CN102515440B

CN102515440B - 对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置及方法

Info

Publication number: CN102515440B
Application number: CN 201110440036
Authority: CN
Inventors: 王淑莹; 王凯; 彭永臻; 朱如龙
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN102515440A

Abstract

本发明提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置及方法，该装置由多个SBR反应器、进水调节池与辅助调节池构成，在SBR反应器中设有搅拌机构，进水调节池与第一SBR反应器相连通，辅助调节池与相邻的两个SBR反应器相连通，多个SBR反应器通过污泥管相连通。应用上述装置的方法分为：原水在第一SBR反应器中进行反硝化、硝化反应与沉淀，其出水与原水混合后在第二SBR反应器中进行反硝化与沉淀，反应结束后，将第一SBR反应器和第二SBR反应器中的污泥注入第三SBR反应器中，第二SBR反应器的出水在第三SBR反应器中进行硝化、反硝化与沉淀，排水结束后其内部污泥回流。本发明在不添加任何有机碳源的条件下，实现利用原水中的有机碳源对垃圾渗滤液进行深度脱氮的目的。

Description

对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置及方法

技术领域

本发明涉及污水生物处理领域，尤其是一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置及方法。

背景技术

随着我国城市生活垃圾产量的不断增加，由于垃圾卫生填埋所产生的垃圾渗滤液的数量与日俱增，已经对我国的水环境造成了严重的威胁，如何经济高效的处理垃圾渗滤液，一直是我国水处理工作者研究的难点和热点。垃圾渗滤液对水体危害巨大的一个重要因素是渗滤液中含有大量高氨氮，因此，如何实现真正意义上的脱氮是解决渗滤液对环境的危害问题的关键。

SBR反应器由于其反应器构造简单，反应推动力大，耐冲击负荷，操作灵活多变，为间歇运行等特点，特别适用于垃圾渗滤液等产量相对较小却水质特殊的工业废水。但传统的SBR进水-曝气-静沉-排水-闲置的操作模式只是将氮素的形态进行了转变，并没有实现真正意义上的脱氮。有些研究者在曝气阶段后加入搅拌阶段进行脱氮，但由于曝气阶段消耗了系统中绝大多数的有机碳源，需要外加碳源提供反硝化电子供体，不仅浪费了原水中的有机碳源，还增加了处理成本。此外，由于绝大多数有机物被异养菌利用造成其大量生长，不仅缩短了泥龄，增加了污泥处理的费用，还不利于硝化细菌的保持和富集。

发明内容

针对上述技术的不足之处，本发明提供一种可解决垃圾渗滤液处理难、脱氮难的问题，还可以提高原水中碳源的利用率并达到深度脱氮的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，包括多个SBR反应器、进水调节池与多个辅助调节池，在所述SBR反应器的内部设有搅拌机构，多个所述SBR反应器相串联，所述进水调节池与所述第一SBR反应器相连通，所述辅助调节池与相邻的两个所述SBR反应器相连通，多个所述SBR反应器通过污泥管相连通。

所述SBR反应器分为第一SBR反应器、第二SBR反应器与第三SBR反应器，所述辅助调节池分为第一辅助调节池与第二辅助调节池，所述第一辅助调节池的两端分别与所述第一SBR反应器以及所述第二SBR反应器相连接，所述第二辅助调节池的两端分别与所述第二SBR反应器以及所述第三SBR反应器相连接，在所述第一SBR反应器通过所述污泥管与所述第二SBR反应器以及所述第三SBR反应器相连通。

