。而后分别通过处理水回流和污泥回流完成短程生物脱氮。本发明专利技术的短程硝化反硝化可节省２５％供氧量；节约４０％反硝化所需碳源；减少污泥生成量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过稳定高效的短程硝化反硝化去除高氨氮有机废水中可生化有机物和高氨氮方法，属于生化法污水生物处理
，适用于城市生活垃圾渗滤液及其它诸如污泥厌氧消化液、养殖废水等高氨氮有机工业废水处理。
技术介绍
我国目前垃圾年总量达2.4亿吨，近几年城市生活垃圾的年增长率均在8％～10％以上。目前我国有90％左右的垃圾是用填埋法处理的，而填埋会产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高氨氮有机废水，全国渗滤液的污染排放量约占年总排污量的1.6‰，以化学耗氧量核算却占到5.27％。渗滤液处理是卫生填埋场的最后一道环节，处理不当对周围环境带来不可估量的污染和危害，而且对人体健康带来威胁，同时也使卫生填埋丧失原有的意义。由于对渗滤液水质及变化规律了解不足，盲目的将城市污水的处理工艺和设计参数照搬到渗滤液处理工艺上，不仅处理费用昂贵，而且出水根本无法达标。现在普遍的观点认为高氨氮的渗滤液会抑制微生物的活性，所以在生化之前，必须采用吹脱等物化工艺进行预处理。我们的试验证明这一观点是不符合渗滤液的水质特点及其变化规律的，应用于实践势必造成设计的失误和建设资金的浪费。放弃探索经济高效的渗滤液处理技术，简单盲目地使用费用极高的反渗透处理技术，使得渗滤液的处理由于费用昂贵而难以为继，因此氮的去除是污水深度处理的难点和重点，只有利用生物脱氮技术才能彻底解决这一难题。生物脱氮过程通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化作用将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出。在硝化阶段，氨氮被转化成硝酸盐是由两类独立的细菌完成的两个不同反应，首先由亚硝化菌(Nitrosomonas)将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2-N)，然后由硝化菌(Nitrobacter)将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-N)。传统生物脱氮过程中硝化作用的最终产物是硝酸盐，反硝化作用以NO3-N为电子受体。对于反硝化菌，无论是亚硝酸盐还是硝酸盐均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程也可以经这样的途径完成，即短程硝化反硝化生物脱氮工艺。短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少两步节省25％供氧量；节约40％反硝化所需碳源；减少污泥生成量；减少硝化过程的投碱量；缩短反应时间，相应地减少了反应器容积30％～40％。与物化脱氨相比，生物脱氮不仅费用低，而且没用二次污染.与全程硝化脱氮相比短程硝化可以进一步降低高氨氮的垃圾渗滤液脱氮费用，根本解决其脱氮难题。但由于影响NO2-N积累的控制因素比较复杂，并且硝酸菌能够迅速地将NO2-N转化为NO3-N，因此，造成已经实现的短程硝化脱氮工艺又恢复为全程硝化过程。所以高氨氮渗滤液短程生物脱氮至今没有在理论和实践中取得突破。现有的渗滤液装置见附图1，主要由水箱I、UASB II、A/O反应器IV、二沉池V及其它附属设备和管路组成。水箱通过进水泵9与UASB II底部的进水口17相连接；UASB II顶部设有出水管29与A/O反应器IV的缺氧反应区相连接，A/O反应器IV分为缺氧反应区和好氧反应区。好氧反应区与二沉池V的底部通过污泥回流泵63相连接，二沉池V上部设有出水阀84。它的工作过程是利用进水泵9将原渗滤液从水箱I泵入UASB II底部的进水口17，在UASB II中自下而上进行产甲烷反应，上清液经过UASB II顶部设置的出水管29进入A/O反应器IV的缺氧反应区，与回流混合液进行反硝化，缺氧反应完成后进入好氧反应区进行硝化反应，硝化反应结束后，混合液通过内循环泵92回流到缺氧区，同时部分混合液进入二沉池V进行泥水分离，分离后的上清液由出水阀排出系统，底部的污泥通过污泥回流泵63进入A/O反应器IV的好氧反应区进行循环利用。现有的这种工艺为厌氧反应和好氧反应的组合，反硝化在厌氧反应后进行，这使得该工艺的有机物厌氧降解和生物脱氮构成不可协调的矛盾如果厌氧充分，那么后续的缺氧反硝化就会因为缺少有机碳源而效率低下，必须加入膜工艺等物化工艺进一步脱氮；而如果厌氧处理效果差，好氧反应器的有机负荷过高，导致大量异氧菌生长繁殖，而自养硝化菌的生长繁殖就会受到抑制，无法完成充分的硝化，导致系统脱氮失败。而高氨氮对微生物，特别是好氧微生物的抑制作用，使现有工艺必须加入物化预处理，将氨氮降解到较低的水平后，再进行生物处理。现有工艺很难实现氨氮的高效去除，更无法实现稳定的短程硝化与反硝化。现有的垃圾渗滤液生物脱氮技术均为全程硝化与反硝化，不能实现稳定高效的短程硝化，而由于全程硝化不仅好氧曝气量大，要求反应器具有更大的有效容积，而且其彻底反硝化要求可生化COD/TKN(总凯氏氮)＞4.0。因而，某些垃圾填埋场的渗滤液，特别是晚期垃圾渗滤液的COD/TKN远小于4.0，导致全程硝化脱氮效率低。稳定的短程硝化COD/TKN＞2.4就可以实现高效脱氮，所以通过短程硝化深度脱氮适应渗滤液水质，可以节省建设和运行费用。高氨氮垃圾渗滤液的完全硝化是污水治理的难题，而垃圾渗滤液稳定高效短程生物脱氮更是渗滤液处理的重大突破，现有国内外文献未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是不经任何物化预处理，通过稳定高效的短程生物硝化和反硝化实现99％左右的高氨氮去除，早期渗滤液总氮TN去除率可达96％。