CN102328995A - 垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法和装置，通过对接种污泥短暂的培养驯化，实现对高氨氮的中老龄垃圾渗滤液的短程硝化，调控反应器的运行参数可以得到不同亚硝酸氮浓度的出水。该短程硝化技术效率高，操作简单，容易实现自动控制，高效低耗，且能够较好地适应水质水量的变化，易于与其他工艺组合，为后续反硝化和厌氧氨氧化提供进水。

Description

垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法和装置
技术领域
本发明涉及垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液生物脱氮的短程处理技术，具体为一种垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法和装置，属于环境保护技术领域。
背景技术
随着经济的发展、人民生活水平的提高及城市化进程的加快，我国城市生活垃圾的产量与日俱增。据统计，我国城镇垃圾人均日产量为1.2-1.4kg，全国城镇垃圾年产量已达到3亿多吨，并且以每年8％-10％的速度递增，接近工业发达国家水平。
垃圾填埋处理仍然是我国目前采用最普遍的处理方法，但垃圾填埋产生的渗滤液对地下水及周边环境污染严重。新颁布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)不仅对垃圾渗滤液的COD、BOD5、氨氮、悬浮物和大肠杆菌等进行了更严格的控制，也明确了总氮、总磷及重金属的排放指标，渗滤液脱氮技术的研发意义重大。
垃圾渗滤液，尤其是中老龄垃圾渗滤液普遍具有较高的氨氮浓度，低碳/氮比值，常规生物脱氮的方法都存在碳源缺乏导致处理效率低下的问题。近些年来，随着新型的生物脱氮工艺如厌氧氨氧化、短程硝化反硝化，同步硝化反硝化等出现，给中老龄垃圾渗滤液的脱氮处理提供了可选择技术，相对于传统的生物硝化反硝化，这些新技术不仅可以节约碳源，甚至不需要另外的碳源投加，可以达到很好的总氮去除效果。但这些新工艺或技术对于进水有一定预处理要求，即要求进水中的氨氮和亚氮有一定的比例，或部分氨氮转化停留在亚硝酸氮阶段，尽量不产生或少产生硝酸盐氮。因为中老年渗滤液的氨氮浓度较高，对亚硝化作用会有抑制，如何减少高氨氮浓度的抑制，加速短程硝化的进程，产生符合新型生物脱氮要求的水质是一项重要的技术。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种中老龄垃圾渗滤液短程硝化的处理方法和装置，高效低耗实现短程硝化，为后续脱氮工艺的实现提供技术支撑。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化的方法，包括如下步骤：
(1)向反应器内的中老龄垃圾渗滤液接种垃圾填埋场的填埋污泥，每升垃圾渗滤液接种2～4g污泥，搅拌或曝气，控制渗滤液污泥混合液温度在26～30℃，溶解氧在0.2～1.0mg/L，监测渗滤液污泥混合液中氨氮、亚硝氮和硝氮的浓度，待氨氮去除率达到90％以上，停止搅拌、曝气，静置30～60min后将上清液排出，所述垃圾填埋场的填埋污泥中含有氨氧化细菌和硝化细菌，每克污泥中两种细菌数量均在105～106个。
(2)保留反应器内的污泥，更换渗滤液，在与步骤(1)相同的条件下重复3～5个周期至反应器内氨氮转化率达到45％以上，得到培养与驯化好的污泥；
(3)向反应器内加入渗滤液，控制其中溶解氧在0.2-1.0mg/L的范围，进行渗滤液的短程硝化反应。
通过控制反应时间可以得到所需的不同亚硝酸氮浓度或亚硝氮/氨氮的比值的出水，若反应时间足够长，可以实现亚硝氮累积率在99％以上。
若步骤(3)中控制溶解氧在0.2-0.5mg/L的范围内，可提高短程硝化的速率，因为降低溶解氧对氨氧化影响不大，但对亚硝酸氧化有明显阻碍。
本发明还提供一种上述方法使用的装置，包括圆柱体形反应器和自动进水装置，所述自动进水装置包括水泵和水管，水管两端分别接储水池和反应器，水泵通过水管将储水池内的中老龄垃圾渗滤液输至反应器中，水管上设有控制水流大小和开关的阀门；所述反应器内部设有通过电机驱动的搅拌装置，反应器外部设有出水口，与出水口连接的管道上设置有阀门，反应器底部设有曝气装置，可根据实际需要调节曝气量的大小；反应器内部设有溶解氧探头，与设置在外部的溶解氧主机连接，实时监控反应器中溶解氧的含量。
所述搅拌装置到反应器底部的距离为反应器高度的1/4-1/5。
所述出水口到反应器底部的距离为反应器高度的1/4-1/5。
反应器的容积由进水量确定，反应器的高：直径为3∶1～5∶1。
本发明的原理在于：氨态氮转化成硝态氮，需要氨氧化细菌和硝化细菌两种细菌共同完成，根据氨氧化细菌对温度的敏感性高于硝化细菌以及在低溶解氧时氨氧化细菌对溶解氧的亲和性大于硝化细菌的特点，选择适宜的条件，淘汰硝化细菌，使氨氧化细菌成为优势菌种，将氨氮转化成为亚硝氮并积累。
