厌氧氨氧化耦合电氧化工艺处理垃圾渗滤液实现深度除碳脱氮的方法技术

厌氧氨氧化耦合电氧化工艺处理垃圾渗滤液实现深度除碳脱氮的方法属于除碳脱氮技术领域，适用于高浓度有机污水特别是垃圾渗滤液的深度处理。通过前端的UASB‑A/O工艺高效降解COD，保证后续厌氧氨氧化反应器创造良好的理化环境；同时，在A/O反应器中实现短程硝化，为后续的厌氧氨氧化反应器提供亚硝态氮，厌氧氨氧化反应器采用UASB的形式，保证较长的污泥龄通过短程硝化和厌氧氨氧化，在未对系统内投加碳源的情况下，实现氨氮和总氮的同步、深度去除。最后，通过电氧化作为把关工艺，深度去除有机物。最终出水的有机物、总氮和氨氮浓度仅为70、11.3和39mg·L‑1，整个工艺的处理成本仅为5.5元/m3，并且完全达到了生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889‑2008)的排放要求。

Treatment of landfill leachate by anaerobic ammonium oxidation coupled electro oxidation process for deep carbon and nitrogen removal

Anaerobic ammonia oxidation coupled with electro-oxidation process for deep carbon and nitrogen removal of landfill leachate belongs to the technical field of carbon and nitrogen removal, which is suitable for advanced treatment of high concentration organic wastewater, especially landfill leachate. Through the UASB_A/O process at the front-end, COD can be efficiently degraded to ensure a good physical and chemical environment for the subsequent anaerobic ammonia oxidation reactor; at the same time, short-cut nitrification can be realized in the A/O reactor to provide nitrite nitrogen for the subsequent anaerobic ammonia oxidation reactor, and the anaerobic ammonia oxidation reactor is in the form of UASB to ensure a longer sludge life through a shorter period. The simultaneous and deep removal of ammonia nitrogen and total nitrogen can be achieved without adding carbon source in the system. Finally, through electro oxidation as a check process, the depth of organic matter is removed. The final effluent concentrations of organic matter, total nitrogen and ammonia nitrogen were only 70, 11.3 and 39 mg L_1, and the treatment cost of the whole process was only 5.5 yuan / m3, which fully met the discharge requirements of the pollution control standards for domestic waste landfills (GB16889

【技术实现步骤摘要】
厌氧氨氧化耦合电氧化工艺处理垃圾渗滤液实现深度除碳脱氮的方法
本专利技术涉及一种垃圾渗滤液深度除碳脱氮的方法，属于厌氧氨氧化-电氧化工艺处理城市生活垃圾渗滤液
，适用于垃圾渗滤液深度处理。通过厌氧氨氧化-电氧化深度处理实际城市生活垃圾渗滤液，实现氨氮、总氮和有机物的深度去除，从而解决垃圾渗滤液处理出水总氮和有机物不达标及其处理成本高的问题。
技术介绍
