申请日2010.03.31
公开(公告)日2010.09.29
IPC分类号C02F9/14; C02F3/28; C02F103/06; C02F3/10; C02F3/02
摘要
本发明公开了一种生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，在渗滤液中投加工业甲醇，控制甲醇在渗滤液中的浓度为400-600mg/L，混合均匀后，渗滤液进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱，在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在6-12小时;渗滤液再进入填充有直径2-5mm陶粒作为好氧微生物载体的上流式好氧反应柱，控制生化反应器中的溶解氧浓度为1-2mg/L;渗滤液在好氧生化反应器中的停留时间为6-12小时。本发明只要补充一定的碳源，调整适宜的厌氧反硝化与好氧硝化条件，就可稳定地将垃圾渗滤液中的总氮处理达到规定的排放标准，本发明脱总氮的生化反应系统操作简单，脱总氮效果稳定。
权利要求书
1.一种生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：
(1)经物化处理，生化处理，再经芬顿化学氧化处理后垃圾填埋场的垃圾渗滤液，渗滤液中的COD值降为100mg/L以下，废水的总氮为150-250mg/L;在渗滤液中投加甲醇，控制甲醇在渗滤液中的浓度为400-600mg/L，混合均匀后，渗滤液进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱，通过控制渗滤液进入厌氧生化反应柱的流量，将渗滤液废水在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在6-12小时;
(2)将步骤(1)处理的渗滤液，再进入填充有直径2-5mm陶粒作为好氧微生物载体的上流式好氧反应柱，在好氧生化反应柱的底部，安装有曝气器，调节曝气的风量，进而调节氧生化反应器中的溶解氧，控制生化反应器中的溶解氧浓度为1-2mg/L;通过控制渗滤液的进水流量，控制渗滤液在好氧生化反应器中的停留时间为6-12小时。
2.根据权利要求1所述的生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，其特征在于：所述该缺氧生化反应柱包括反应柱壳体、布水系统、陶粒填料、出水系统和反冲洗系统，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统包括出水堰和出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成;在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰和出水管，进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端，三个管均直接与反应柱预埋管连接。
3.根据权利要求1所述的生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，其特征在于：所述上流式好氧反应柱包括反应柱壳体、布水系统、布气系统、陶粒填料、出水系统、反冲洗系统组成，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，布气系统由曝气风机及曝气器;陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统为出水堰及出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成。在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰及出水管;曝气器设置在鹅卵石承托层中，与曝气风机连接;进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端;三个管均直接与反应柱预埋管连接。
说明书
一种生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域的脱除垃圾渗滤液中总氮的方法，特别是涉及一种生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，该方法可广泛应用于垃圾渗滤液的深度处理，使处理后的垃圾渗滤液中总氮的指标达到国家规定的排放标准。
背景技术
