CN110451644A - 垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺。本发明由四个独立的反应器组成：厌氧SBR‑除碳SBR‑短程硝化SBR和旋转陶瓷膜反应器。厌氧SBR的主要作用是去除垃圾渗滤液中绝大部分的有机物，除碳SBR的主要作用是去除渗滤液中剩余的BOD5，短程硝化SBR的主要作用是实现对垃圾渗滤液的短程硝化，旋转陶瓷膜反应器的主要作用是通过厌氧氨氧化菌的作用，实现对垃圾渗滤液的深度脱氮。通过本发明的垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺，渗滤液的BOD5去除率可以达到99％以上，总氮的去除率可以达到95％以上。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺。
背景技术
传统的垃圾渗滤液脱氮技术主要有A/O工艺，氧化沟工和SBR等。A/O工艺虽然有单独的缺氧区进行反硝化，脱氮速率较快，但由于属于前置反硝化，因此脱氮率很难达到90％以上；氧化沟工艺由于没有明显的硝化区和反硝化区，所以脱氮效率也不是很高。传统的SBR工艺一般采用后置反硝化的方法实现对渗滤液的深度脱氮，但需要外加碳源，处理费用高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺，克服前述现有技术的不足，通过四个反应器，去除掉渗滤液中绝大部分的可生化有机物和95％以上的总氮。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置，包括原水箱、与原水箱通过管道连通的厌氧SBR、与厌氧SBR通过管道连通的中间水箱A、与中间水箱A通过管道连通的除碳SBR、与除碳SBR通过管道连通的中间水箱B，与中间水箱B通过管道连通的短程硝化SBR、与短程硝化SBR通过管道连通的中间水箱C和与中间水箱C通过管道连通的旋转陶瓷膜反应器，所述中间水箱B通过管道与中间水箱C连通，所述旋转陶瓷膜反应器上设置于出水管。
进一步的，所述厌氧SBR内设置有搅拌器和pH探头，所述除碳SBR内设置有曝气系统和pH探头，所述短程硝化SBR内设置有曝气系统和pH探头，所述旋转陶瓷膜反应器内含有厌氧氨氧化活性污泥，旋转陶瓷膜反应器内设置有pH探头，旋转陶瓷膜反应器顶部设置有气体收集系统。
一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，包括如下工艺步骤：
(1)渗滤液原液和部分旋转陶瓷膜的出水混合后首先进入厌氧SBR，启动厌氧SBR的搅拌器，通过产甲烷的过程去除渗滤液中的可生化有机物，反应过程中以pH为控制参数，反硝化和产甲烷的过程中，pH上升，当pH出现下降的时候，表明系统有机物基本去除完毕，停止搅拌，沉淀排水，处理后的渗滤液排入中间水箱A；
(2)渗滤液从中间水箱A进入除碳SBR，开启除碳SBR的曝气系统进行曝气，进一步去除渗滤液中残存的可生化有机物，在曝气的过程中，当出现pH下降的趋势时，表明系统开始硝化，可生化有机物去除完毕，此时停止曝气，沉淀排水，渗滤液被排入中间水箱B；
(3)中间水箱B中的部分渗滤液随后进入短程硝化SBR，开启短程SBR的曝气系统进行曝气硝化，当系统出现pH由下降到上升的拐点时，表明系统硝化结束，此时停止曝气，沉淀排水，出水排入中间水箱C；
(4)短程硝化SBR的出水和中间水箱B的出水按照(1-1.5):1的比例在中间水箱C中进行混合，混合液被送入旋转陶瓷膜反应器；
(5)旋转陶瓷膜反应器中含有大量的厌氧氨氧化活性污泥，进水后，旋转陶瓷膜开始旋转，厌氧氨氧化菌通过自身的代谢实现对渗滤液的脱氮，由于脱氮过程是产气的过程，因此，在反应的过程中，陶瓷膜的出水管端封闭，打开气体收集系统的气路进行排气，反应过程中通过观察系统的pH变化来判断终点，当系统的pH出现由上升到下降的拐点时，表明系统脱氮结束，此时关闭气体收集系统的气路，打开出水端，进行排水，进入下一个处理周期。
优选的，所述步骤(1)中厌氧SBR的排水比为30％，污泥浓度为10-15g/L。
