申请日2018.10.29
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号C02F9/14; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统及方法，属于废水处理领域。本发明提供的系统包括反硝化反应器、亚硝化反应器、厌氧氨氧化反应器、浓缩池、氧化池及两个回流系统，本发明设置浓缩池将厌氧氨氧化反应器出水中的不可降解有机物进行截留;再通过氧化池将不可降解有机物氧化为可降解有机物，从而为反硝化过程提供碳源;回流系统不仅为微生物创造适宜的环境，还能实现废水高效低耗处理;使用本发明的系统对晚龄期垃圾渗滤液进行处理，可以避免脱氮过程对外加有机物的大幅依赖，减少有机物需求，降低垃圾渗滤液的脱氮成本。
权利要求书
1.一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统，包括依次连通的反硝化反应器(1)、亚硝化反应器(2)、厌氧氨氧化反应器(3)、浓缩池(4)和氧化池(5);
所述厌氧氨氧化反应器(3)的出水管路和亚硝化反应器(2)之间设置有第一回流系统(6)，用于将厌氧氨氧化反应器出水回流至亚硝化反应器;
所述氧化池(5)的出口和反硝化反应器(1)之间设置有第二回流系统(7)，用于将氧化池出水回流至反硝化反应器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反硝化反应器(1)和厌氧氨氧化反应器(3)独立的设置有间隙表曝系统(8);
所述间隙表曝系统(8)由三相分离器和设置在反硝化反应器(1)或厌氧氨氧化反应器(3)沉淀区中的曝气管组成;所述三相分离器的集气罩管道一端接入沉淀区的曝气管，所述曝气管位于沉淀区水面以下5～10cm;所述曝气管上设置有穿孔管，所述穿孔管的数量和沉淀区面积的比值为4～8个/m2，均匀布置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧化池(5)设置有搅拌装置、加药系统和pH值在线调节系统;所述加药系统用于向所述氧化池(5)中投加高铁酸盐。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括导气管(9)，所述导气管(9)用于将所述亚硝化反应器(2)的曝气区尾气分别与所述与第一回流系统(6)和第二回流系统(7)连通。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓缩池(4)中设置有微滤膜和反渗透膜。
6.一种利用权利要求1～5任意一项所述的系统对晚龄期垃圾渗滤液进行脱氮除碳处理的方法，包括以下步骤：
晚龄期垃圾渗滤液自进水口进入反硝化反应器(1)中进行反硝化处理，反硝化反应器(1)出水依次进入亚硝化反应器(2)和厌氧氨氧化反应器(3)中进行亚硝化处理和厌氧氨氧化处理;
厌氧氨氧化反应器(3)出水部分通过第一回流系统(6)回流至亚硝化反应器，剩余部分进入浓缩池(4)进行浓缩处理;
浓缩池(4)出水进入氧化池(5)中进行氧化处理，将浓缩池(4)出水中的不可降解有机物氧化为可降解有机物;处理过程中，所述氧化池(5)的加药系统向氧化池(5)中投加高铁酸盐;
氧化池(5)出水通过第二回流系统(7)进行回流至反硝化反应器(1)中进行循环处理，处理合格的渗滤液自浓缩池(4)的出水口出水。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反硝化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃;
所述亚硝化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃;溶解氧浓度为0.5～1mg/L;
所述厌氧氨氧化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述浓缩处理为：将浓缩池出水中的不可降解有机物浓度浓缩至1g/L以上。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧化池(5)中高铁酸盐的投加质量和浓缩池出水中的不可降解有机物的质量之比为1～1.5：1;
所述氧化处理的pH值为2～3。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在处理过程中，所述设置在反硝化反应器(1)和厌氧氨氧化反应器(3)中的间隙表曝系统(8)利用系统自身产生的气体作为动力源进行间隙性曝气。
说明书
一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统及方法。
背景技术
随着我国城市生活垃圾量的迅速增加，很多生活垃圾填埋场的填埋容量不断扩大，由此产生的垃圾渗滤液量也在不断增加。依据垃圾填埋的物质组成，填埋时间的不同，垃圾渗滤液的水质和水量也在发生大幅变化。一般而言，早期的垃圾渗滤液是一类含有高浓度氨氮和有机物的废水，其中有机物大部分为可降解有机物，常规的生化处理工艺可对其进行处理。但是随着填埋时间的延长，废水中的有机物逐步以不可降解有机物为主，并且氨氮浓度逐步增高，C/N变小。若采用以有机物作为电子供体进行脱氮的传统硝化反硝化工艺处理此类废水，难降解有机物无法利用，后期需要额外投加大量有机碳源，处理成本较高，且处理效果也不十分稳定。因此选择脱氮效能高，有机物依赖性低的工艺处理老龄期的垃圾渗滤液十分必要。
