CN105693009B - 一种对垃圾渗滤液和生活污水的混合废水进行深度脱氮除磷处理的方法及装置 - Google Patents

一种对垃圾渗滤液和生活污水的混合废水进行深度脱氮除磷处理的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种对垃圾渗滤液和生活污水的混合废水进行深度脱氮除磷处理的方法及装置涉及污水生物处理领域。在SBR反应器中进行反硝化除磷反应和有机物的去除,期间通过实时ORP和pH监测控制,并通过排泥实现磷的去除。SBR反应器55%~60%出水直接进入BAF反应器中进行短程硝化。SBR反应器40%~45%出水和BAF反应器的出水混合后进入UASB反应器进行厌氧氨氧化反应,排水后50~55%出水回流至第三中间水箱,剩余出水排出。本发明通过将垃圾渗滤液和城市生活污水混合处理,能够解决城市生活污水因为氨氮浓度低而不能稳定实现短程硝化的问题。同时,在SBR反应器中将生活污水中的碳源实现“一碳两用”,通过反硝化除磷作用将污水中的磷以及UASB出水回流中的硝态氮一并去除,并实现有机物降解的目的。

Description

一种对垃圾渗滤液和生活污水的混合废水进行深度脱氮除磷 处理的方法及装置
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和生活污水的混合废水(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)进行深度脱氮除磷处理的装置及方法。
背景技术
随着我国经济的发展和人们生活水平的提高,我国城市污水中含有的氮磷元素逐渐增加,从而带来严重的水体富营养化。然而现有的污水处理技术较难经济高效地脱除污水中的氮磷。上个世纪90年代,厌氧氨氧化工艺被首次提出。由于在厌氧氨氧化过程中,厌氧氨氧化菌能够将氨氮和亚硝态氮转化为氮气,且不需要氧气的参与,整个过程完全属于自养过程。故与传统的硝化反硝化相比,厌氧氨氧化工艺可以节约50%的供氧费,且无需外加碳源,大大减少了污水处理的处理费用和基建费用。由此可见,厌氧氨氧化工艺能够经济有效地对污水进行脱氮处理。
厌氧氨氧化反应的基质为氨氮和亚硝态氮,因此需要与短程硝化工艺联合运行。然而城市生活污水的氨氮浓度含量较低,不容易实现短程硝化,特别是在连续流反应器中较难实现短程硝化,因此厌氧氨氧化工艺较难应用于生活污水的脱氮处理上。垃圾渗滤液中含有大量的氨氮,特别是晚期垃圾渗滤液中氨氮的浓度很高,能够在连续流反应器中稳定实现短程硝化。然而垃圾渗滤液中含有大量的有机物,会对厌氧氨氧化反应产生不利的影响:一方面是渗滤液中的有机物成分复杂,有些具有毒性,会对厌氧氨氧化菌产生毒害作用,另一方面大量的有机物会促进异养反硝化菌的生长,与厌氧氨氧化菌竞争亚硝态氮基质,对厌氧氨氧化反应产生抑制作用。因此可以考虑将垃圾渗滤液和生活污水混合后进行处理,混合后的废水氨氮浓度较高,容易实现短程硝化反应。同时生活污水对垃圾渗滤液进行了稀释,降低了其对厌氧氨氧化菌的影响。此外,生活污水中含有一定量的磷,而晚期垃圾渗滤液中含有一定量的有机物,因此借助渗滤液中的有机物也能够对生活污水中的磷元素起到良好的去除作用。
发明内容
针对以上所述,本发明提供一种装置及方法,可以经济高效地处理垃圾渗滤液和生活污水实现深度脱氮除磷,解决了生活污水由于不易短程硝化而难于应用厌氧氨氧化的问题,以及垃圾渗滤液中有机物对厌氧氨氧化不利影响的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种对垃圾渗滤液和生活污水混合液(由于垃圾渗滤液水质波动较大,为保证进水水质稳定,故将晚期渗滤液和生活污水比例设在1:5~1:10)进行深度脱氮处理的装置。该装置包括三个反应器、一个进水水箱及三个中间水箱,所述三个反应器分别为SBR反应器(序批式反应器)、BAF反应器(曝气生物滤池)以及UASB反应器(上流式厌氧污泥反应器)。所述的SBR反应器中设有搅拌装置,SBR反应器和BAF反应器内部设有曝气装置。