所述进水调节池通过分流水管与所述第一辅助调节池相连通。

所述第一SBR反应器以及所述第三SBR反应器还分别和曝气机构相连接，所述曝气机构设置在第一SBR反应器以及所述第三SBR反应器的底部。

在所述第一SBR反应器以及所述第二SBR反应器的底部还分别设有污泥泵，所述第一污泥泵以及所述第二污泥泵分别均是设置在所述污泥管的管路上。

本发明同时还提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮的处理方法，包括以下步骤：

(1)原水在第一SBR反应器中依次进行反硝化与硝化反应，当硝化反应结束后进入沉淀阶段；

(2)第一SBR反应器的出水注入第一辅助调节池中，并与原水按比例混合后注入第二SBR反应器中；

(3)混合液在第二SBR反应器中进行反硝化结束后进入沉淀阶段；

(4)当第一SBR反应器与第二SBR反应器完成沉淀阶段后，分别将活性污泥注入第三SBR反应器中；

(5)第二SBR反应器的出水通过第二辅助调节池注入第三SBR反应器中，并依次进行硝化与反硝化反应后，进行沉淀与排水；

(6)排水结束后，其内部的污泥回流至第一SBR反应器与第二SBR反应器中，反应周期结束。

在步骤(1)中，在缺氧条件下，反应器中的反硝化菌在搅拌状态下利用原水中的有机碳源进行反硝化，当反硝化结束时，停止搅拌，进行曝气，反应器进入硝化阶段，当硝化结束，停止曝气，进入沉淀阶段。

在步骤(3)中，打开搅拌器进行缺氧搅拌，反应器中的反硝化菌将利用原水中的碳源进行反硝化，当反硝化结束时，停止搅拌，进入沉淀阶段。

在步骤(5)中，第三SBR反应器采用间歇曝气与间歇搅拌进行硝化与反硝化反应，硝化结束时，停止曝气，继续搅拌，当系统反硝化结束时，停止搅拌，进入沉淀阶段，最后排水。

在步骤(6)中，第三SBR反应器排水后开始闲置，然后其内部的污泥通过污泥泵回流至第一SBR反应器与第二SBR反应器中。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的处理装置采用三级SBR系统，在不添加任何有机碳源的条件下，利用原水中的有机碳源，达到对垃圾渗滤液进行深度脱氮的目的，从而去除掉原水中95％以上的总氮，还可以实现大幅度的污泥减量，进一步降低处理成本。

本发明提供的处理方法能够使原水中的有机碳源为电子供体进行反硝化，在不添加任何碳源的条件下，使总氮的去除率可达到95％以上，大幅度的提高了原水中碳源的利用率，降低了处理成本。另外，在实施过程中，反应器中不存在好氧的异养菌生存的环境，联合垃圾渗滤液毒性的抑制作用，反应器中的活性污泥将保持动态平衡，增长缓慢，实现了高效的污泥减量，进一步降低了处理成本。

附图说明

图1为本发明装置部分的结构图；

图2为本发明方法部分的流程图。

主要符号说明如下：

1-进水管 2-进水调节池 3-进水泵

4-分流水管 5-第一SBR反应器 6-搅拌马达

7-搅拌桨 8-鼓风机 9-污泥泵

10-出水管 11-第一辅助调节池 12-第二SBR反应器

13-排水管 14-第二辅助调节池 15-第三SBR反应器

16-污泥管 17-曝气出口

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，包括多个SBR反应器、进水调节池与多个辅助调节池，多个SBR反应器相串联，在SBR反应器的内部设有搅拌机构，进水调节池与第一SBR反应器相连通，辅助调节池与相邻的两个SBR反应器相连通，多个SBR反应器通过污泥管相连通。

如图1所示，本发明提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，三个SBR反应器、进水调节池与两个辅助调节池，三个SBR反应器分为第一SBR反应器5、第二SBR反应器12与第三SBR反应器15，两个辅助调节池分为第一辅助调节池11与第二辅助调节池14，进水调节池2通过分流水管4与第一辅助调节池11相连通。第一SBR反应器5、第二SBR反应器12与第三SBR反应器15相串联，在第一SBR反应器5、第二SBR反应器12与第三SBR反应器15的内部均设有搅拌机构。在第一SBR反应器5通过污泥管16与第二SBR反应器12以及第三SBR反应器15相连通。进水调节池2与第一SBR反应器5相连通，第一辅助调节池11的两端分别与第一SBR反应器5以及第二SBR反应器12相连接，第二辅助调节池14的两端分别与第二SBR反应器12以及第三SBR反应器15相连接。