垃圾渗滤液是垃圾填埋后产生的一类含有高浓度有机物和氨氮的污水。而这类水对周围环境是非常有害的，如果不加处理会严重危害周围环境和地下水。目前全国城市生活垃圾每年产生的新鲜渗滤液约2900万吨/年，而1吨渗滤液所含污染物的浓度约相当于100吨城市污水。据2010年度最新调查报告显示：我国城市垃圾填埋场所排放的渗滤液产生化学需氧量32.46万吨，氨氮3.22万吨。垃圾渗滤液的氨氮浓度通常在1000-2500mg/L,COD也在3000-20000mg/L，如此高的氨氮浓度非常不利于生物处理。目前垃圾渗滤液的常规处理技术就是物化法、土地法、生物法以及不同种类方法的综合。生物法由于其处理成本低，是垃圾渗滤液处理的主体工艺，但仍然存在许多问题难以解决。垃圾渗滤液中的有机物浓度高，但含有大量的难降解物质，如腐殖酸等，很难被生物降解。目前多数生物法对难降解有机物去除效果差，生物法出水CODcr通常仍有500-1000mg/L的难降解有机物，远不能满足排放标准要求。这也是其生物出水有机物难以达标的主要原因。特别是晚期渗滤液有机物浓度降低，腐殖质增加，NH3-N浓度增大，BOD5与COD之比将降至0.2以下。为了强化对难降解有机物去除，目前是增加如双膜法“超滤+反渗透”、高级氧化等后处理工艺,然而处理成本又过高。垃圾渗滤液为典型的高氨氮废水，而高氨氮废水的脱氮问题一直是国内外研究的重点和难点。通常,氨氮的硝化可以被很好的完成，但反硝化却有很多限制因素如温度、反硝化菌的生物量、碳源种类和碳氮比等。渗滤液C/N低，碳源缺乏是其反硝化最重要的限制因素。为了提高总氮去除率，强化反硝化过程，通常需外加碳源。但这无疑额外增加了运营成本，建设、处理费用高。而要实现厌氧氨氧化需满足较长的污泥龄；反应器内可降解的COD很少；反应器内存在一定量的亚硝态氮。而我们前期研究发现，垃圾渗滤液在控制FA、pH和溶解氧(DO)等条件下较容易实现短程硝化。晚期垃圾渗滤液可降解的COD不多，且厌氧反应器(UASB)污泥生长慢，有比较厂的污泥龄。因此，可以采用UASB实现垃圾渗滤液的厌氧氨氧化。然而，在已有的厌氧氨氧化的研究中大多采用模拟污水，用实际垃圾渗滤液研究的很少；同时也基本上都是用单一反应器，反应条件控制严格，不利于该工艺的工程应用。厌氧氨氧化(anaerobicammoniumoxidation，ANAMMOX)作为一种新型高效的脱氮技术，具有非常大的发展潜力。在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝态氮为最终的电子受体，将氨氮氧化为氮气。与传统脱氮技术相比，厌氧氨氧化工艺具有运行费用低、需氧量低，脱氮效果好和不需要外加碳源等优点。特别是针对C/N低的污水，如果没有外加有机碳源，反硝化就无法有效地进行。而厌氧氨氧化工艺不需外加有机碳源，对C/N低的污水处理有着不可替代的优越性。因此，厌氧氨氧化非常适合处理C/N低的垃圾渗滤液。因此实现垃圾渗滤液的厌氧氨氧化联合短程硝化反硝化工艺将对实际垃圾填埋场的渗滤液处理具有重要的意义。电氧化技术非常适用于处理难降解有机污水，因此该技术在处理垃圾渗滤液中的难降解有机物会有很大潜力。然而，通常阳极材料的特性会非常影响电氧化的效果。几种材料被广泛采用，如Pt,IrO2andRuO2等“活性”阳极被广泛采用；然而，对于垃圾渗滤液的处理来说，“非活性”阳极更适合，因为其可促进形成氧化性强的羟基自由基。Ti基PbO2和SnO2阳极在电位上具有相似于O2的特性，而PbO2和SnO2这两种材料对渗滤液中有机物的去除没有显著差异。另外，PbO2会有可能发生铅浸出的情况，因此相比较而言SnO2是更为理想的材料。本工艺采用厌氧氨氧化-电氧化耦合技术处理城市生活垃圾渗滤液，只用较低的处理成本就可实现垃圾渗滤液的深度除碳脱氮。因此，基于以上研究背景，本试验以北京某垃圾填埋场调节池内的垃圾渗滤液为研究对象，采用厌氧氨氧化-电氧化技术实现碳氮比低的垃圾渗滤液在深度脱氮的同时深度去除有机物。通过前端的UASB-A/O工艺高效降解COD，保证后续厌氧氨氧化反应器创造良好的理化环境；同时，在A/O反应器中实现短程硝化，为后续的厌氧氨氧化反应器提供亚硝态氮，厌氧氨氧化反应器采用UASB的形式，保证较长的污泥龄通过短程硝化和厌氧氨氧化，在未对系统内投加碳源的情况下，实现氨氮和总氮的同步、深度去除。最后，通过电氧化作为把关工艺，深度去除有机物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的垃圾渗滤液处理的技术瓶颈，构建设计运行简单、经济高效的垃圾渗滤液处理技术。以实际垃圾渗滤液作为研究对象，在获得较高有机物和氨氮去除率的基础上，研究短程硝化反硝化和厌氧氨氧化实现和稳定维持的影响因素。