申请日2017.12.22
公开(公告)日2018.06.15
IPC分类号C04B35/14; C04B38/02; C02F9/14; C02F103/06
摘要
本发明公开了一种基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，制备具有光催化能力的生物多孔陶瓷微球，将其放置于生化池内，然后采用短程硝化反硝化工艺结合光催化技术，达到对COD、氨氮的高效降解，并去除色度对水质的影响。本发明制得的生物多孔陶瓷微球的孔隙率可控，其具有光催化降解废水中的污染物的能力，提升了对垃圾渗滤液的高浓度氨氮的降解效果以及COD的脱除效率，使得出水效果更好，节省了时间和能耗，有较大的发展前景。
权利要求书
1.一种基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，制备具有光催化能力的生物多孔陶瓷微球，将其放置于生化池内，然后采用短程硝化反硝化工艺结合光催化技术，达到对COD、氨氮的高效降解，并去除色度对水质的影响。
2.如权利要求1所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述生物多孔陶瓷微球的直径为3～5mm，孔隙率为50～90%。
3.如权利要求1所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述生物多孔陶瓷微球的原材料包括以质量百分比计的二氧化硅35～40%、氧化铝20～25%、硅酸钙10～15%、氧化铁0.2～1%、氧化镧0.2～1%、二氧化钛0.5～1.5%、去离子水10～20%、发泡剂6～10%。
4.如权利要求3所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠。
5.如权利要求1-4任意一项所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述生物多孔陶瓷微球的制备方法为：将二氧化硅、氧化铝、硅酸钙、碳酸氢钠、氧化铁、氧化镧、二氧化钛、去离子水进行混合，搅拌后加入发泡剂，再放入马弗炉中烧结，通过挤压成型，产物为不规则颗粒状球体。
6.如权利要求5所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述搅拌的速度为100rpm，搅拌时间为12h。
7.如权利要求5所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述烧结温度为1200℃，烧结时间为6h。
8.如权利要求1所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述短程硝化反硝化工艺的硝化过程控制在反硝化阶段，依次包括A/O工艺、MBR工艺。
9.如权利要求8所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述A/O工艺中短程硝化工艺的具体参数为：温度为25～30℃，pH值为7～7.5，DO为0.5～2mg/L，水力停留时间为67.2h，初始投加的活性污泥的量为1200～1500mg/L;短程反硝化工艺的具体参数为：温度为20～25℃，pH值为7.5～8，DO为0.3～0.6mg/L，水力停留时间为48h，初始投加的活性污泥的量为1000～1200mg/L;所述MBR工艺的具体参数为：温度为20～25℃，DO为6～8mg/L，水力停留时间为64.8h。
10.如权利要求1所述的基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，所述光催化技术采用紫外光照射，其具体参数为：温度为20～25℃，pH值为7.5～8，水力停留时间为5h，照射时间为1～2h。
说明书
基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液短程脱氮除碳工艺
技术领域
本发明涉及一种基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，属于垃圾渗滤液处理技术领域。
背景技术
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。
