申请日2015.05.03
公开(公告)日2015.08.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
半短程硝化联合厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液脱氮的装置与方法，属于垃圾渗滤液生物脱氮领域。该装置设有原水水箱、半短程硝化BAF反应器、厌氧氨氧化UASB反应器。原水水箱和厌氧氨氧化UASB反应器中设有加热装置，半短程硝化BAF反应器中设有曝气装置。原水与UASB的出水在原水水箱中混合，混合液在半短程硝化BAF反应器中将混合液中55%-60%的氨氮转化为亚硝态氮实现半短程硝化以及有机物的去除，半短程硝化BAF反应器的出水泵入厌氧氨氧化UASB反应器中进行厌氧氨氧化反应，厌氧氨氧化UASB反应器中90%混合液回流到原水水箱，剩余出水排出，一个反应周期结束。本发明在不加任何有机碳源条件下实现对晚期垃圾渗滤液脱氮。
权利要求书
1.半短程硝化联合厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液脱氮的装 置，其特征在于：包括原水水箱、半短程硝化BAF反应器、厌氧氨氧化UASB 反应器;原水水箱和厌氧氨氧化UASB反应器均有加热装置，半短程硝化 BAF反应器设有曝气装置;
原水水箱连接到半短程硝化BAF反应器底部;半短程硝化BAF反应器 分为七段，中间五段相同高度均为300mm;半短程硝化BAF反应器用聚乙 烯环作为生物填料，投配比为50%;每段反应器上设有pH探头插口、溶解 氧探头插口及取样口，每两端之间放有均匀气孔的筛板，半短程硝化BAF 反应器底部有两组曝气头;半短程硝化BAF反应器与厌氧氨氧化UASB反应 器相连通;
厌氧氨氧化UASB反应器设有pH探头、内回流装置、出水口及加热带， 顶部设有三相分离器;厌氧氨氧化UASB反应器通过蠕动泵连接原水水箱， 顶部通过内回流泵入厌氧氨氧化UASB反应器的底部。
2.应用权利要求1所述的装置处理晚期垃圾渗滤液脱氮的方法，其特 征在于：
垃圾渗滤液进入原水水箱，与厌氧氨氧化UASB反应器出水在原水水箱 中混合，混合液的平均氨氮浓度维持在180mg/L-200mg/L，混合液被蠕动 泵打入半短程硝化BAF反应器，混合液的水力停留时间HRT为9h;曝气系 统进行曝气，半短程硝化BAF反应器底部有两组曝气头，气泵将空气通过 第一组曝气头打入半短程硝化BAF反应器空气在反应器内被利用，被利用 过的气体50%排到反应器外，50%被真空泵通过第二组曝气头打回半短程硝 化BAF反应器底部，使反应器内填料完全流化;在反应器内一方面进行有 机物的去除，另一方面NH4+-N被氧化为NO2--N，曝气系统控制混合液中溶 解氧浓度为2-3mg/L，并且控制水力停留时间HRT=9h使得半短程硝化BAF 反应器出水中NH4+-N和NO2--N摩尔比为1:1-1:1.32，此时半短程硝化BAF 反应器出水满足厌氧氨氧化的反应条件;蠕动泵将半短程硝化BAF反应器 出水注入厌氧氨氧化UASB反应器，混合液中的NH4+-N和NO2-N被厌氧氨氧 化细菌利用转化为N2，这部分气体通过三相气体分离器排出反应器;90% 的出水回流到原水水箱对垃圾渗滤液进行稀释，5%的出水回流到厌氧氨氧 化UASB反应器的底部，剩余出水排出反应器;当厌氧氨氧化UASB反应器 的总氮负荷达到5Kg/m3d以上，并且出水NH4+-N和NO2--N去除率大于90% 时，装置实现了晚期垃圾渗滤液的自养脱氮过程。
说明书
半短程硝化联合厌氧氨氧化组合工艺处理晚期垃圾渗滤液脱氮的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种晚期垃圾渗滤液半短程硝化与厌氧氨氧化组合脱氮装置与方法，属于 低碳氮比高浓度氨氮晚期垃圾渗滤液生物脱氮技术领域，适用于晚期垃圾渗滤液等低C/N 比高氨氮废水的生物脱氮。
背景技术
近几年来，随着城市固体废物产量的不断增加，填埋法逐渐成为世界上应用最广泛的 处理和处置方法。填埋产生的渗滤液因具有成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓 度高、微生物营养元素比例失调等水质特点，使其处理成为国际范围内尚未解决的难题之 一。采用单一的处理技术往往不能经济高效的处理渗滤液，需要不同特点的工艺联合使用。 有机碳源的严重缺乏是晚期渗滤液脱氮效率无法提高的屏障，而外加有机碳源会大幅度的 增加污水脱氮的费用。因此，需要提出更为有效的脱氮的装置和方法。
污水生物脱氮通过硝化将NH4+-N转化为N03--N，再通过反硝化将N03--N转化为氮气 从水中逸出。反硝化阶段以N03--N为电子受体，有机物作为电子供体，将氨氮转化为氮气 完成生物脱氮。但对于高氨氮低有机物浓度的晚期垃圾渗滤液脱氮而言，其C/N比往往低 于4，由于有机碳源严重不足，导致传统生物脱氮效率只能达到10%左右。