优选的，所述除碳SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。
优选的，所述短程硝化SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。
优选的，所述步骤(4)中间水箱B的出水和短程硝化SBR的出水按照1:1.3的比例在中间水箱C中进行混合。
优选的，所述旋转陶瓷膜反应器的排水比为20％，污泥浓度为10-12g/L。
本发明由四个独立的反应器组成：厌氧SBR-除碳SBR-短程硝化SBR和旋转陶瓷膜反应器。厌氧SBR的主要作用是去除垃圾渗滤液中绝大部分的有机物，除碳SBR的主要作用是去除渗滤液中剩余的BOD5，短程硝化SBR的主要作用是实现对垃圾渗滤液的短程硝化，旋转陶瓷膜反应器的主要作用是通过厌氧氨氧化菌的作用，实现对垃圾渗滤液的深度脱氮。
通过厌氧SBR、除碳SBR-这前两个工艺，渗滤液中的可生化有机物去除率可以达到99％以上。渗滤液中的污染物主要以氨氮为主，组合工艺的后两个短程硝化SBR、旋转陶瓷膜反应器主要就是针对渗滤液的总氮设计的。短程硝化SBR出水的总氮99％是由亚硝态氮组成的，为后期的厌氧氨氧化脱氮提供了必要的基质，通过该组合工艺的处理，渗滤液的BOD5去除率可以达到99％以上，总氮的去除率可以达到95％以上。
本发明的主要工作原理为：厌氧氨氧化菌是一种高效的自养脱氮菌，但反应机制为亚硝态氮和氨氮，且不能含有有机物；厌氧SBR主要的作用是去除渗滤液中绝大部分的有机物，除碳SBR通过好氧的方式去除渗滤液中剩余的可生化有机物，短程硝化SBR通过曝气将渗滤液中的氨氮变成亚硝态氮，为厌氧氨氧化提供必要的基质；最后，一股含有氨氮的渗滤液和另一股含有亚硝态氮的渗滤液按一定比例进入旋转陶瓷膜反应器；旋转陶瓷膜接种了大量的厌氧氨氧化细菌，在含有大量氨氮和亚硝态氮，有几乎没有有机物的条件下，会发生厌氧氨氧化自养脱氮反应，实现渗滤液的深度脱氮；旋转陶瓷膜一方面为膜反应器，可以保证厌氧氨氧化细菌不流失，大幅度提高污泥浓度，同时，通过旋转的方式提供水力剪切力，即保证了系统泥水的混合，又可以冲刷膜表面，保证了膜通量。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置及工艺具有以下优点：通过四个反应器，可以去除掉渗滤液中绝大部分的可生化有机物和95％以上的总氮；该组合工艺的出水可以直接满足国家最新的垃圾渗滤液排放标准中总氮的要求；不仅如此，该组合工艺是高效自养深度脱氮工艺-厌氧氨氧化工艺和新型陶瓷膜工艺-旋转陶瓷膜工艺的有效组合；厌氧氨氧化工艺脱氮效率高，但需要较高的污泥浓度才能实现优秀的处理效果；旋转陶瓷膜的优势一方面是陶瓷膜耐腐蚀性强，使用寿命长，其次是通过旋转保证了膜通量，不用曝气，满足厌氧氨氧化所需要的厌氧环境，最后由于膜的存在，可以使活性污泥达到很高的浓度，提高对渗滤液的脱氮效果。
附图说明
图1为本发明总体结构主视示意图；
图2为本发明垃圾渗滤液深度脱氮组合处理工艺脱氮效果图；
图3为本发明旋转陶瓷膜反应器一个周期内基质的变化；
其中，1原水箱、2厌氧SBR、3中间水箱A、4除碳SBR、5中间水箱B、6短程硝化SBR、7中间水箱C、8旋转陶瓷膜反应器、9出水管、10气体收集系统、11pH探头、12曝气系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置
如图1所示，一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置，包括原水箱1、与原水箱1通过管道连通的厌氧SBR2、与厌氧SBR2通过管道连通的中间水箱A3、与中间水箱A3通过管道连通的除碳SBR4、与除碳SBR4通过管道连通的中间水箱B5，与中间水箱B5通过管道连通的短程硝化SBR6、与短程硝化SBR6通过管道连通的中间水箱C7和与中间水箱C7通过管道连通的旋转陶瓷膜反应器8，所述中间水箱B5通过管道与中间水箱C7连通，所述旋转陶瓷膜反应器8上设置于出水管9。