为了防止水体的富营养化，必须脱除排放入水体中的氮。以前对于废水中的氮的控制，主要控制废水中的氨氮，从2008年起，国家重视废水中总氮的控制。废水中的总氮包括氨氮，硝酸根，亚硝酸根，有机氮等。脱除废水中总氮的方法有：物理法，化学法，和生化法。物理法有反渗透膜法，氨氮吹脱法;化学法有离子交换法，及化学氧化脱氨氮法，生物脱氮技术主要有：传统的硝化反硝化工艺(A/O)、同时硝化反硝化(SND)、短程(或简捷)硝化反硝化、厌氧氨氧化、氧限制自养硝化反硝化、好氧反硝化等
在脱氮的工程应用中，A/O(缺氧-好氧)系统应用最广，也最为稳定，该方法是20世纪70年代，美国的Supetor在研究污泥膨胀时发现的，由该方法开发出许多变型的A/O工艺，如A-A/O工艺以及SBR法等，这些都是现在常用的一些方法。
垃圾渗滤液进行深度处理脱总氮时，其残留的总氮大部分为硝态氮，因此脱除的要点在于缺氧反硝化，同时，经过反硝化以后，补加的甲醇会有残留，在反硝化后要设置合适的好氧处理装置去除残留的甲醇。传统的A-O工艺虽然可以去除总氮，但是由于此类系统一般没有添加生物填料，抗冲击能力较差，垃圾渗滤液的成分复杂，毒性较大，因此，传统A-O脱除总氮的效果不稳定，同时传统A-O由于处理负荷较低，脱除100-200mg/L的硝态氮，往往需要的总生化停留时间高达2-3天。因此必须在垃圾渗滤液脱除总氮的处理中，采用高效的改良的A-O工艺，提高垃圾渗滤液脱除总氮的效率和稳定性。
发明内容
本发明的目的是克服现有的A-O总氮脱除技术存在的缺点，提供一种具有处理效果稳定，停留时间短，处理负荷高的生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法。
本发明根据垃圾渗滤液经前段强化生化处理后，废水中的COD已降到100mg/L，而总氮仍高达100-400mg/L，且总氮中的氮主要是硝酸根的特点，采用陶粒作为生化处理填料，采用反硝化-硝化的脱氮方法，兼具有同步硝化反硝化的脱氮原理，使处理后的出水的总氮低于40mg/L，达到国家规定的排放标准，同时具有工艺流程短，抗冲击能力强，处理成本低等优点。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种生化脱除垃圾渗滤液总氮的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)经物化处理，生化处理，再经芬顿化学氧化处理后垃圾填埋场的垃圾渗滤液，渗滤液中的COD值降为100mg/L以下，废水的总氮为150-250mg/L;在渗滤液中投加甲醇，控制甲醇在渗滤液中的浓度为400-600mg/L，混合均匀后，渗滤液进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱，通过控制渗滤液进入厌氧生化反应柱的流量，将渗滤液废水在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在6-12小时;
(2)将步骤(1)处理的渗滤液，再进入填充有直径2-5mm陶粒作为好氧微生物载体的上流式好氧反应柱，在好氧生化反应柱的底部，安装有曝气器，调节曝气的风量，进而调节氧生化反应器中的溶解氧，控制生化反应器中的溶解氧浓度为1-2mg/L;通过控制渗滤液的进水流量，控制渗滤液在好氧生化反应器中的停留时间为6-12小时。
为进一步实现本发明目的，所述该缺氧生化反应柱包括反应柱壳体、布水系统、陶粒填料、出水系统和反冲洗系统，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统包括出水堰和出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成;在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰和出水管，进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端，三个管均直接与反应柱预埋管连接。
所述上流式好氧反应柱包括反应柱壳体、布水系统、布气系统、陶粒填料、出水系统、反冲洗系统组成，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，布气系统由曝气风机及曝气器;陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统为出水堰及出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成。在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰及出水管;曝气器设置在鹅卵石承托层中，与曝气风机连接;进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端;三个管均直接与反应柱预埋管连接。