原水进入进水水箱,注入SBR反应器先进行厌氧释磷过程,1个小时后开启第三中间水箱出水泵,在缺氧状态下进行反硝化和吸磷过程,期间通过pH和ORP变化判断反应结束点,随后开启曝气装置,期间同样通过pH的变化判断反应结束的终点,随后停止曝气装置和搅拌装置,出水排入第一中间水箱;第一中间水箱55%~60%的出水注入BAF反应器进行短程硝化反应,随后BAF出水直接排入第二中间水箱;第一中间水箱40%~45%的出水和BAF反应器的出水在第二中间水箱中混合后注入UASB反应器中进行厌氧氨氧化反应,反应后的出水50~55%回流至第三中间水箱,剩余的出水直接排出。
本发明同时还提供一种对垃圾渗滤液和生活污水混合液(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)的深度脱氮除磷的处理方法,包括以下步骤:
(1)垃圾渗滤液和生活污水在进水水箱混合后,混合液注入SBR反应器中先进行厌氧释磷过程,随后进行反硝化除磷,最后再通过进一步曝气去除水中的有机物;
(2)SBR反应器的出水注入第一中间水箱,第一中间水箱的55%~60%出水直接注入BAF反应器中,40%~45%出水注入第二中间水箱;
(3)SBR反应器出水在BAF反应器中进行短程硝化反应;
(4)BAF反应器的出水直接注入第二中间水箱,与SBR反应器的出水混合;
(5)第二中间水箱的混合液注入UASB反应器中进行厌氧氨氧化反应;
(6)UASB反应器的出水50~55%回流至第三中间水箱,剩余出水直接排出。
步骤(1)中,混合液进入SBR后,首先打开搅拌装置进行厌氧释磷过程,反应器中的反硝化聚磷菌吸收原水中的有机碳源,将细胞内的磷释放到水中,1个小时后开启第三中间水箱出水泵,将UASB反应器出水回流至SBR反应器中,SBR反应器中的反硝化聚磷菌在缺氧状态下进行反硝化和吸磷过程,在除磷的过程中去除了有机物并实现了UASB回流水中硝态氮的去除,期间通过pH和ORP变化判断反应结束点,待pH不再上升且ORP在下降过程中出现拐点时,开启曝气装置,期间同样通过pH的变化判断反应结束的终点,待pH出现下降拐点时停止曝气装置和搅拌装置。
在步骤(3)中,BAF反应器的进水由进水泵从底部进入,在上流的过程中,悬浮填料上的硝化菌进行短程硝化反应,随后BAF出水直接排入第二中间水箱;
在步骤(5)中,UASB反应器中的厌氧氨氧化菌在厌氧状态下利用混合液中的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应。
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组合系统,在不添加有机碳源的条件下,达到对垃圾渗滤液和生活污水混合液(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)进行深度脱氮除磷的目的。
本发明提供的处理方法应用反硝化除磷耦合短程硝化厌氧氨氧化技术对垃圾渗滤液和生活污水混合液(由于垃圾渗滤液水质波动较大,为保证进水水质稳定,故将晚期渗滤液和生活污水比例设为1:5~1:10)进行深度脱氮除磷处理,与传统的硝化反硝化相比,节约了50%的供氧费,且无需外加碳源,大大减少了污水处理的处理费用和基建费用。在SBR反应器中先厌氧搅拌进行释磷过程,随后UASB出水回流后进行缺氧搅拌,在进行反硝化除磷的过程中也去除了有机物,随后再进行曝气对有机物进一步去除,从而在充分利用原水碳源的基础上,实现了磷和总氮的同步去除,同时避免了有机物对后续厌氧氨氧化的影响。将垃圾渗滤液和生活污水混合液用BAF进行短程硝化,不仅有利于生活污水的短程硝化的实现,同时也提高了氨氮负荷。由于垃圾渗滤液水质波动较大,为保证进水水质稳定,将晚期渗滤液和生活污水比例设为1:5~1:10之间时,系统的进水氨氮浓度为300mg/L,出水氨氮和亚硝态氮均低于5mg/L,总氮约20mg/L,在不外加碳源的条件下系统脱氮率达到90%以上。