本实施例中，所述厌氧SBR2内设置有搅拌器和pH探头11，所述除碳SBR4内设置有曝气系统12和pH探头11，所述短程硝化SBR6内设置有曝气系统12和pH探头11，所述旋转陶瓷膜反应器8内含有厌氧氨氧化活性污泥，旋转陶瓷膜反应器8内设置有pH探头11，旋转陶瓷膜反应器8顶部设置有气体收集系统10
实施例2一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺
实施例2的处理工艺依托于实施例1中的处理装置。
本实施例中，渗滤液的COD为9100mg/L±500mg/L，总氮浓度为1350mg/L±100mg/L的渗滤液。
本实施例的垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，包括如下工艺步骤：
(1)渗滤液原液和部分旋转陶瓷膜的出水混合后首先进入厌氧SBR，启动厌氧SBR的搅拌器，通过反硝化过程、水解酸化和产甲烷的过程去除渗滤液中的可生化有机物，反应过程中以pH为控制参数，反硝化和产甲烷的过程中，pH上升，当pH出现下降的时候，表明系统有机物基本去除完毕，停止搅拌，沉淀排水，处理后的渗滤液排入中间水箱A；
(2)渗滤液从中间水箱A进入除碳SBR，开启除碳SBR的曝气系统进行曝气，进一步去除渗滤液中残存的可生化有机物，在曝气的过程中，当出现pH下降的趋势时，表明系统开始硝化，可生化有机物去除完毕，此时停止曝气，沉淀排水，渗滤液被排入中间水箱B；
(3)中间水箱B中的部分渗滤液随后进入短程硝化SBR，开启短程SBR的曝气系统进行曝气硝化，当系统出现pH由下降到上升的拐点时，表明系统硝化结束，此时停止曝气，沉淀排水，出水排入中间水箱C；
(4)中间水箱B的出水和短程SBR的出水按照1:1.3的比例在中间水箱C中进行混合，混合液被送入旋转陶瓷膜反应器；
(5)旋转陶瓷膜反应器中含有大量的厌氧氨氧化活性污泥，进水后，旋转陶瓷膜开始旋转，厌氧氨氧化菌通过自身的代谢实现对渗滤液的脱氮，由于脱氮过程是产气的过程，因此，在反应的过程中，陶瓷膜的出水管端封闭，打开气体收集系统的气路进行排气，反应过程中通过观察系统的pH变化来判断终点，当系统的pH出现由上升到下降的拐点时，表明系统脱氮结束，此时关闭气体收集系统的气路，打开出水端，进行排水，进入下一个处理工艺。
本实施例中，所述步骤(1)中厌氧SBR的排水比为30％，污泥浓度为10-15g/L。所述步骤(2)中除碳SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。其特征在于：所述步骤(3)中短程硝化SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。所述步骤(5)旋转陶瓷膜反应器的排水比为20％，污泥浓度为10-12g/L。
由图2可知，厌氧SBR主要的作用是去除渗滤液中的有机物，厌氧SBR出水的渗滤液COD含量大幅度减少，COD去除率达到了90％以上。随后，渗滤液进入除碳SBR。经过除碳SBR的处理，渗滤液的COD进一步降低，出水COD下降至750mg/L左右。通过好氧处理后，渗滤液99％以上的BOD5被氧化，剩余的COD为难降解的大分子有机物，微生物很难利用和去除了。除碳SBR的部分出水随后进入短程硝化SBR进行硝化。经过短程硝化SBR的处理，渗滤液的总氮变化不大，但氨氮的去除率达到了99％，总氮由氨氮转变为了亚硝态氮，为后续的厌氧氨氧化提供了必要的基质。部分除碳SBR的出水和短程硝化SBR的出水按照一定比例进入中间水箱3。混合后，渗滤液的氨氮和亚硝态氮的浓度都有所降低，但总氮浓度变化不大。随后，渗滤液进入陶瓷膜厌氧氨氧化反应器。经过厌氧氨氧化脱氮后，渗滤液的氨氮浓度和亚硝态氮浓度均低于5mg/L，出水中的总氮以硝态氮为主，且浓度低于100mg/L。该组合工艺对渗滤液的总氮去除率可以稳定的达到90％以上且无需任何碳源。