处理COD/NH4+-N＝2～3的晚期垃圾渗滤液时，不外加碳源，总氮TN去除率为70～80％。针对现有垃圾渗滤液处理的技术缺陷和认识上的偏颇，。厌氧前反硝化将进水中的有机物首先作为反硝化的碳源被消耗，厌氧产甲烷反应可以彻底进行，从而为后续的短程硝化反应创造适宜的环境条件。由于出水回流稀释了进水氨氮浓度，无需任何物化预处理工艺，而且使得游离氨FA浓度只抑制氨氧化菌(AOB)，但不抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)，从而实现稳定高效短程硝化与反硝化。该专利技术不仅解决现有工艺的矛盾，而且具有工艺流程简单、适应渗滤液水质和水量的波动、运行灵活、操作简单的特点。应用于实际可大幅度的降低建设和运行费用、无二次污染。技术原理垃圾渗滤液COD高达30000mg/L(城市污水COD浓度为200-500mg/L)，首先采用两级UASB通过反硝化和厌氧产甲烷反应大幅度降解有机物。渗滤液进入到好氧反应器后大部分有机物已经达到降解，这为自养型硝化菌对氨氮的氧化创造了适宜的条件，而好氧反应器中氨氮的彻底硝化，使得出水回流时大大稀释了进水的氨氮浓度，对系统中微生物的抑制作用大为减弱，使氨氮的彻底短程硝化和高效率的脱氮成为可能。而在一级UASB中进行反硝化可充分利用原水碳源完成反硝化，同时回收碱度为后续好氧池的硝化反应提供无机碳源，同时维持系统较高的pH(＞8.2)，进而维持较高的FA浓度。通过调整出水回流比和污泥回流比，使好氧反应器的游离氨FA浓度从进水端到出水端在70-1mg/L的范围内逐渐降低，从而只抑制NOB，但不抑制AOB，90-99％的NH4+-N被亚硝化菌氧化为亚硝态氮NO2--N，1-10％的NH4+-N转化为NO3--N。同时，通过彻底的反硝化回收硝化反应所消耗的大量碱度，维持较高的pH，促进和维持短程硝化。再者，通过“氨谷”(A/O反应器pH曲线的最低点)有效准确的控制曝气时间维持稳定的短程硝化，防止转化为全程硝化。而后分别通过处理水回流和二沉池污泥回流完成反硝化，即反硝化菌利用有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市垃圾渗滤液短程深度生物脱氮方法，其特征在于，由以下步骤组成：１）．将好氧硝化污泥投加到Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）和二沉池（Ⅴ），接种量使污泥浓度ＭＬＳＳ＝３０００－４０００ｍｇ／Ｌ；将稀释１０～６倍的渗滤液投加到原水箱（１），启动进 水泵（９），通过超越管（９７）将稀释后的渗滤液打入到Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ），提高进水负荷，使Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）进水ＣＯＤ＜２５００ｍｇ／Ｌ，ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ＜３００ｍｇ／Ｌ，Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）缺氧区游离氨ＦＡ＝３０－７０ｍｇ／Ｌ，ｐＨ变化最低点在Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）的末端出现；２）．当Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）处理水ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ＜１５ｍｇ／Ｌ，并且ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ累积率＞９０％，完成Ａ／Ｏ反应器Ⅳ短程硝化的启动；３）．将反硝化污泥填加到一级ＵＡＳ Ｂ（Ⅱ），将厌氧颗粒污泥填加到二级ＵＡＳＢ（Ⅲ），启动进水泵（９）和处理水回流泵（１５），使原渗滤液和系统处理水按１∶３～１∶４的流量比例混合进入一级ＵＡＳＢ（Ⅱ），同时启动内循环泵（２０），进水和回流处理水负荷使一级ＵＡＳＢ（Ⅱ）出水ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ＜１０ｍｇ／Ｌ，即完成短程反硝化，ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ转化为Ｎ↓［２］排出系统；４）．一级ＵＡＳＢ（Ⅱ）出水进入二级ＵＡＳＢ（Ⅲ），当液体充满二级ＵＡＳＢ（Ⅲ）时，启动内循环泵（４１），进行产甲烷反应，调整进 水负荷和处理水回流比使二级ＵＡＳＢ（Ⅲ）出水ＣＯＤ为２５００－３５００ｍｇ／Ｌ；５）．二级ＵＡＳＢ（Ⅲ）出水进入Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）的缺氧区，启动搅拌器（６２）进行回流污泥的反硝化，通过控制Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）进水负荷使可生化ＣＯＤ／Ｔ ＫＮ＞３．０，完成缺氧区的反硝化；而后混合液进入好氧反应区，启动气泵（５９）进行曝气，通过短程硝化去除高氮，处理水ＮＨ↓［４］↑［＋］－Ｎ＜１５ｍｇ／Ｌ，ＮＯ↓［２］↑［－］－Ｎ累积率为９０－９９％，高效的短程硝化与反硝化结束；６） ．短程硝化结束后，混合液进入二沉池（Ⅴ）进行泥水分离，泥水分离结束后，开启污泥回流泵（６３），将活性污泥回流到Ａ／Ｏ反应器（Ⅳ）缺氧区，污泥回流比为５０－１００％；二沉池（Ⅴ）出水回流到处理水水箱（６），进行出水回流或溢流出水。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭永臻，张树军，王淑莹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]