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-进水箱 3-进水泵SBR
4-进水管SBR 5-SBR反应器 6-曝气系统SBR
7-搅拌器SBR 8-测定仪 9-pH传感器SBR
10-ORP传感器SBR 11-出水管SBR 12-第一中间水箱
13-进水管BAF 14-BAF反应器 15-进水泵BAF
16-曝气系统BAF 17-进水管第二中间水箱 18-进水泵第二中间水箱
19-出水管BAF 20-第二中间水箱 21-进水管UASB
22-进水泵UASB 23-UASB反应器 24-出水管UASB
25-UASB反应器回流管 26-出水泵第三中间水箱
27-第三中间水箱 28-出水管第三中间水箱
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和生活污水混合废水(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)进行深度脱氮除磷处理的装置。
如图1所示,该装置包括三个反应器、一个进水水箱及三个中间水箱,所述三个反应器分别为SBR反应器5、BAF反应器14以及UASB反应器23。所述的SBR反应器5中设有搅拌装置7,SBR反应器5和BAF反应器14内部设有曝气装置6和16。三个中间水箱分为第一中间水箱12、第二中间水箱20与第三中间水箱27,第一中间水箱12通过进水管第二中间水箱17与第二中间水箱20相连通。进水水箱2与SBR反应器5相连通,第一中间水箱12的两端分别与SBR反应器5和BAF反应器14、第二中间水箱20相连接,第二中间水箱的两端分别与第一中间水箱12、BAF反应器14和UASB反应器23相连接,UASB反应器出水通过回流管25与第三中间水箱27连接,第三中间水箱27通过第三中间水箱出水管28与SBR反应器5连接。
进水水箱2与SBR反应器5相连接,在进水水箱2与SBR反应器5之间的进水管4上设置有进水泵3。在SBR反应器5的内部设置有搅拌器7和曝气装置6。SBR反应器5通过出水管SBR11与第一中间水箱12相连接。另外,SBR反应器5内部还设有pH传感器9和ORP传感器10。
第一中间水箱12与BAF反应器14相连接,在第一中间水箱12与BAF反应器14之间的进水管BAF13上设置有进水泵BAF15。在BAF反应器14的内部设置有曝气装置16,并填充悬浮填料(填充比为40~50%)。BAF反应器14通过出水管BAF19与第二中间水箱20相连接。
第二中间水箱20与UASB反应器23相连接,在第二中间水箱20与UASB反应器23之间的进水管UASB21上设置有进水泵UASB22。UASB反应器23通过出水管UASB24进行排水,通过UASB反应器回流管25出水回流至第三中间水箱27,在第三中间水箱27与SBR反应器5之间的出水管第三中间水箱28上设有出水泵第三中间水箱26。
开启进水泵,将晚期渗滤液与生活污水混合液(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)的原水从进水水箱送至SBR反应器,开启搅拌装置,反应器进行厌氧释磷过程,1个小时后开启第三中间水箱出水泵,将UASB出水回流至SBR反应器中,SBR反应器中的反硝化聚磷菌在缺氧状态下进行反硝化和吸磷过程,在除磷的过程中去除了有机物并实现了UASB回流水中硝态氮的去除,期间通过pH和ORP变化判断反应结束点,待pH不再上升且ORP在下降过程中出现拐点时,表明反硝化除磷过程结束,开启曝气装置,期间同样通过pH的变化判断反应结束的终点,待pH出现下降拐点时表明有机物去除结束,停止曝气装置和搅拌装置,其出水通过出水管排至第一中间水箱。