申请日2016.11.17
公开(公告)日2017.05.17
IPC分类号C02F3/30; C02F101/16; C02F103/06
摘要
厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺及专用装置，通过在硝化阶段严格控制较低的溶解氧浓度，使氨氮氧化至亚硝酸盐氮，再通过在反硝化阶段将其转化为氮气逸出，从而降低垃圾渗滤液中的总氮，然后出水进行泥水分离，之后将其与少量的垃圾渗滤液原液充分混合，目的是控制废水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例和含量;同时补充氮气或二氧化碳，目的是降低水中的溶解氧，从而为后续的厌氧氨氧化反应提供了有利的进水条件和严格的厌氧条件，最后在厌氧氨氧化反应器中设置亲水性、大比表面积的生物填料，为厌氧氨氧化菌提供稳定的生长环境，从而使得厌氧氨氧化脱氮反应顺利进行，实现了填埋场晚期垃圾渗滤液的总氮达到标准排放的同时节能降耗。
权利要求书
1.厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)反硝化：垃圾渗滤液送入短程硝化-反硝化反应器的缺氧区，进行反硝化脱氮处理，降低废水中的总氮;
(2)短程硝化：将步骤(1)的反硝化出水进行短程硝化处理，得到亚硝化出水;
(3)泥水分离：将步骤(2)的亚硝化出水通入泥水分离设备，进行泥水分离;
(4)中间处理：将步骤(3)的出水与垃圾渗滤液原液、氮气或二氧化碳均匀混合;
(5)厌氧氨氧化：将步骤(4)的出水进行厌氧氨氧化反应，去除水中剩余的总氮。
2.如权利要求1所述的厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺，其特征在于：
所述步骤(1)中反硝化反应温度为20～40℃、溶解氧DO≤0.3mg/L;
所述步骤(2)中短程硝化反应温度为20～40℃，溶解氧DO为0.6～1.2mg/L，其中，短程硝化与反硝化可设置为一级或者两级;
所述步骤(4)中垃圾渗滤液原液流量Q2与进入短程硝化-反硝化反应器的缺氧区的垃圾渗滤液流量Q1的比值小于1;
所述步骤(5)中进水总氮形式为氨氮与亚硝酸盐氮，且二者的比例为(1:1.3)～(1:1.4)，该反应在20～50℃的密闭条件下进行，且出水回流至进水，以稀释进水，提高脱氮效果。
3.用于上述厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：它包括短程硝化-反硝化反应器(1)、泥水分离器(2)、中间水箱(3)、厌氧氨氧化反应器(4);
原水箱(5)与短程硝化-反硝化反应器(1)连接，连接管路上装有第一进水泵(6)和控制阀(7)，且原水箱(5)同时与中间水箱(3)连接，连接管路上装有控制阀(7)，短程硝化-反硝化反应器(1)的出水端与泥水分离器(2)连接，泥水分离器(2)的输出端与中间水箱(3)连接，中间水箱(3)的输出端与厌氧氨氧化反应器(4)连接，连接管路上装有第二进水泵(15)，厌氧氨氧化反应器(4)的出水输出端连接产水箱(18)。
4.如权利要求3所述的厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：所述短程硝化-反硝化反应器(1)中设置有多块隔板(9)，将反应器分为多格室，第一格室为缺氧区，后续格室均为限氧区，其中，第一格室中设有搅拌机(8)，每格限氧区中均设有曝气管(11)，曝气管(11)与外部的鼓风机(10)连接。
5.如权利要求3所述的厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：所述泥水分离器(2)采用膜生物反应器或沉淀池或污泥脱水设备，其底部连接短程硝化-反硝化反应器(1)，连接管路上设有污泥回流泵(12)，且回流管路上设有剩余污泥排泥阀(13)。
6.如权利要求3所述的厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：所述中间水箱(3)设有氮气或二氧化碳制备器(14)。
7.如权利要求3所述的厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：所述厌氧氨氧化反应器(4)设有回流泵(16)与生物填料(17)，顶部设有排气装置。
说明书
厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺及专用装置
技术领域
本发明属于低碳氮比高氨氮废水生物脱氮技术领域，具体讲就是涉及一种厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺及专用装置，特别适用于晚期垃圾渗滤液的高效脱氮处理。
背景技术
近几年来，随着城市垃圾产量的不断增加，填埋法逐渐成为国内外应用最广泛的垃圾处理和处置方法。填埋产生的垃圾渗滤液成分复杂、水质水量变化大、氨氮和有机物浓度高、微生物营养元素比例失调等，处理难度较大。目前，垃圾渗滤液的脱氮处理主要采用传统硝化反硝化脱氮工艺。传统的硝化反硝化脱氮是通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化细菌将硝酸盐氮转化为氮气从水中逸出，从而达到脱氮的目的。但对于填埋场晚期的垃圾渗滤液而言，该工艺存在以下几个问题：
