[发明专利]SBR短程硝化-SBBR厌氧氨氧化组合垃圾渗滤液生物脱氮装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于污水生物脱氮技术领域，适用于处理晚期垃圾渗滤液等氨氮浓度高而C/N低的废水。具体有以下技术特点：(1)通过回流适量SBBR_ANAMMOX出水至SBR_SBNR中，利用渗滤液中的有机碳源进行反硝化反应，在去除厌氧氨氧化反应器残留硝氮的同时去除了原水中的COD，同时还为硝化反应提供一定碱度；(2)通过动态控制来实现垃圾渗滤液短程硝化反应；(3)通过生物膜系统实现厌氧氨氧化-反硝化同步反应，在脱氮的同时去除COD。

背景技术

近年来，随着我国城市发展加快，城市生活垃圾产量也不断增加，卫生填埋法成了主要的垃圾处理和处置方法。卫生填埋会产生填埋气和渗滤液，其中渗滤液因水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、营养元素比例失调等水质特点，使现有的垃圾渗滤液的处理方法效率低且成本高。因此，需要提出更加经济有效的脱氮装置和方法。

传统的生物脱氮工艺主要是由有机氮氨化、硝化和反硝化来实现的。在硝化阶段，NH₄⁺-N先在氨氧化菌(AOB)作用下转化为NO₂^--N，然后在亚硝氧化菌(NOB)的作用下转化为NO₃^--N，此阶段要消耗大量氧气；在反硝化阶段，反硝化菌以NO₃^--N为电子受体，有机物作为电子供体，将硝氮转化为氮气完成生物脱氮，此阶段需要消耗大量有机物。

对于高氨氮、低碳氮比(C/N比仅在1左右)的晚期垃圾渗滤液而言，因其有机碳源严重不足，使得传统生物脱氮效率只能达到10%左右，处理能耗大。近年来，为了提高垃圾渗滤液的脱氮效率，很多新的生物脱氮技术应运而生，其中，短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺成了研究热点之一。短程硝化技术，是将生物硝化过程控制在氨氧化阶段，使NH₄⁺-N在转化为NO₂^--N后不再转变为NO₃^--N；厌氧氨氧化技术是将NH₄⁺-N和NO₂^--N直接转化为氮气的生物反应技术。而短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺则结合了两种技术的优点，相对于传统工艺来说，大大减少了耗氧量、不需要投加外碳源、剩余污泥产量少且提高了脱氮效率。为维持短程硝化，必须降低亚硝酸盐氧化速率，提高氨氧化速率，其影响因素包括：pH、溶解氧、温度、污泥停留时间、游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)，其中FA是重要的影响因素。FA对硝化反应速率的影响是通过AOB和NOB的选择性抑制实现的。已有研究表明，FA对NOB的抑制浓度为0.1~1.0 mg·L^-1，对AOB的抑制浓度为10~150 mg·L^-1。而因垃圾渗滤液氨氮浓度很高，从而使得通过控制FA浓度实现短程硝化的可行性很高，但短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺在处理垃圾渗滤液时仍有很多技术难点：(1)短程硝化结束时间难以控制，过曝气不但浪费能源，还会破坏短程效果；(2)厌氧氨氧化菌倍增时间长(11~14天)，细胞产率低，导致厌氧氨氧化工艺启动时间长，且对环境条件敏感，难以稳定运行；(3)厌氧氨氧化反应所需NH₄⁺-N与NO₂^--N比例为1:1.32，通常有两种方法实现：一是半短程，即在短程硝化反应进行到NH₄⁺-N/NO₂^--N比为1:1.32时，停止曝气搅拌，但由于垃圾渗滤液水质波动较大，半短程极难控制；二是全短程，即使反应器中的NH₄⁺-N完全硝化成为NO₂^--N，再与渗滤液原液混合，使混合液中NH₄⁺-N/NO₂^--N比例为1:1.32，但由于垃圾渗滤液往往碱度不够，使得渗滤液中的NH₄⁺-N难以完全短程硝化为NO₂^--N。（4）厌氧氨氧化反应会产生一定量的硝态氮，从而导致出水总氮相对较高。