现阶段垃圾渗滤液主要的处理工艺是预处理+传统A/O+超滤，出水至污水处理厂，或者再加RO，进一步净化水质，通过微生物的硝化与反硝化作用去除垃圾渗滤液中的氨氮，同时该过程会消耗废水中的碳源，活性污泥也会对废水中的碳源进行降解，使得垃圾渗滤液的COD得到去除，但在反硝化阶段，需要较多的碳源，若原水中的碳源不足，则需要额外添加，同时硝化阶段需要充足的溶解氧，加大了能耗。后续的超滤膜过滤可以使出水澄清，并在一定程度上去除一小部分的污染物，使水质进一步净化。
但是现有技术存在的以下不足，首先，由于微生物之间存在竞争关系，而硝化细菌与反硝化细菌的菌种较小，难以在水中长时间的停留，会随着剩余污泥一起排出，使得细菌流失严重，导致对氨氮的降解效果不理想;其次，垃圾渗滤液的氨氮浓度非常高，对游离的硝化细菌、亚硝化细菌会产生相当高的负荷，导致处理效果的下降;再次，传统A/O硝化反硝化工艺的水力停留时间较长，处理效率不高，同时在硝化阶段对溶解氧有较大的需求量，在反硝化阶段，对有机碳源的需求量较高，部分情况需要额外投加碳源，能耗较大;同时，整套反应过程会产生比较多的剩余污泥，最终出水的色度依然较高，颜色一般呈现较深的褐色。
发明内容
本发明所要解决的问题：是现有技术对垃圾渗滤液中氨氮浓度较高，降解效果不佳且影响处理效果的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于生物多孔陶瓷微球的垃圾渗滤液脱氮除碳工艺，其特征在于，制备具有光催化能力的生物多孔陶瓷微球，将其放置于生化池内，然后采用短程硝化反硝化工艺结合光催化技术，达到对COD、氨氮的高效降解，并去除色度对水质的影响。
优选地，所述生物多孔陶瓷微球的直径为3～5mm，孔隙率为50～90%。
优选地，所述生物多孔陶瓷微球的原材料包括以质量百分比计的二氧化硅35～40%、氧化铝20～25%、硅酸钙10～15%、氧化铁0.2～1%、氧化镧0.2～1%、二氧化钛0.5～1.5%、去离子水10～20%、发泡剂6～10%。
更优选地，所述发泡剂为碳酸氢钠。
优选地，所述生物多孔陶瓷微球的制备方法为：将二氧化硅、氧化铝、硅酸钙、碳酸氢钠、氧化铁、氧化镧、二氧化钛、去离子水进行混合，搅拌后加入发泡剂，再放入马弗炉中烧结，通过挤压成型，产物为不规则颗粒状球体。
更优选地，所述搅拌的速度为100rpm，搅拌时间为12h。
更优选地，所述烧结温度为1200℃，烧结时间为6h。
优选地，所述短程硝化反硝化工艺的硝化过程控制在反硝化阶段，依次包括A/O工艺、MBR工艺。
优选地，所述A/O工艺中短程硝化工艺的具体参数为：温度为25～30℃，pH值为7～7.5，DO为0.5～2mg/L，水力停留时间为67.2h，初始投加的活性污泥的量为1200～1500mg/L;短程反硝化工艺的具体参数为：温度为20～25℃，pH值为7.5～8，DO为0.3～0.6mg/L，水力停留时间为48h，初始投加的活性污泥的量为1000～1200mg/L;所述MBR工艺的具体参数为：温度为20～25℃，DO为6～8mg/L，水力停留时间为64.8h。
优选地，所述光催化技术采用紫外光照射，其具体参数为：温度为20～25℃，pH值为7.5～8，水力停留时间为5h，照射时间为1～2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明制得的生物多孔陶瓷微球的孔隙率可控。通过调整发泡剂的添加量可以控制所需要的孔隙率，可以使得制备得到生物多孔陶瓷微球可以满足固定各种目标菌种的要求，从而提升了应用的范围。
2、本发明制得的生物多孔陶瓷微球具有光催化降解废水中的污染物的能力。在制备的过程中，添加了二氧化钛、通过氧化铁与氧化镧的改性，提升了光催化的性能，使本发明专利所制得的生物多孔陶瓷微球在紫外-可见光的范围内都具有较高的光催化能力。
3、本发明的工艺参数确定了一系列对于垃圾渗滤液的短程硝化反硝化的相对适宜的参数范围，为短程硝化反硝化处理废水的实验提供了参考。与传统生物硝化反硝化脱氮相比，短程硝化反硝化可以节省消化阶段的约25%需氧量，在反硝化阶段可以节省约40%的有机碳源，大大降低了运行成本;同时NO2-N的反硝化速率比NO3-N高约63%，有较高的应用价值。
4、本发明的工艺参数提升了对垃圾渗滤液的高浓度氨氮的降解效果，使得出水效果更好，有较大的发展前景。
