公布日：2022.11.11
申请日：2022.10.13
分类号：C02F3/28(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，属于垃圾渗滤液降解技术领域，包括如下步骤：（1）垃圾渗滤液经管道收集进入调节池，加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磷酸钙；（2）调节亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器的操作参数，接种污泥及配置降解用水；（3）部分垃圾渗滤液直接进入厌氧氨氧化反应器，另一部分从进入亚硝化反应器，而后经中间箱稀释后进入悬挂有载体的厌氧氨氧化反应器中；（4）经厌氧氨氧化反应器处理后由出水口排出。本工艺悬挂生物亲和性的载体，为反应器中微生物提供了便利，使它们能够附着载体生长，改善了反应器内的生物量，通过调节反应器内温度、PH和水力停留时间的参数，改善氨氮、亚硝氮和COD去除率。
权利要求书
1.一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）垃圾渗滤液经管道收集进入调节池，加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磷酸钙，控制调节池pH为8-9，控温，机械搅拌均匀；（2）调节亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器的操作参数，接种污泥及配置降解用水；（3）经步骤（2）处理后，经调节池处理的部分垃圾渗滤液直接进入厌氧氨氧化反应器，另一部分垃圾渗滤液进入亚硝化反应器，经过反应区、沉淀区后由出水口排出，进入中间箱，在中间箱中稀释后通过中间泵进入厌氧氨氧化反应器中；（4）厌氧氨氧化反应器中的垃圾渗滤液经污泥床及填料床反应区，再经三相分离器将反应过程中产生的气体分离后，进入沉淀区，最后从沉淀区的出水口排出;其中，厌氧氨氧化反应器中悬挂有载体，所述载体由以下方法制得：1）将聚丙烯腈基炭纤维于乙醇中浸泡，浸泡完成后用蒸馏水洗涤、烘干，再浸入浓硫酸溶液中进行液相氧化，水浴加热后用蒸馏水洗涤至聚丙烯腈基炭纤维的pH=7，控温113-126℃烘干3-4h，得到初反应纤维；2）将步骤1）制得的初反应纤维浸入环氧氯丙烷溶液中，依次加入马来酸酐、聚丙烯酰胺、硬脂酸钙和浓盐酸，水浴加热，用无水乙醇洗涤、烘干，烘干后进行剪裁，得到载体；步骤1）中所述乙醇的浸泡温度为20-23℃，浸泡时间为20-22h，烘干的温度及时间分别为113-126℃、3-4h，水浴加热的温度及时间分别为60-73℃、2-3h；步骤2）中所述水浴加热的温度及时间分别为52-58℃、4.5-5h，中所述烘干的温度为113-126℃，烘干时间为3-4h；所述初反应纤维、马来酸酐、浓盐酸、聚丙烯酰胺和硬脂酸钙的重量份比为12.4-22.6:4.65-6.83:2.47-4.22:2.55-3.08:2.05-3.28。
2.根据权利要求1所述的一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于，步骤（1）中所述聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磷酸钙质量配比为7.8-12.5:1.6-2.9:3.2-6.7，搅拌温度为55-65℃。
3.根据权利要求1所述的一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述亚硝化反应器内操作参数为：pH=8.4-8.9、控温20-23℃、进水氨氮浓度为330-425mg/L、水力停留时间为38-53h，所述厌氧氨氧化反应器内操作参数为：pH=7.5-7.8、控温28-34℃、进水氨氮浓度为435-516mg/L、水力停留时间为32-49h。