垃圾渗滤液具有废水有机物浓度高，且含有高浓度氨氮等特点，必须进行处理，使其达到规定的排放标准。由于氨氮浓度高，渗滤液在前段的强化生化处理过程中，一部分氨氮脱除了，小部分氨氮转化为硝酸根，而难以脱除，使渗滤液经处理后，氨氮已降到15mg/L以下，COD也降到100mg/L以下，而总氮仍有100-500mg/L，不能达到国家规定的总氮小于40mg/L新的排放标准。
本发明采用陶粒作为生化处理填料，采用反硝化-硝化的脱氮方法，兼具有同步硝化反硝化的脱氮原理，使用一级反硝化-硝化的脱总氮，可将废水中的总氮脱除40-80%。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
要脱除垃圾渗滤液经强化生化处理后，渗滤液中以硝酸根为主的总氮有一定的困难。用反渗透法处理，存在渗滤液电解质浓度高，反渗滤所需压力较大，运行费用较高，膜容易堵塞的问题，另外反渗滤浓相难处理也是另一个困难;用离子交换法也存在离子交换柱吸附饱和后，离子交换树脂如何再生和再生液难处理的难题。
生化法脱总氮，具有脱氮成本低，脱氮效果稳定，没有反渗透浓水与离子交换剂的再生问题。只要补充一定的碳源，调整适宜的厌氧反硝化与好氧硝化条件，就可稳定地将垃圾渗滤液中的总氮处理达到规定的排放标准。由于此厌氧反硝化与好氧硝化反应系统中，使用了易于生物挂膜，多孔，比表面积大的陶粒作为生物载体，大大提高了生化反应系统的效率，增强了系统的抗冲击能力，使此脱总氮的生化反应系统操作更简单，脱总氮效果更稳定。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
垃圾渗滤液经前段的物化处理，及强化生化处理后，渗滤液中的可生物降解的COD较低，而废水中的总氮主要以硝酸根为主。对这种渗滤液，按渗滤液中总氮的浓度，投加甲醇或面粉等有机碳源，有机碳源的投加量为增加的COD值是废水中要脱除总氮值的5-16倍;调整渗滤液的pH值，将其pH值调整到7-8;
添加碳源与调整好pH值后的废水，进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应器，废水在此缺氧生化反应器中的停留时间6-12小时。
废水经缺氧生化反应器后，进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为好氧微生物载体的好氧生化反应器，在好氧生化反应器的底部，安装有曝气器，通过调节曝气的风量，调节好氧生化反应器中的溶解氧，控制好氧生化反应器中的溶解氧浓度在1-4mg/L。废水在此好氧生化反应器中的停留时间为6-12小时。
经此带有填料的缺氧反硝化-好氧硝化处理系统，进水中的总氮能脱除40-80%，总氮的脱除率主要取决于进水总氮的浓度。
实施例1
某垃圾填埋场的垃圾渗滤液，经前段的物化处理，生化处理，再经芬顿化学氧化处理后，废水的COD值降为60-100mg/L，但废水的总氮仍有250mg/L，离排放标准40mg/L仍然差距极大。在芬顿化学氧化及后续的沉淀过程中，已经将废水的pH值调整为7-8。
在此废水中，投加工业甲醇，用量为控制工业甲醇在废水中的浓度为500mg/L(约增加COD值1000mg/L)，混合均匀后，将水进入一个填充有直径2-5mm陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱;该缺氧生化反应柱包括反应柱壳体、布水系统、陶粒填料、出水系统和反冲洗系统，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统包括出水堰和出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成。在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰和出水管，进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端，三个管均直接与反应柱预埋管连接。运行时，废水通过进水泵泵入反应柱，经过滤板及鹅卵石承托层，上升进入填料陶粒处理，最后由出水系统流出。反冲洗时候，反冲洗水和反冲洗气由反冲洗水泵和风机提供，对陶粒进行反冲洗，反冲洗排水由反冲洗排水管排出，反冲洗水和反冲洗气由反冲洗水泵和风机提供，反冲洗水为处理后存放在清水池中的水，反冲洗气、水都通过滤板和鹅卵石承托层进行均匀分布，反冲洗排水经过反冲洗管自流流出，排回进水池。通过控制进入厌氧生化反应柱的流量，将废水在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在12小时。