一个周期内垃圾渗滤液总氮的变化如图3所示，由图3可知，在总氮进水浓度为1345mg/L的条件下，旋转陶瓷膜厌氧氨氧化反应器在6个小时之内就完成了反应，出水氨氮浓度和亚硝态氮浓度分别达到了1.3mg/L和0.2mg/L，总氮浓度仅为91mg/L，相比进水，氨氮和总氮的去除率分别达到了99％和90％以上且无需任何碳源。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置，其特征在于：包括原水箱、与原水箱通过管道连通的厌氧SBR、与厌氧SBR通过管道连通的中间水箱A、与中间水箱A通过管道连通的除碳SBR、与除碳SBR通过管道连通的中间水箱B，与中间水箱B通过管道连通的短程硝化SBR、与短程硝化SBR通过管道连通的中间水箱C和与中间水箱C通过管道连通的旋转陶瓷膜反应器，所述中间水箱B通过管道与中间水箱C连通，所述旋转陶瓷膜反应器上设置于出水管。
2.根据权利要求1所述的种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理装置，其特征在于：所述厌氧SBR内设置有搅拌器和pH探头，所述除碳SBR内设置有曝气系统和pH探头，所述短程硝化SBR内设置有曝气系统和pH探头，所述旋转陶瓷膜反应器内含有厌氧氨氧化活性污泥，旋转陶瓷膜反应器内设置有pH探头，旋转陶瓷膜反应器顶部设置有气体收集系统。
3.一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
(1)渗滤液原液首先进入厌氧SBR，启动厌氧SBR的搅拌器，通过水解酸化和产甲烷的过程去除渗滤液中的可生化有机物，反应过程中以pH为控制参数，产甲烷的过程中，pH上升，当pH出现下降的时候，表明系统有机物基本去除完毕，停止搅拌，沉淀排水，处理后的渗滤液排入中间水箱A；
(2)渗滤液从中间水箱A进入除碳SBR，开启除碳SBR的曝气系统进行曝气，进一步去除渗滤液中残存的可生化有机物，在曝气的过程中，当出现pH下降的趋势时，表明系统开始硝化，可生化有机物去除完毕，此时停止曝气，沉淀排水，渗滤液被排入中间水箱B；
(3)中间水箱B中的60％的渗滤液随后进入短程硝化SBR，开启短程SBR的曝气系统进行曝气硝化，当系统出现pH由下降到上升的拐点时，表明系统硝化结束，此时停止曝气，沉淀排水，出水排入中间水箱C；
(4)中间水箱B的出水和短程硝化SBR的出水按照体积比1:(1-1.5)的比例在中间水箱C中进行混合，混合液被送入旋转陶瓷膜反应器；
(5)旋转陶瓷膜反应器中含有大量的厌氧氨氧化活性污泥，进水后，旋转陶瓷膜开始旋转，厌氧氨氧化菌通过自身的代谢实现对渗滤液的脱氮，由于脱氮过程是产气的过程，因此，在反应的过程中，陶瓷膜的出水管端封闭，打开气体收集系统的气路进行排气，反应过程中通过观察系统的pH变化来判断终点，当系统的pH出现由上升到下降的拐点时，表明系统脱氮结束，此时关闭气体收集系统的气路，打开出水端，进行排水，随后进入下一个处理工艺。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中厌氧SBR的排水比为30％，污泥浓度为10-15g/L。
5.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中除碳SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。
6.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中短程硝化SBR的排水比为30％，污泥浓度为4-5g/L，打开曝气系统后溶解氧控制在2-3mg/L。
7.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)中中间水箱B的出水和短程硝化SBR的出水按照1：1.3的比例在中间水箱C中进行混合。
8.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液厌氧氨氧化深度脱氮组合处理工艺，其特征在于：所述步骤(5)旋转陶瓷膜反应器的排水比为20％，污泥浓度为10-12g/L。
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