本发明中，氨氧化细菌对高氨氮具有很好的耐受性，可耐受进水中氨氮的浓度可达3000mg/L，抗冲击负荷，反应可在十几个小时的较短时间内完成，出水水质满足后续脱氮工艺的要求。而且本发明的装置结构简单，操作简单易行，易于实现自动化管理，排泥少，运行费用低，具有高效低能等特点，通过与其他装置或者工艺如厌氧氨氧化技术组合，实现低碳或无碳低耗脱氮。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图中：1：存储池；2：水泵；301、302、303：阀门；4：溶解氧探头；5：桨板搅拌器；6：曝气装置；7：电机；8：溶解氧主机；9：风机；10：反应器；11：水管；12：出水口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术要点。
如图1所示，本发明的中老龄垃圾渗滤液短程硝化装置，包括采用混凝土或者钢结构建造的圆柱体形反应器10和自动进水装置，处理水量为5L，反应器直径为15厘米，高度为50厘米。自动进水装置包括水泵2和水管11，水泵2通过水管11将储水池1内的中老龄垃圾渗滤液输至反应器10中，水管11上设有控制水流大小和开关的阀门301；反应器10内部的中下部设有通过电机7驱动的桨板搅拌器5，可以实现连续自动搅拌，搅拌速度可调节，反应器10外部的中下部设置有出水口12，与出水口12连接的管道上设置有阀门303，反应器10内部的液体可从出水口12放出，反应器10底部设有曝气装置6，曝气装置6通过管道连接风机9，管道上设有阀门302，曝气装置6为上有直径3mm左右小孔的空气管，主要是补充当搅拌充氧不足时补充氧气的供给，可根据实际需要调节曝气量的大小；反应器10内部设有溶解氧在线监测仪，溶解氧探头4与溶解氧仪主机8通过传感器连接，可实时监控反应器中溶解氧的大小。
以下给出一个使用上述装置进行垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化处理的具体实施例：
(1)通过水泵2将储水池1中的中老龄垃圾渗滤液加入反应器10中，每升垃圾渗滤液接种取自垃圾填埋场的含有氨氧化细菌和硝化细菌的填埋污泥2-4g，每克污泥中两种细菌的数量均在105～106个。启动电机7驱动桨板搅拌器5搅拌渗滤液和污泥的混合液，使混合液中溶解氧在0.2～1.0mg/L，在搅拌充氧不足时启动曝气装置6调节曝气量，控制反应器温度保持在28±2℃，隔12h监测一次渗滤液污泥混合液中氨氮、亚硝氮和硝氮的浓度，待氨氮去除率达到90％以上，停止搅拌、曝气，静置30min后将上清液从出水口12排出；
(2)保留反应器内的污泥，更换渗滤液，在与步骤(1)相同的条件下重复3～5个周期至反应器内氨氮转化率达到45％以上，得到培养与驯化好的污泥；
(3)向反应器内加入中老龄垃圾渗滤液，控制其中溶解氧在0.2～0.5mg/L的范围，控制反应时间为17小时，最终出水中亚硝氮/氨氮的摩尔比为1.32，污泥负荷为1.5kgNH4 +-N/kgMLSS·d。
本发明通过氨氧化细菌和硝化细菌的生理生化特性，在特定温度下与溶解氧的亲和性不同，通过低溶解氧条件使硝化细菌的生长受到抑制而淘汰，从而在短暂的驯化周期后，通过调整运行参数，可以有效的处理高负荷渗滤液，快速地实现短程硝化，为高氨氮中老龄垃圾渗滤液的处理提供一种高效低耗的预处理，为其他工艺的顺利运行提供了有力的支撑。该技术不会产生二次污染，排放污泥量极少，抗冲击负荷。作为中老龄垃圾渗滤液的前处理技术，与其他工艺形成组合技术，对于中老龄垃圾渗滤液的达标处理和高效低耗运行具有实际的应用价值。
上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向反应器内的中老龄垃圾渗滤液接种垃圾填埋场的填埋污泥，每升垃圾渗滤液接种2～4g污泥，搅拌或曝气，控制渗滤液污泥混合液温度在26～30℃，溶解氧在0.2～1.0mg/L，监测渗滤液污泥混合液中氨氮、亚硝氮和硝氮的浓度，待氨氮去除率达到90％以上，停止搅拌、曝气，静置30～60min后将上清液排出，所述垃圾填埋场的填埋污泥中含有氨氧化细菌和硝化细菌，每克污泥中两种细菌数量均在105～106个。
(2)保留反应器内的污泥，更换渗滤液，在与步骤(1)相同的条件下重复3～5个周期至反应器内氨氮转化率达到45％以上，得到培养与驯化好的污泥；
(3)向反应器内加入渗滤液，控制其中溶解氧在0.2-1.0mg/L的范围，进行渗滤液的短程硝化反应。
2.权利要求1所述的垃圾填埋场中老龄垃圾渗滤液短程硝化方法，其特征在于，步骤(3)中控制溶解氧在0.2-0.5mg/L的范围内。
3.权利要求1所述的方法使用的装置，包括圆柱体形反应器(10)和自动进水装置，其特征在于，所述自动进水装置包括水泵(2)和水管(11)，水管两端分别接储水池(1)和反应器(10)；所述反应器内部设有通过电机(7)驱动的搅拌装置(5)；反应器外部设有出水口(12)；所述反应器底部设有曝气装置(6)；反应器内部设有溶解氧探头(4)，与设置在外部的溶解氧主机(8)连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述搅拌装置到反应器底部的距离为反应器高度的1/4-1/5。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述出水口到反应器底部的距离为反应器高度的1/4-1/5。
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