4.根据权利要求1所述的一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于，所述亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器的降解用水均采用人工配水，第一阶段每升人工配水包括如下重量份原料：0.46-0.87重量份硫酸铵、0.76-1.45重量份氯化铵、0.39-0.98重量份亚硝酸钠、2.87-3.76重量份碳酸氢钠、1.04-2.91重量份氯化钠、0.26-0.57重量份磷酸二氢钾、0.16-0.34重量份七水硫酸镁、0.57-0.72重量份七水硫酸锌、0.24-0.31重量份二水氯化钙和1.0-1.2重量份微量元素；第二阶段人工配水为第一阶段人工配水和步骤（1）中调节池处理后的渗滤液以质量配比为1:2混合所得的混合液。
5.根据权利要求4所述的一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，其特征在于，所述微量元素包括亚铁离子、铜离子、锰离子、钴离子、镍离子和锌离子。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，本工艺悬挂生物亲和性的载体，为反应器中微生物提供了便利，使它们能够附着载体生长，改善了反应器内的生物量，通过调节反应器内温度、pH和水力停留时间的参数，改善氨氮、亚硝氮和COD去除率。
本发明要解决的技术问题：提升厌氧氨氧化反应器内微生物活性和数量，进而提高垃圾渗滤液中氨氮、亚硝氮和COD去除率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种降解垃圾渗滤液的厌氧氨氧化处理工艺，包括如下步骤：
（1）垃圾渗滤液经管道收集进入调节池，加入聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磷酸钙，控制调节池pH为8-9，控温，机械搅拌均匀；
（2）调节亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器的操作参数，接种污泥及配置降解用水；
（3）经步骤（2）处理后，经调节池处理的部分垃圾渗滤液直接进入厌氧氨氧化反应器，另一部分垃圾渗滤液进入亚硝化反应器，经过反应区、沉淀区后由出水口排出，进入中间箱，在中间箱中稀释后通过中间泵进入悬挂有载体的厌氧氨氧化反应器中；
（4）厌氧氨氧化反应器中的垃圾渗滤液经污泥床及填料床反应区，再经三相分离器将反应过程中产生的气体分离后，进入沉淀区，最后从沉淀区的出水口排出。
进一步地，步骤（1）中所述聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磷酸钙质量配比为7.8-12.5:1.6-2.9:3.2-6.7，搅拌温度为55-65℃，投加聚丙烯酰胺能使动电位降低、减少液体间的磨擦阻力，改善聚合氯化铝絮体结构，进而增强聚合氯化铝的混凝效果。
进一步地，步骤（2）中所述亚硝化反应器接种的污泥为本公司1号河底经筛分、静置的污泥，其污泥性状为MLSS：49.73g/L、VSS/SS：0.34%；所述厌氧氨氧化反应器接种的污泥为本公司2号河底经曝气2夜的污泥，其污泥性状为MLSS：7.8g/L、VSS/SS：58.98%。
进一步地，步骤（2）中所述亚硝化反应器内操作参数为：pH=8.4-8.9、控温20-23℃、进水氨氮浓度为330-425mg/L、水力停留时间为38-53h，所述厌氧氨氧化反应器内操作参数为：pH=7.5-7.8、控温28-34℃、进水氨氮浓度为435-516mg/L、水力停留时间为32-49h，合适的温度将避免反应器内的微生物难以激活，导致活性低、反应系统运行效率缓慢的现象，同时规避了生物颗粒粘结在一起造成生物颗粒与污水的有效接触面积急剧减少的可能性。
进一步地，所述亚硝化反应器和厌氧氨氧化反应器的降解用水均采用人工配水，第一阶段每升人工配水包括如下重量份原料：0.46-0.87重量份硫酸铵、0.76-1.45重量份氯化铵、0.39-0.98重量份亚硝酸钠、2.87-3.76重量份碳酸氢钠、1.04-2.91重量份氯化钠、0.26-0.57重量份磷酸二氢钾、0.16-0.34重量份七水硫酸镁、0.57-0.72重量份七水硫酸锌、0.24-0.31重量份二水氯化钙和1.0-1.2重量份微量元素；第二阶段人工配水为第一阶段人工配水和步骤（1）中调节池处理后的渗滤液以质量配比为1:2混合所得的混合液。