进水调节池2与第一SBR反应器5相连接，在进水调节池2与第一SBR反应器5之间的进水管1上设置有进水泵3。在第一SBR反应器5的内部设置有搅拌机构，该搅拌机构由搅拌马达6与搅拌桨7构成，该搅拌马达6设置在搅拌桨7的顶端，搅拌桨7设置在第一SBR反应器5的内部。曝气机构设置在第一SBR反应器5的底部，曝气机构由曝气管与鼓风机8构成，曝气管的两端分别与鼓风机8以及第一SBR反应器5底部的曝气出口17相连接。在第一SBR反应器5的底部还设有污泥管路，在污泥管路上设置有污泥泵9，该污泥管路与污泥管16相连接。第一SBR反应器5通过出水管10与第一辅助调节池11相连接。另外，进水调节池2还通过分流水管4与第一辅助调节池11的注入端相连接，在分流水管4的管路上也设置有进水泵3。

第一辅助调节池11与第二SBR反应器12相连接，在第一辅助调节池11与第二SBR反应器12之间的进水管1上设置有进水泵3。在第二SBR反应器12的内部设置有搅拌机构，该搅拌机构由搅拌马达6与搅拌桨7构成，该搅拌马达6设置在搅拌桨7的顶端，搅拌桨7设置在第二SBR反应器12的内部。在第二SBR反应器12的底部还设有污泥管路，在污泥管路上设置有污泥泵9，该污泥管路与污泥管16相连接。第二SBR反应器12通过出水管10与第二辅助调节池14相连接。

第二辅助调节池14与第三SBR反应器15相连接，在第二辅助调节池14与第三SBR反应器15之间的进水管1上设置有进水泵3。在第三SBR反应器15的内部设置有搅拌机构，该搅拌机构由搅拌马达6与搅拌桨7构成，该搅拌马达6设置在搅拌桨7的顶端，搅拌桨7设置在第三SBR反应器15的内部。曝气机构设置在第三SBR反应器15的底部，曝气机构由曝气管与鼓风机8构成，曝气管的两端分别与鼓风机8以及第三SBR反应器15底部的曝气出口17相连接。在第三SBR反应器15的底部还设有污泥管路，在污泥管路上设置有污泥泵9，该污泥管路与污泥管16相连接。第三SBR反应器15通过排水管13进行排水。

开启进水泵，将渗滤液从进水调节池送至第一SBR反应器，开启搅拌机构，由于此时系统内还有大量上一周期硝化产生的硝态氮和亚硝态氮，反应器先利用原水中的碳源进行反硝化。当反硝化结束时，关闭搅拌机构，打开鼓风机进行曝气硝化。当硝化结束后，关闭鼓风机，静沉，其出水通过出水管排至第一辅助调节池。一定比例的原水，在进水泵的作用下，通过分流水管送至第一辅助调节池，并最终通过进水管送至第二SBR反应器。由于原水中含有大量有机碳源，第一SBR反应器的出水中含有大量的NO_X，因此，在第二SBR反应器打开搅拌机构利用原水中的有机碳源进行反硝化，将其中的NO_X转化成N₂从系统中脱除。当第二SBR反应器反硝化结束后，停止搅拌，静沉，其出水通过出水管排至第二辅助调节池。此时，开启污泥泵，将第一SBR反应器和第二SBR反应器的污泥送至第三SBR反应器中。然后，将第二辅助调节池中的出水通过进水管，在进水泵的作用下送至第三SBR反应器。在鼓风机和搅拌机构的联合作用下，第三SBR反应器采取间歇搅拌、间歇曝气的运行方式。在此过程中，反应器发生硝化和部分反硝化作用。当硝化结束时，关闭鼓风机，进行缺氧搅拌，此时，反应器发生内源反硝化作用，将反应器中剩余的NO_X以N₂的形式从反应器中脱除，达到真正深度脱氮的目的。最后，关闭搅拌机构，静沉，其最终出水通过排水管排出。