继而，通过UASB-A/O-ANAOR(厌氧氨氧化)工艺实现短程硝化-厌氧氨氧化耦合处理垃圾渗滤液深度脱氮且不需投加任何碳源，解决以往反硝化需大量投加碳源费用高的问题。对难降解有机物成分进行分析，对其进行电化学氧化处理进行深入研究；以及将难降解有机物作为反硝化碳源被去除进行研究等，从而取代传统的“双膜法”去除难降解有机物，实现达标排放的同时最大限度的降低处理成本。本专利技术可广泛应用于各类含有高氨氮和难降解有机物的污水的处理，尤其适用于各城市生活垃圾渗滤液的处理。本专利技术的技术方案：本专利技术设计的厌氧氨氧化-电氧化处理城市垃圾渗滤液的装置，其特征在于：包括一体化水箱(Ⅰ)、上流式厌氧污泥床UASB(Ⅱ)、缺氧-好氧反应器A/O反应器(Ⅲ)、沉淀池(Ⅳ)、厌氧氨氧化反应器ANR(Ⅴ)和电氧化反应器EO(Ⅵ)；原水从水箱格室(1)经过进水管(2)，通过UASB(Ⅱ)的进水泵(3)及UASB(Ⅱ)的渗滤液进水管(4)连接到混流管(5)，在混流管(5)上设有UASB(Ⅱ)进水控制阀(6)；沉淀池(IV)的一部分出水含硝化液通过硝化液回流管(23)经硝化液回流泵(24)和硝化液流入管(25)连接到混流管(5)；混流管(5)与UASB(Ⅱ)底部进水口相连；UASB(Ⅱ)内设有UASB三相分离器(7)；在UASB三相分离器(7)的底部设有内循环管(8)，通过内循环管(8)经内循环泵(9)和UASB(Ⅱ)底部的内循环流入管(11)与UASB(Ⅱ)底部进水口连接；UASB(Ⅱ)底部设有UASB(Ⅱ)回流水控制阀(10)；在UASB三相分离器(7)的上方设有UASB(Ⅱ)出水管(12)与A/O反应器(Ⅲ)进水口相连。A/O反应器(Ⅲ)进水口前设有A/O反应器(Ⅲ)进水控制阀(13)，A/O反应器(Ⅲ)共分为10格，第1格为缺氧段，后9格为好氧段，其中缺氧段设有机械搅拌装置(14)，好氧段各格室与气泵(15)通过A/O反应器(Ⅲ)供气管(18)相连，供气管(18)均连有曝气头(17)；A/O反应器(Ⅲ)通过A/O反应器(Ⅲ)出水管(19)与沉淀池(IV)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.厌氧氨氧化‑电氧化处理城市垃圾渗滤液的装置，其特征在于：包括一体化水箱(Ⅰ)、上流式厌氧污泥床UASB(Ⅱ)、缺氧‑好氧反应器A/O反应器(Ⅲ)、沉淀池(Ⅳ)、厌氧氨氧化反应器ANR(Ⅴ)和电氧化反应器EO(Ⅵ)；原水从水箱格室(1)经过进水管(2)，通过UASB(Ⅱ)的进水泵(3)及UASB(Ⅱ)的渗滤液进水管(4)连接到混流管(5)，在混流管(5)上设有UASB(Ⅱ)进水控制阀(6)；沉淀池(IV)的一部分出水含硝化液通过硝化液回流管(23)经硝化液回流泵(24)和硝化液流入管(25)连接到混流管(5)；混流管(5)与UASB(Ⅱ)底部进水口相连；UASB(Ⅱ)内设有UASB三相分离器(7)；在UASB三相分离器(7)的底部设有内循环管(8)，通过内循环管(8)经内循环泵(9)和UASB(Ⅱ)底部的内循环流入管(11)与UASB(Ⅱ)底部进水口连接；UASB(Ⅱ)底部设有UASB(Ⅱ)回流水控制阀(10)；在UASB三相分离器(7)的上方设有UASB(Ⅱ)出水管(12)与A/O反应器(Ⅲ)进水口相连；A/O反应器(Ⅲ)进水口前设有A/O反应器(Ⅲ)进水控制阀(13)，A/O反应器(Ⅲ)共分为10格，第1格为缺氧段，后面为好氧段，其中缺氧段设有机械搅拌装置(14)，好氧段各格室与气泵(15)通过A/O反应器(Ⅲ)供气管(18)相连，供气管(18)均连有曝气头(17)；A/O反应器(Ⅲ)通过A/O反应器(Ⅲ)出水管(19)与沉淀池(IV)相连；沉淀池(IV)底部与污泥回流管(20)相连，通过污泥回流泵(21)和污泥流入管(16)与A/O反应器(Ⅲ)缺氧段相连；沉淀池(IV)上部设有沉淀池(IV)出水管(22)，一部分沉淀池出水通过硝化液回流管(23)、硝化液回流泵(24)及硝化液流入管(25)并入到混流管(5)，继而UASB(Ⅱ)底部进水口进入到UASB(Ⅱ)；另一部分沉淀池出水通过厌氧氨氧化反应器ANR(V)的进水泵(26)和ANR(V)的进水管(27)通过ANR(V)底部进水口进入到ANR(V)中，ANR(V)的进水管(27)设有ANR(V)进水控制阀(29)；ANR(V)设有内回流管(30)通过内回流泵(28)进行内回流，ANR(V)设有ANR(V)三相分离器(31)；ANR(V)出水管(32)通过电氧化反应器EO(Ⅵ)进水泵(33)和EO(Ⅵ)进水管(34)与EO(Ⅵ)的进水口连接，在外接直流电源(35)的作用下，阳极(36)表面催化层产生强氧化剂羟基自由基，将难降解有机污染物降解，阴极(37)产生氢气，EO(Ⅵ)的出水通过系统总出水管(38)排出系统，在系统总出水管(38)上设有系统总出水控制阀(39)。...