部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN-Anammox)联合自养生物脱氮工艺无需有机物参与，同时具有高效地脱氮效能，在低C/N比废水的处理过程中受到青睐。因此将其应用于老龄期垃圾渗滤液的脱氮处理，将大幅减少有机物的依赖，也减少二氧化碳的排放。但是，在理想的条件下PN-Anammox工艺的总氮去除率最高也只有89%，主要是因为ANAMMOX过程会产生约进水总氮11%的硝酸盐氮。同时在工程化的过程中，PN段也常常因NOB的增长产生额外的硝酸盐。因此，当将其应用于老龄垃圾渗滤液处理，尤其是高氨氮(NH4+-N>1000mg/L)浓度废水处理时，至少会产生100mg/L的硝酸盐，出水总氮难以达标。
此外，针对垃圾渗滤液中的不可降解有机物，目前一般通过浓缩、干化或者焚烧的方式进行处理，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统及方法。本发明提供的系统针对晚龄期垃圾渗滤液，COD和氮的脱除效率高，且可大幅降低处理过程对外加有机碳源的依赖。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统，包括依次连通的反硝化反应器1、亚硝化反应器2、厌氧氨氧化反应器3、浓缩池4和氧化池5;
所述厌氧氨氧化反应器3的出水管路和亚硝化反应器2之间设置有第一回流系统6，用于将厌氧氨氧化反应器出水回流至亚硝化反应器;
所述氧化池5的出口和反硝化反应器1之间设置有第二回流系统7，用于将氧化池出水回流至反硝化反应器。
优选的，所述反硝化反应器1和厌氧氨氧化反应器3独立的设置有间隙表曝系统8;所述间隙表曝系统(8)由三相分离器和设置在反硝化反应器(1)或厌氧氨氧化反应器(3)沉淀区中的曝气管组成;所述三相分离器的集气罩管道一端接入沉淀区的曝气管，所述曝气管位于沉淀区水面以下5～10cm;所述曝气管上设置有穿孔管，所述穿孔管的数量和沉淀区面积的比值为4～8个/m2，均匀布置。
优选的，所述氧化池5设置有搅拌装置、加药系统和pH值在线调节系统;所述加药系统用于向所述氧化池5中投加高铁酸盐。
优选的，所述系统还包括导气管9，所述导气管9用于将所述亚硝化反应器2的曝气区尾气分别所述与第一回流系统6和第二回流系统7连通。
优选的，所述浓缩池4中设置有微滤膜和反渗透膜。
本发明提供了一种利用上述方案所述的系统对晚龄期垃圾渗滤液进行脱氮除碳处理的方法，包括以下步骤：
晚龄期垃圾渗滤液自进水口进入反硝化反应器1中进行反硝化处理，反硝化反应器1出水依次进入亚硝化反应器2和厌氧氨氧化反应器3中进行亚硝化处理和厌氧氨氧化处理;
厌氧氨氧化反应器3出水部分通过第一回流系统6回流至亚硝化反应器，剩余部分进入浓缩池4进行浓缩处理;
浓缩池4出水进入氧化池5中进行氧化处理，将浓缩池4出水中的不可降解有机物氧化为可降解有机物;处理过程中，所述氧化池5的加药系统向氧化池5中投加高铁酸盐;
氧化池5出水通过第二回流系统7进行回流至反硝化反应器1中进行循环处理，处理合格的渗滤液自浓缩池4的出水口出水。
优选的，所述反硝化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃;
所述亚硝化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃;溶解氧浓度为0.5～1mg/L;
所述厌氧氨氧化处理的pH值为7.5～8.5，温度25～35℃。
优选的，所述浓缩处理为：将浓缩池出水中的不可降解有机物浓度浓缩至1g/L以上。
优选的，所述氧化池5中高铁酸盐的投加质量和浓缩池出水中的不可降解有机物的质量之比为1～1.5：1;
所述氧化处理的pH值为2～3。
优选的，在处理过程中，所述设置在反硝化反应器1和厌氧氨氧化反应器3中的间隙表曝系统8利用系统自身产生的气体作为动力源进行间隙性曝气。
本发明提供了一种晚龄期垃圾渗滤液脱氮除碳处理系统，包括反硝化反应器、亚硝化反应器、厌氧氨氧化反应器、浓缩池、氧化池及两个回流系统，本发明以PN-Anammox(部分亚硝化-厌氧氨氧化)系统为基础，通过设置浓缩池将厌氧氨氧化反应器出水中的不可降解有机物进行截留，使不可降解有机物进行浓缩;再通过氧化池将不可降解有机物氧化为可降解有机物，从而为反硝化过程提供碳源，使垃圾渗滤液中有机物得到充分利用，降低出水的COD浓度，同时解决了不可降解有机物难处理的问题;本发明通过不同工艺的组合和回流系统的设置，避免了脱氮过程对外加有机物的大幅依赖，减少有机物需求，降低垃圾渗滤液的脱氮成本。
进一步的，本发明的两个回流系统采用好氧区曝气的尾气作为动力源，无需额外的动力消耗，本发明的回流系统不仅为微生物创造适宜的环境，还能实现废水高效低耗处理。
进一步的，本发明利用高铁酸盐将不可降解有机物进行氧化，为短程反硝化提供碳源，最终实现总氮和COD的高效去除，使出水水质能够达到排放标准，并且氧化后的产物Fe3+对环境无污染，不仅可以作为垃圾渗滤液中重金属的稳定剂，还可以被高效自养脱氮微生物Anammox微生物利用，刺激其生长。
进一步的，本发明提供的系统中反硝化反应器和厌氧氨氧化反应器中设置有间隙表曝系统，在处理过程中可利用脱氮过程产生的气体作为动力进行间隙性曝气，促使上浮污泥中的固气分离，可以有效防止污泥因上浮而产生流失。
实施例结果表明，使用本发明的系统对晚龄期垃圾渗滤液进行处理，经过72d的运行，系统的COD去除率保持在95%以上，总氮去除率保持在99%以上。