整个反应器在运行的过程中，绝大多数有机物被用于反硝化脱氮，不存在好氧的异养菌生存的条件，因此，原水中有机碳源的利用率大幅度提高，在不添加任何有机碳源的条件下，可以将反应器中95％以上的氮素以氮气的形式从反应器中脱除，达到真正意义上的深度脱氮。同时，通过合理的操作方式，可以在保持处理效果的同时，实现污泥减量，降低处理成本。

如图2所示，本发明同时还提供一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮的处理方法，包括以下步骤：

(1)原水在第一SBR反应器中依次进行反硝化与硝化反应，当硝化反应结束后进入沉淀阶段。

(2)第一SBR反应器的出水注入第一辅助调节池中，并与原水按比例混合后注入第二SBR反应器中。

在步骤(2)中，第一SBR反应器结束后，将其出水排入第一辅助调节池。部分原水通过污水分流管进入第一辅助调节池与第一SBR反应器结束的出水按一定比例混合后送至第二SBR反应器。

(3)混合液在第二SBR反应器中进行反硝化结束后进入沉淀阶段。

在步骤(3)中，混合液注入第二SBR反应器后打开搅拌机构进行缺氧搅拌。此时，反应器中的反硝化菌将利用原水中的碳源进行反硝化，当第二SBR反应器反硝化结束时，停止搅拌，系统进入静沉闲置阶段。

(4)当第一SBR反应器与第二SBR反应器完成沉淀阶段后，分别将活性污泥注入第三SBR反应器中。

(5)第二SBR反应器的出水通过第二辅助调节池注入第三SBR反应器中，并依次进行硝化与反硝化反应后，进行沉淀与排水。

在步骤(5)中，第三SBR反应器首先采用间歇搅拌间歇曝气的运行方式，如曝气和搅拌间隔半小时。在曝气阶段，维持系统在低溶解氧状态，硝化结束时，停止曝气，进入缺氧搅拌阶段。当系统反硝化结束时，停止搅拌，进入静沉阶段，最后排水，闲置。

第一SBR反应器在进水后，首先进行反硝化，并且在反硝化结束后，反硝化菌体内将存储大量有机碳源。相比传统的连续流，提高了有机碳源的利用率。在随后的硝化阶段，通过控制反应器维持较低的溶解氧，不仅可以使反应器达到良好的短程硝化率(95％以上)，节省曝气量，还有利于反硝化菌维持体内的碳源，为后续的内源反硝化提供条件。由于绝大多数有机碳源被用于反硝化，第一SBR反应器内的好氧异养菌增长缓慢，污泥浓度基本可以达到动态平衡，实现大幅度的污泥减量，减少了污泥处置的费用。

第二SBR反应器的进水是由第一SBR反应器的出水加入一定比例的原水组成的，其主要的作用是将第一SBR反应器的出水进行反硝化。在缺氧条件下，原水中的有机碳源几乎都被用于反硝化，同时反应器内的反硝化菌将存储大量碳源，为第三SBR反应器的内源反硝化提供条件。由于第二SBR反应器属于缺氧反应器，没有好氧的异养菌生长的条件，反应器内污泥的增长同样缓慢，实现了良好的污泥减量，减少了污泥处置费用。

第三SBR反应器的进水为第二SBR反应器的出水，活性污泥全部来自第二SBR反应器和第一SBR反应器，其主要作用是完成最终的硝化及反硝化，实现垃圾渗滤液完全的生物脱氮。区别与传统SBR反应的运行模式，第三SBR反应器的第一阶段为间歇曝气间歇搅拌阶段，第二阶段为缺氧搅拌阶段。第一阶段间歇曝气间歇搅拌的控制策略不仅有利于反应器实现同步硝化反硝化(SND)，还可以减少氧气对反硝化菌的负面影响，增加后续内源反硝化的效果。在缺氧阶段，由于前期反硝化菌在体内存储了大量有机碳源，反应器将进行内源反硝化。在第二阶段的末期，原水中绝大多数的氮素将以氮气的形式从反应器中脱除，实现真正意义上的完全的脱氮。