【技术特征摘要】
1.厌氧氨氧化-电氧化处理城市垃圾渗滤液的装置，其特征在于：包括一体化水箱(Ⅰ)、上流式厌氧污泥床UASB(Ⅱ)、缺氧-好氧反应器A/O反应器(Ⅲ)、沉淀池(Ⅳ)、厌氧氨氧化反应器ANR(Ⅴ)和电氧化反应器EO(Ⅵ)；原水从水箱格室(1)经过进水管(2)，通过UASB(Ⅱ)的进水泵(3)及UASB(Ⅱ)的渗滤液进水管(4)连接到混流管(5)，在混流管(5)上设有UASB(Ⅱ)进水控制阀(6)；沉淀池(IV)的一部分出水含硝化液通过硝化液回流管(23)经硝化液回流泵(24)和硝化液流入管(25)连接到混流管(5)；混流管(5)与UASB(Ⅱ)底部进水口相连；UASB(Ⅱ)内设有UASB三相分离器(7)；在UASB三相分离器(7)的底部设有内循环管(8)，通过内循环管(8)经内循环泵(9)和UASB(Ⅱ)底部的内循环流入管(11)与UASB(Ⅱ)底部进水口连接；UASB(Ⅱ)底部设有UASB(Ⅱ)回流水控制阀(10)；在UASB三相分离器(7)的上方设有UASB(Ⅱ)出水管(12)与A/O反应器(Ⅲ)进水口相连；A/O反应器(Ⅲ)进水口前设有A/O反应器(Ⅲ)进水控制阀(13)，A/O反应器(Ⅲ)共分为10格，第1格为缺氧段，后面为好氧段，其中缺氧段设有机械搅拌装置(14)，好氧段各格室与气泵(15)通过A/O反应器(Ⅲ)供气管(18)相连，供气管(18)均连有曝气头(17)；A/O反应器(Ⅲ)通过A/O反应器(Ⅲ)出水管(19)与沉淀池(IV)相连；沉淀池(IV)底部与污泥回流管(20)相连，通过污泥回流泵(21)和污泥流入管(16)与A/O反应器(Ⅲ)缺氧段相连；沉淀池(IV)上部设有沉淀池(IV)出水管(22)，一部分沉淀池出水通过硝化液回流管(23)、硝化液回流泵(24)及硝化液流入管(25)并入到混流管(5)，继而UASB(Ⅱ)底部进水口进入到UASB(Ⅱ)；另一部分沉淀池出水通过厌氧氨氧化反应器ANR(V)的进水泵(26)和ANR(V)的进水管(27)通过ANR(V)底部进水口进入到ANR(V)中，ANR(V)的进水管(27)设有ANR(V)进水控制阀(29)；ANR(V)设有内回流管(30)通过内回流泵(28)进行内回流，ANR(V)设有ANR(V)三相分离器(31)；ANR(V)出水管(32)通过电氧化反应器EO(Ⅵ)进水泵(33)和EO(Ⅵ)进水管(34)与EO(Ⅵ)的进水口连接，在外接直流电源(35)的作用下，阳极(36)表面催化层产生强氧化剂羟基自由基，将难降解有机污染物降解，阴极(37)产生氢气，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴莉娜，梁大为，李志，沈明玉，
申请(专利权)人：北京建筑大学，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11