厌氧氨氧化现象自发现以来备受关注。由于在厌氧氨氧化过程中，厌氧氨氧化菌能够 将氨氮和亚硝态氮转化为氮气，且不需要氧气的参与，整个过程完全属于自养过程。故与 传统的硝化反硝化相比，厌氧氨氧化工艺可以节约50%的供氧费，且无需外加碳源，大大 减少了污水处理的处理费用和基建费用。厌氧氨氧化菌的增长率(倍增时间为11d)与产率 (0.11g[VSS]/g[NH4+])非常低，故污泥产量低，然而氮的转化率却为0.25mg[N]/(mg [SS]·d)接近于传统的好氧硝化水平;在不投加任何化学药品的条件下，既能降低污水处 理厂的运行费用，又能够实现氮的高效去除。对低C/N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，同时也是与其水质特点最为适合的脱氮技术。而厌 氧氨氧化的反应条件苛刻(进水中NH4+-N:NO2-N=1:1.32)，如何解决厌氧氨氧化的反应 条件成为目前的一大难题。
半短程硝化反应的实现不仅将NH4+-N转化为NO2-N关键在于使出水中的NH4+-N和 NO2-N摩尔比为1:1-1:1.32满足了后续厌氧氨氧化反应条件，工艺简洁，操作方便，效率 高效。打破了以往为满足厌氧氨氧化反应将短程硝化的出水和高氨氮的废水配合使用传统 繁琐的用法。而半短程硝化的瓶颈在于如何将污泥负荷、水力停留时间、泥龄、曝气量等 反应条件相互配合，使反应器出水中NH4+-N和NO2-N摩尔比为1:1-1:1.32。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种装置及方法，首先实现垃圾渗滤液 的半短程硝化反应，而后再实现厌氧氨氧化反应，最终实现经济高效的垃圾渗滤液自养脱 氮。
为实现上述目的，本发明提供一种对晚期垃圾渗滤液进行深度脱氮装置，包括原水水 箱、半短程硝化BAF反应器、厌氧氨氧化UASB反应器。原水水箱和厌氧氨氧化UASB 反应器均有加热装置，半短程硝化BAF反应器设有曝气装置。
原水水箱连接到半短程硝化BAF反应器底部;半短程硝化BAF反应器分为七段，中 间五段相同高度均为300mm;半短程硝化BAF反应器用聚乙烯环作为生物填料，投配比 为50%;每段反应器上设有pH探头插口、溶解氧探头插口及取样口，每两端之间放有均 匀气孔的筛板，半短程硝化BAF反应器底部有两组曝气头;半短程硝化BAF反应器与厌 氧氨氧化UASB反应器相连通;
厌氧氨氧化UASB反应器设有pH探头、内回流装置、出水口及加热带，顶部设有三 相分离器;厌氧氨氧化UASB反应器通过蠕动泵连接原水水箱，顶部通过内回流泵入厌氧 氨氧化UASB反应器的底部。
本发明同时还提供一种对晚期垃圾渗滤液进行深度脱氮的处理方法，包括以下步骤：
(1)垃圾渗滤液进入原水水箱，与厌氧氨氧化UASB反应器出水在原水水箱中混合， 混合液的氨氮浓度维持在180mg/L-200mg/L。
(2)混合液被蠕动泵打入半短程硝化BAF反应器，混合液的水力停留时间HRT为 9h。曝气系统进行曝气，半短程硝化BAF反应器底部有两组曝气头，曝气系统进行曝气， 半短程硝化BAF反应器底部有两组曝气头，气泵将空气通过第一组曝气头打入半短程硝化 BAF反应器,空气在反应器内被利用，被利用过的气体50%排到反应器外，50%被真空泵通 过第二组曝气头打回半短程硝化BAF反应器底部，使半短程硝化BAF反应器内填料处于 流化状态，在反应器内一方面进行有机物的去除，另一方面NH4+-N被氧化为NO2--N，曝 气系统进行曝气控制混合液中溶解氧浓度为2-3mg/L，并且控制水力停留时间HRT=9h使 得半短程硝化BAF反应器出水中中NH4+-N和NO2-N摩尔比为1:1-1:1.32，满足厌氧氨氧 化反应条件。
(3)BAF出水被蠕动泵打入厌氧氨氧化UASB反应器进行厌氧氨氧化反应，反应过 程中产生的氮气通过三相气体分离器排出反应器。90%的出水回流到原水水箱对垃圾渗滤 液进行稀释，5%出水回流到厌氧氨氧化UASB反应器的底部有助于颗粒状污泥的形成， 剩余出水排出反应器。当厌氧氨氧化UASB反应器出水NH4+-N和NO2--N浓度低于5mg/L 时，装置实现了晚期垃圾渗滤液的自养脱氮过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
渗滤液自养脱氮过程：
(1)在不投加外碳源的条件下，实现了高氨氮低碳氮比的晚期垃圾渗滤液处理的难 题，完成了高效生物脱氮，节约碳源大大降低了运行费用。
(2)BAF和厌氧氨氧化UASB反应器有别于传统的生物反应器(如氧化沟、A/O以 及MBR等)占地面积小，节约了土地能源降低了建设费用。
(3)半短程硝化反应的实现，降低了能耗提高效率。
(4)BAF半短程硝化反应器中采用填料挂膜培养短程硝化细菌的方式不会产生剩余 污泥，如此以来解决了剩余污泥处理的困难，节约了污泥处理所需的费用。
(5)UASB厌氧氨氧化反应器的总氮容积负荷可以达到0.8kg TN/m3d以上，不需要 投加碱度，减小运行费用。
(6)该技术不需要添加外加药剂，并且不需要外加水源稀释原液，可以直接处理高 氨氮低碳氮比的晚期垃圾渗滤液，工艺简单明了易于管理。