整个反应器在第一SBR反应器、第二SBR反应器与第三SBR反应器中，均以原水中的有机碳源为电子供体进行反硝化，在不添加任何碳源的条件下，反应器总氮的去除率达到95％以上，大幅度的提高了原水中碳源的利用率，降低了处理成本。同时，在科学合理的操作模式地作用下，反应器中不存在好氧的异养菌生存的环境，联合垃圾渗滤液毒性的抑制作用，反应器中活性污泥将保持动态平衡，增长缓慢，实现了高效的污泥减量，进一步降低了处理成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，由多个SBR反应器、进水调节池与多个辅助调节池构成，在所述SBR反应器的内部设有搅拌机构，其特征在于，多个所述SBR反应器相串联，多个所述SBR反应器通过污泥管相连通；所述SBR反应器分为第一SBR反应器、第二SBR反应器与第三SBR反应器，所述第一SBR反应器通过所述污泥管与所述第二SBR反应器以及所述第三SBR反应器相连通，所述进水调节池与所述第一SBR反应器相连通；所述辅助调节池与相邻的两个所述SBR反应器相连通；所述辅助调节池分为第一辅助调节池与第二辅助调节池，所述第一辅助调节池的两端分别与所述第一SBR反应器以及所述第二SBR反应器相连接，所述第二辅助调节池的两端分别与所述第二SBR反应器以及所述第三SBR反应器相连接。

2.根据权利要求1所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，其特征在于，所述进水调节池通过分流水管与所述第一辅助调节池相连通。

3.根据权利要求2所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，其特征在于，所述第一SBR反应器以及所述第三SBR反应器还分别和曝气机构相连接，所述曝气机构设置在第一SBR反应器以及所述第三SBR反应器的底部。

4.根据权利要求3所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的装置，其特征在于，在所述第一SBR反应器以及所述第二SBR反应器的底部还分别设有第一污泥泵以及第二污泥泵，所述第一污泥泵与所述第二污泥泵分别设置在所述污泥管的管路上。

5.一种应用权利要求1所述装置，对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的方法，包括以下步骤：

（1）原水在第一SBR反应器中依次进行反硝化与硝化反应，当硝化反应结束后进入沉淀阶段；

（2）第一SBR反应器的出水注入第一辅助调节池中，并与原水按比例混合后注入第二SBR反应器中；

（3）混合液在第二SBR反应器中进行反硝化结束后进入沉淀阶段；

（4）当第一SBR反应器与第二SBR反应器完成沉淀阶段后，分别将活性污泥注入第三SBR反应器中；

（5）第二SBR反应器的出水通过第二辅助调节池注入第三SBR反应器中，并依次进行硝化与反硝化反应后，进行沉淀与排水；

（6）排水结束后，其内部的污泥回流至第一SBR反应器与第二SBR反应器中，反应周期结束。

6.根据权利要求5所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的方法，其特征在于，在步骤（1）中，在缺氧条件下，反应器中的反硝化菌在搅拌状态下利用原水中的有机碳源进行反硝化，当反硝化结束时，停止搅拌，进行曝气，反应器进入硝化阶段，当硝化结束，停止曝气，进入沉淀阶段。

7.根据权利要求5所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的方法，其特征在于，在步骤（3）中，打开搅拌器进行缺氧搅拌，反应器中的反硝化菌将利用原水中的碳源进行反硝化，当反硝化结束时，停止搅拌，进入沉淀阶段。

8.根据权利要求5所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的方法，其特征在于，在步骤（5）中，第三SBR反应器采用间歇曝气与间歇搅拌进行硝化与反硝化反应，硝化结束时，停止曝气，继续搅拌，当系统反硝化结束时，停止搅拌，进入沉淀阶段，最后排水。

9.根据权利要求8所述的对垃圾渗滤液进行深度脱氮处理的方法，其特征在于，在步骤（6）中，第三SBR反应器排水后开始闲置，然后其内部的污泥通过污泥泵回流至第一SBR反应器与第二SBR反应器中。