进一步地，所述微量元素包括亚铁离子、铜离子、锰离子、钴离子、镍离子和锌离子。
进一步地，步骤（3）中所述载体由以下方法制得：
1）将聚丙烯腈基炭纤维于乙醇中浸泡，浸泡完成后用蒸馏水洗涤、烘干，再浸入浓硫酸溶液中进行液相氧化，水浴加热后用蒸馏水洗涤至聚丙烯腈基炭纤维的pH=7，控温113-126℃烘干3-4h，得到初反应纤维。
2）将步骤1）制得的初反应纤维浸入环氧氯丙烷溶液中，依次加入马来酸酐、聚丙烯酰胺、硬脂酸钙和浓盐酸，水浴加热，用无水乙醇洗涤、烘干，烘干后进行剪裁，得到载体。
进一步地，步骤1）中所述聚丙烯腈基炭纤维为17.76-32.08重量份，所述乙醇和浓硫酸溶液体积量为刚好没过聚丙烯腈基炭纤维，乙醇的浸泡温度为20-23℃，浸泡时间为20-22h，烘干的温度及时间分别为113-126℃、3-4h，水浴加热的温度及时间分别为60-73℃、2-3h，乙醇具有较大的粘性以及较低的表面张力，有利于分子间形成较大的团聚结构，便于后续制得的载体表面附着大量微生物，配合浓硫酸液相氧化法增加炭纤维表面极性含氧官能团，降低接触角，提高炭纤维表面亲水性。
进一步地，步骤2）中所述初反应纤维、环氧氯丙烷溶液、马来酸酐、浓盐酸、聚丙烯酰胺和硬脂酸钙的重量份比为12.4-22.6:6.37-9.53:4.65-6.83:2.47-4.22:2.55-3.08:2.05-3.28，通过马来酸酐接枝聚丙烯腈基炭纤维，修复了之前浓硫酸液相氧化导致的部分炭纤维表面缺陷的现象，减少了炭纤维边缘毛糙度及对微生物的损害，提高炭纤维载体的微生物亲和性，有助于增强载体对微生物的附着能力，加入交联剂环氧氯丙烷，使聚丙烯腈基炭纤维分子与其他溶剂分子之间形成网状结构，使聚丙烯腈基炭纤维耐受性更佳，能在更宽的酸碱条件下应用。
进一步地，步骤2）中所述水浴加热的温度及时间分别为52-58℃、4.5-5h，所述烘干的温度为113-126℃，烘干时间为3-4h，所述剪裁尺寸为20cm×35cm×2cm。
本发明的有益效果：
（1）本工艺悬挂载体，为反应器中厌氧氨氧化菌等微生物提供了便利，使它们能够附着载体生长，改善了反应器内的生物量，有助于提高氨氮去除率，制备的载体具有优异的亲水性和生物亲和性。采用小直径纤维状材料聚丙烯腈基炭纤维，可使微生物在短时间内大量粘附在其表面，相对于其他生物膜载体而言优势明显，且耐微生物分解与耐腐蚀能力强，对其他溶剂要求低，配合浓硫酸液相氧化法增加炭纤维表面极性含氧官能团，降低接触角，提高炭纤维表面亲水性；通过马来酸酐接枝聚丙烯腈基炭纤维，因接枝反应的进行，使之前浓硫酸液相氧化导致的部分炭纤维表面缺陷被修复，聚丙烯腈基炭纤维表面粗糙度降低，减少了炭纤维边缘毛糙度及对微生物的损害，大大提高炭纤维载体的微生物亲和性，有助于增强载体对微生物的附着能力；加入交联剂环氧氯丙烷，使聚丙烯腈基炭纤维分子与其他溶剂分子之间形成网状结构，改善其溶胀性能、提高稳定性，使聚丙烯腈基炭纤维耐受性更佳，能在更宽的酸碱条件下应用。
（2）通过调节亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器内温度、pH和水力停留时间的参数，改善氨氮、亚硝氮和COD去除率。当温度过低时，反应器内的微生物难以激活，导致活性低、反应系统运行效率缓慢，温度过高时，反应器中出现生物颗粒粘结在一起的现象，随着反应器中产生的气体的推动下沿反应器上升至顶部，造成生物颗粒与污水的有效接触面积急剧减少，导致COD、氨氮和亚硝氮去除率的降低，因此本工艺将温度控制在特定范围内，使氨氮、亚硝氮和COD去除率有显著提高。
（3）pH值的变化将直接影响反应器内的微生物的生存与活动，若长期处于高pH环境下，微生物活性会受到抑制，进而使系统脱氮性能降低，而较小的水力停留时间会加大反应器内上升流速，减小厌氧氨氧化污泥对微生物的接触时间，进而影响氨氮和亚硝氮的去除率，因此本工艺控制的pH和水力停留时间参数范围均能使生物反应能保持较高的活性，有助于氨氮和亚硝氮的去除。
（发明人：姜元臻;郭训文;饶力;何智聪;黄永秋;顾晓扬;汪晓军;简磊）