(1)渗滤液碳氮比极低，即严重缺乏有机碳源，反硝化过程需要投加大量的碳源，运行费用高;
(2)硝化过程的曝气量较大，能耗高;
(3)对总氮的去除效率有限，出水中残余大量的总氮，即便通过深度处理后，也难以达到现有的排放标准。
上述问题造成垃圾渗滤液处理达标难、处理费用高等弊端，导致许多填埋场垃圾渗滤液处理设施无法正常运行，因此，需要提出有效的脱氮技术。
厌氧氨氧化技术是利用厌氧氨氧化菌是自养菌，其生长过程只需要碳酸盐和二氧化碳等无机碳源，而且氨氮的氧化无需分子氧参与，亚硝态氮的还原也无需有机碳源等这一特点，将废水中的氨氮与亚硝酸盐氮同时进行去除，从而达到脱氮的目的。该技术大大降低了废水生物脱氮的运行费用，而且厌氧氨氧化的污泥产量低，不产生温室气体。因此，对于低碳氮比高氨氮的垃圾渗滤液而言，实现厌氧氨氧化反应是其脱氮的最佳途径。
但是，厌氧氨氧化菌的倍增时间长，其培养及生长过程需要的条件较为严格，如需要稳定的进水水质、稳定的生长环境、严格的厌氧条件等，现有技术都很难实现稳定的厌氧氨氧化反应，脱氮效率没有大幅度提高，这在一定程度上限制了其实际的大规模应用。因此，研发一种能够有效实现厌氧氨氧化反应并稳定运行的工艺及装置具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有厌氧氨氧化工艺中，进水氨氮与亚硝酸盐氮的比例及含量不稳定、反应系统不稳定、进水含有溶解氧等技术问题，提供厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺及专用装置，大幅度提高脱氮效率，将垃圾渗滤液中的总氮达标排放。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计一种厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮的工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：
第一步，反硝化：垃圾渗滤液进入短程硝化-反硝化反应器的缺氧区，进行反硝化脱氮处理，降低废水中的总氮;
第二步，短程硝化：将第一步的反硝化出水进行短程硝化处理，得到亚硝化出水;
第三步，泥水分离：将第二步的亚硝化出水通入泥水分离设备，进行泥水分离;
第四步，中间处理：将第三步的出水与少量的垃圾渗滤液、氮气或二氧化碳均匀混合;
第五步，厌氧氨氧化：将第四步的出水进行厌氧氨氧化反应，去除水中剩余的总氮。
进一步，所述第一步中反硝化反应温度为20～40℃、溶解氧DO≤0.3mg/L;第二步中短程硝化反应温度为20～40℃、溶解氧DO为0.6～1.2mg/L;其中，根据实际需要，短程硝化与反硝化可设置为一级或者两级。
所述第四步中垃圾渗滤液原液流量Q2与进入短程硝化-反硝化反应器的缺氧区的垃圾渗滤液流量Q1的比值小于1。
所述第五步中进水总氮形式主要为氨氮与亚硝酸盐氮，且二者的比例为(1:1.3)～(1:1.4)，该反应是在20～50℃的密闭条件下进行，且出水按照一定比例回流至进水，以稀释进水，提高脱氮效果。
用于上述厌氧氨氧化去除垃圾渗滤液中总氮工艺的专用装置，其特征在于：它包括短程硝化-反硝化反应器、泥水分离器、中间水箱、厌氧氨氧化反应器;
原水箱与短程硝化-反硝化反应器连接，连接管路上装有第一进水泵和控制阀，且原水箱同时与中间水箱连接，连接管路上装有控制阀;短程硝化-反硝化反应器的出水端与泥水分离器连接;泥水分离器的输出端与中间水箱连接;中间水箱的输出端与厌氧氨氧化反应器连接，连接管路上装有第二进水泵;厌氧氨氧化反应器的出水输出端连接产水箱。
进一步，所述短程硝化-反硝化反应器中设置有多块隔板，将反应器分为多格室，第一格室为缺氧区，后续格室均为限氧区，其中，第一格室中设有搅拌机，每格限氧区中均设有曝气管，曝气管与外部的鼓风机连接。
进一步，所述泥水分离器采用膜生物反应器或沉淀池或者其他污泥脱水设备，其底部连接短程硝化-反硝化反应器，连接管路上设有污泥回流泵，且回流管路上设有剩余污泥排泥阀。
进一步，所述中间水箱设有氮气或二氧化碳制备器。
进一步，所述厌氧氨氧化反应器设有回流泵与生物填料，顶部设有排气装置。
有益效果
本发明通过在硝化阶段严格控制较低的溶解氧浓度，使氨氮氧化至亚硝酸盐氮，再通过在反硝化阶段将其转化为氮气逸出，从而降低垃圾渗滤液中的总氮，然后出水进行泥水分离，之后将其与少量的垃圾渗滤液原液充分混合，目的是控制废水中氨氮与亚硝酸盐氮的比例和含量;同时补充氮气或二氧化碳，目的是降低水中的溶解氧，从而为后续的厌氧氨氧化反应提供了有利的进水条件和严格的厌氧条件，最后在厌氧氨氧化反应器中设置亲水性、大比表面积的生物填料，为厌氧氨氧化菌提供稳定的生长环境，从而使得厌氧氨氧化脱氮反应顺利进行，实现了填埋场晚期垃圾渗滤液的总氮达到标准排放的同时节能降耗。