在第一中间水箱里40%~45%出水通过分流管注入第二中间水箱,55%~60%出水在进水泵的作用下,通过进水管送至BAF反应器,BAF反应器的进水由进水泵从底部进入,在上流的过程中,悬浮填料上的硝化菌进行硝化反应,由于生活污水和垃圾渗滤液混合后进水氨氮浓度提高,因此在进水高游离氨以及反应后高游离亚硝酸的联合抑制作用下,反应器中进行的硝化反应为短程硝化反应,随后BAF出水直接排入第二中间水箱。SBR反应器出水和BAF反应器出水分别按照一定的比例(1:1.5)注入第二中间水箱后,混合液在进水泵的作用下通过进水管送至UASB反应器,UASB反应器中的厌氧氨氧化菌在厌氧状态下利用混合液中的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应,50~55%出水回流至第三中间水箱,剩余出水通过出水管排出。
整个反应系统在运行的过程中,主要依靠UASB反应器的厌氧氨氧化反应进行脱氮,其进水的氨氮和亚硝态氮分别来源于SBR反应器和BAF反应器的出水。由于厌氧氨氧化反应是完全自养反应,渗滤液和生活污水中的有机物会对其产生不利影响,故通过将UASB反应器的出水50~55%直接回流至SBR反应器,不仅可以调节进水氨氮浓度,还可以通过在SBR反应器中的反硝化除磷以及曝气去除渗滤液中的有机物,来减小有机物对厌氧氨氧化的影响,同时也对回流液中的硝态氮以及生活污水中的磷进行去除,提高了氮磷去除率,实现了原水碳源的“一碳两用”,反应器中90%以上的氮素能够以氮气的形式从反应器中脱除,实现真正意义上的深度脱氮。
如图2所示,本发明同时还提供一种对垃圾渗滤液和生活污水混合液(渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10)的深度脱氮除磷的处理方法,包括以下步骤:
(1)垃圾渗滤液和生活污水在进水水箱混合后,混合液注入SBR反应器中先进行厌氧释磷过程,随后进行反硝化除磷,最后再通过进一步曝气去除水中的有机物;
(2)SBR反应器的出水注入第一中间水箱,第一中间水箱的55%~60%出水直接注入BAF反应器中,40%~45%出水注入第二中间水箱;
(3)SBR反应器出水在BAF反应器中进行短程硝化反应;
(4)BAF反应器的出水直接注入第二中间水箱,与SBR反应器的出水混合;
(5)第二中间水箱的混合液注入UASB反应器中进行厌氧氨氧化反应;
(6)UASB反应器的出水50~55%回流至第三中间水箱,剩余出水直接排出。
SBR反应器在进水后,先进行厌氧搅拌,随后再进行缺氧搅拌以及曝气。由于晚期渗滤液和生活污水的混合液中含有少量的COD和一定量的磷,而这些少量的有机物会对后续的厌氧氨氧化反应产生不利的影响,因此,去除这些有机物对于维持系统的稳定以及系统的脱氮效果至关重要。同时,磷元素也需要进行去除。此外,由于厌氧氨氧化反应会产生硝态氮,UASB反应器的出水中仍含有一定量的硝态氮。将UASB出水部分回流至SBR反应器,通过在SBR反应器中的反硝化除磷过程,不仅反硝化去除了UASB反应器出水的硝态氮,同时去除了原水中的磷元素,更加充分地利用了原水中的有机碳源,避免了碳源的浪费。由于在SBR反应器中曝气时只进行有机物的去除,待pH出现下降拐点立即停止曝气,故未发生硝化反应,SBR反应器出水中仍还有大量的氨氮,但COD已明显减少,剩余的仅为难降解有机物,因此SBR反应器的出水可以为后续的UASB反应器提供氨氮基质。
BAF反应器的进水来源于SBR反应器的出水,其主要作用是将SBR反应器的出水进行短程硝化。由于生活污水和垃圾渗滤液混合后进水氨氮浓度提高,从而在进水高游离氨以及反应后高游离亚硝酸的联合抑制作用下,BAF反应器实现了短程硝化,使得其出水含有大量的亚硝态氮以及极少量的硝态氮,为后续的UASB反应器提供了亚硝态氮基质。
