[发明专利]利用双短程组合工艺实现垃圾渗滤液深度脱氮的方法和装置

说明书

利用双短程组合工艺实现垃圾渗滤液深度脱氮的方法和装置，属于高氨氮污水污泥生物处理领域。垃圾渗滤液首先进入短程硝化‑厌氧氨氧化一体化反应器，以短时缺氧(2h)、长时低氧曝气(38h)的模式运行，缺氧段发生反硝化用于去除上周期剩余的亚硝态氮和硝态氮；好氧段发生同步短程硝化和厌氧氨氧化并产生氮气。此反应器出水携带氨氮和硝态氮泵入短程反硝化‑厌氧氨氧化一体化反应器，以厌氧(15h)搅拌方式运行，并在周期初投加剩余污泥发酵液将硝态氮转化为亚硝态氮；利用亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化反应。本发明在进水氨氮为822.2±14.1mg/L的情况下，总氮去除率可达97.6±1.5％，出水总氮为14.0±2.0mg/L，且污泥减量率高达30.8％，适用于高氨氮废水的深度去除。

技术领域

本发明涉及一种短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化两段式组合工艺联合剩余污泥发酵处理垃圾渗滤液的方法和装置，属于高氨氮垃圾渗滤液生物脱氮技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市固体废物的产量也随之不断增加。“垃圾分类”这一举措虽然提高了垃圾的资源和经济价值，但仍无法去除其中的水分。所以经过垃圾填埋处理后，仍然会产生大量对大气、土壤和水源造成危害的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种含有高氨氮的废水，具有水质成分复杂、水量变化大、微生物营养元素比例失调等水质特点，如果不及时地妥当处理，将会对地表水、地下水以及土壤造成严重污染。传统的生物脱氮是通过硝化和反硝化两个阶段完成的，但在硝化阶段，曝气过程会消耗大量的能耗；反硝化阶段，由于垃圾渗滤液可生化性差，则又需要投加外源有机物来维持脱氮过程，这又会大大增加污水处理厂药物的成本。所以，寻求一种高效节能处理垃圾渗滤液的方法迫在眉睫。

厌氧氨氧化反应的发现使我们对于自然界中的氮素循环有了新的认识。它可以将氨氮和亚硝态氮同步转化为氮气和少量的硝态氮。但是，亚硝态氮的持续稳定的供给来源成为了实现污水主流厌氧氨氧化生物处理的一大瓶颈。短程硝化(氨氮→亚硝态氮)和短程反硝化(硝态氮→亚硝态氮)均可以为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮。短程硝化-厌氧氨氧化反应已被运用到垃圾渗滤液领域，但不可避免地仍会产生硝态氮，使得其总氮去除率最高达到89％。短程反硝化-厌氧氨氧化反应可以作为第二处理系统进一步提高总氮去除率。先前关于短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化的研究大都采用三个及以上的反应器，会增加占地面积和运行成本。然而，也有一个反应器中实现短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化的研究。但是，实际污水处理厂大都基于好氧和缺氧两个阶段，在一个反应器中研究短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化的工艺可能并不适用于实际情况。因此，建立起一个基于短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化的两段式工艺十分有必要。

另外，由于垃圾渗滤液中可利用的有机物较少，在处理过程中势必需要投加有机物，这会导致异养菌的大量增长，使得剩余污泥产量巨大，增添了污泥处置费用。但剩余污泥在碱性条件下进行发酵，会产生短链脂肪酸，如：乙酸、丙酸、异丁酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸等。这些短链脂肪酸可以作为有机物，从而代替药品的大量投加，作为短程反硝化反应的碳源。其次，剩余污泥在提供有机物的同时也使得污泥本身减量50-60％。

短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化两段式组合工艺联合剩余污泥发酵处理垃圾渗滤液的方法和装置，属于高氨氮污水污泥生物处理领域。垃圾渗滤液首先进入短程硝化-厌氧氨氧化一体化反应器，以短时缺氧(2h)、长时低氧曝气(38h)的模式运行，缺氧阶段发生反硝化反应用于去除上周期剩余的亚硝态氮和硝态氮；好氧阶段发生同步短程硝化和厌氧氨氧化反应并产生氮气和少量硝态氮。短程硝化-厌氧氨氧化一体化反应器的出水携带氨氮和硝态氮泵入短程反硝化-厌氧氨氧化一体化反应器，以厌氧(15h)搅拌方式运行，并在周期初投加剩余污泥发酵液将硝态氮转化为亚硝态氮；进而利用这部分亚硝态氮和进水中的氨氮进行厌氧氨氧化反应。本发明在进水氨氮为822.2±14.1mg/L的情况下，总氮去除率可达97.6±1.5％，出水总氮为14.0±2.0mg/L，且污泥减量率高达30.8％，适用于高氨氮废水的深度去除。

发明内容