废水经厌氧生化处理后，再进入上流式好氧反应柱;该上流式好氧反应柱包括反应柱壳体、布水系统、布气系统、陶粒填料、出水系统、反冲洗系统组成，布水系统由滤板及鹅卵石承托层组成，布气系统由曝气风机及曝气器;陶粒填料由2-5mm直径的小陶粒堆积而成，出水系统为出水堰及出水管，反冲洗系统由反冲洗风机和水泵及反冲洗排水管组成。在反应柱壳体下端依次设有滤板、鹅卵石承托层和陶粒填料，反应柱壳体上端设有出水堰及出水管;曝气器设置在鹅卵石承托层中，与曝气风机连接;进水管和反冲洗系统的反冲洗进气管和反冲洗进水管均位于反应柱壳体的下端;三个管均直接与反应柱预埋管连接。正常运行时候，废水通过进水泵泵入反应柱，废水经过布水系统，上升进入填料陶粒系统，通过布气系统给陶粒中的好氧微生物提供氧气，进行处理，最后由出水系统流出。反冲洗时候，反冲洗水和反冲洗气由反冲洗水泵和风机提供，对陶粒进行反冲洗，反冲洗排水由反冲洗排水管排出;反冲洗水和反冲洗气由反冲洗水泵和风机提供，反冲洗水为处理后存放在清水池中的水，反冲洗气水都通过滤板和鹅卵石承托层进行均匀分布，反冲洗排水经过反冲洗管自流流出，排回进水池。在好氧生化反应柱填充有直径2-5mm陶粒作为好氧微生物载体，在好氧生化反应柱的底部，安装有曝气器，调节曝气的风量，进而调节氧生化反应器中的溶解氧，控制生化反应器中的溶解氧浓度为1-2mg/L。废水在此好氧生化反应器中的停留时间为12小时。
经检测，处理后的废水的COD值仍小于100mg/L(具体为60-90mg/L)，几乎没有变化，但废水中的总氮，从原来的250mg/L，降为90mg/L，总氮脱除率达64%，削减了大部分的总氮负荷，如果才有多级串联处理，可以达标排放。
实施例2
某垃圾填埋场的垃圾渗滤液，经前段的物化处理，MBR生化处理，再经芬顿化学氧化处理后，废水的COD值降为60-90mg/L，但废水的总氮仍有80mg/L。在芬顿化学氧化及后续的沉淀过程中，已经将废水的PH值调整为7-8。
在该废水中，投加工业甲醇，控制工业甲醇在废水中的浓度为200mg/L(约增加COD值400mg/L)，混合均匀后，将水进入一个填充有直径2-5MM陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱，通过控制进入厌氧生化反应柱的流量，将废水在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在8小时。
废水经厌氧生化处理后，再进入上流式好氧反应柱，在好氧生化反应柱填充有直径2-5MM陶粒作为好氧微生物载体，在好氧生化反应柱的底部，安装有曝气器，通过调节曝气的风量，调节氧生化反应器中的溶解氧，控制氧生化反应器中的溶解氧浓度在2-3mg/L。废水在此好氧生化反应器中的停留时间为8小时。
经此系统处理，进水中的COD值仍小于100mg/L，具体为60-90mg/L，几乎没有变化，但废水中的总氮，从原来的80mg/L，降为35mg/L，总氮脱除率达56%。本实施例中厌氧生化反应柱和上流式好氧反应柱的结构和工作原理参见实施例1。
实施例3
某垃圾填埋场的垃圾渗滤液，经前段的物化处理，生化处理，再经芬顿化学氧化处理后，废水的COD值降为100mg/L以下，但废水的总氮仍有200mg/L。在芬顿化学氧化及后续的沉淀过程中，已经将废水的pH值调整为7-8。
一级处理：在此废水中，投加工业甲醇400mg/L(约增加COD值800mg/L)，混合均匀后，将水进入一个填充有直径2-5MM陶粒作为厌氧微生物载体的缺氧生化反应柱，通过控制进入厌氧生化反应柱的流量，将废水在厌氧生化反应柱中的停留时间控制在12小时。
废水经厌氧生化处理后，再进入上流式好氧反应柱，在好氧生化反应柱填充有直径2-5MM陶粒作为好氧微生物载体，在好氧生化反应柱的底部，安装有曝气器，通过调节曝气的风量，调节氧生化反应器中的溶解氧，控制氧生化反应器中的溶解氧浓度在1-2mg/L。废水在此好氧生化反应器中的停留时间为12小时。
二级处理：经一级处理的废水中再投加工业甲醇，控制甲醇再该废水中的浓度为200mg/L(约增加COD值400mg/L)，混合均匀后，废水进入缺氧生化反应柱，再进入上流式好氧反应柱进行二级处理。
一级处理后，进水中的COD值仍小于100mg/L，具体为60-90mg/L，几乎没有变化，但废水中的总氮，从原来的200mg/L，降为90mg/L，总氮脱除率达55%;二级处理后，进水中的COD值仍小于100mg/L，几乎没有变化，但废水中的总氮，从原来的90mg/L，降为40mg/L，总氮脱除率达55.5%;两级处理后，总氮脱除率达80%，出水总氮达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)表2标准。本实施例中厌氧生化反应柱和上流式好氧反应柱的结构和工作原理参见实施例1。