UASB反应器的进水为SBR反应器出水和BAF反应器出水的混合液,该混合液由SBR反应器出水的40%~45%和BAF反应器出水混合而成。由于在前阶段去除了有机物对厌氧氨氧化的影响,因此能够在UASB反应器中维持较好的厌氧氨氧化反应,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。
整个反应系统在SBR反应器、BAF反应器与UASB反应器中,利用渗滤液和生活污水中原有的有机物,对进水中的磷元素、回流液中的硝态氮进行了去除,同时利用原水中的氨氮以及反应产生的亚硝态氮,应用自养脱氮的厌氧氨氧化技术对混合液进行深度脱氮处理,不仅节约能源,且无需外加碳源便能脱出大部分总氮,大大减少了污水处理的处理费用和基建费用。晚期渗滤液和生活污水比例在1:5~1:10之间时,系统的进水氨氮浓度为300mg/L,出水氨氮和亚硝态氮均低于5mg/L,总氮约20mg/L,在不外加碳源的条件下系统脱氮率达到90%以上。
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)

1.一种对垃圾渗滤液和生活污水混合废水进行深度脱氮除磷的方法,采用以下装置,该装置具体如下:
进水水箱(2)通过进水泵SBR(3)、进水管SBR(4)连接SBR反应器(5);SBR反应器(5)通过出水管SBR(11)连接第一中间水箱(12);第一中间水箱(12)通过进水管BAF(13)、进水泵BAF(15)与BAF反应器(14)连接,同时第一中间水箱(12)还通过进水管第二中间水箱(17)、进水泵第二中间水箱(18)与第二中间水箱(20)连接;BAF反应器(14)通过出水管BAF(19)与第二中间水箱(20)连接;第二中间水箱(20)通过进水管UASB(21)、进水泵UASB(22)与UASB反应器(23)连接;UASB反应器(23)连接出水管UASB(24),同时UASB反应器(23)还通过UASB反应器回流管(25)和第三中间水箱(27)连接;第三中间水箱(27)通过出水管第三中间水箱(28)、第三中间水箱出水泵(26)与SBR反应器(5)连接;
SBR反应器(5)内部设有搅拌器SBR(7)、pH传感器SBR(9)和ORP传感器SBR(10),pH传感器SBR(9)和ORP传感器SBR(10)均和测定仪(8)相连;同时SBR反应器(5)还连接曝气系统SBR(6);BAF反应器(14)也连接曝气系统BAF(16),并填充着悬浮填料;
其特征在于:
原水进入进水水箱,注入SBR反应器,打开搅拌器SBR进行厌氧搅拌,反应器中的反硝化聚磷菌吸收原水中的有机碳源,将细胞内的磷释放到水中,1个小时后开启第三中间水箱出水泵,将第三中间水箱中的UASB出水回流至SBR反应器中,SBR反应器中的反硝化聚磷菌在缺氧状态下进行反硝化和吸磷过程,在除磷的过程中去除了有机物并实现了UASB回流水中硝态氮的去除,期间通过pH和ORP变化判断反应结束点,待pH不再上升且ORP在下降过程中出现拐点时,开启曝气系统SBR,期间同样通过pH的变化判断反应结束的终点,待pH出现下降拐点时停止曝气系统SBR和搅拌器SBR,反应后的出水排入第一中间水箱;
第一中间水箱55%~60%的出水注入BAF反应器,曝气系统BAF一直开启,进行短程硝化反应,BAF反应器的进水由进水泵从底部进入,在上流的过程中,悬浮填料上的硝化菌进行短程硝化反应,随后BAF出水直接排入第二中间水箱;
第一中间水箱40%~45%的出水和BAF反应器的出水在第二中间水箱中混合后注入UASB反应器中进行厌氧氨氧化反应,UASB反应器中的厌氧氨氧化菌在厌氧状态下利用混合液中的氨氮和亚硝态氮进行厌氧氨氧化反应,反应后的出水50~55%回流至第三中间水箱,剩余的出水直接排出。
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