CN112811590B - 一种垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的处理方法属于高浓度氨氮废水处理的技术领域。本发明设有原水水箱、内循环厌氧反应器(IC)、曝气生物滤池(BAF)、中间水箱、三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器(3D(An/Df)BER)，在IC中设有内循环装置和三相分离装置，在BAF中设有曝气装置和反冲洗装置并装有轻质生物载体陶粒填料，在3D(An/Df)BER中安装有材质为碳棒的阳极、材质为碳纤维毡的阴极和颗粒活性炭第三电极。通过在IC中实现高负荷有机物厌氧消化，在BAF中实现半短程硝化脱氨，在3D(An/Df)BER中实现厌氧氨氧化、自养反硝化和电氧化反应，继而实现垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液自养深度脱氮除碳。

Description

一种垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的处理方法
技术领域
本发明是一种处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的方法，属于含有高浓度有机物、高浓度氨氮废水处理的技术领域。本发明设有原水水箱、内循环厌氧反应器(IC)、曝气生物滤池(BAF)、中间水箱、三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器(3D(An/Df)BER)，在IC中设有内循环装置和三相分离装置，在BAF中设有曝气装置和反冲洗装置并装有轻质生物载体陶粒填料，在3D(An/Df)BER中安装有材质为高纯碳棒的阳极、材质为碳纤维毡的阴极和颗粒活性炭第三电极。通过在IC中实现高浓度有机物厌氧消化，在BAF中实现半短程硝化脱氨，在3D(An/Df)BER中实现厌氧氨氧化、自养反硝化和电氧化反应，继而实现垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液自养深度脱氮除碳。本发明适用于垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的深度脱氮除碳的处理，减少曝气量，不外加外碳源，通过半短程硝化、厌氧氨氧化、自养反硝化实现垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的氨氮和总氮的深度脱除；通过厌氧消化和电氧化去除垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液中的有机物，实现深度除碳。
背景技术
2019年，随着上海开始普遍推行强制垃圾分类，垃圾强制分类迎来“春天”。在垃圾分类中，厨余垃圾(也称为湿垃圾)是一个重要组成部分，而厨余垃圾渗沥液的处理达标排放成为一个新问题。垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥是一类非常难处理的污水，它含有较高浓度的氨氮和有机物。目前，垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液可采用与城市污水合并处理、生物处理法、物化处理、蒸发处理等，其中：城市污水合并处理将会增加城市污水处理系统的污染物负荷，降低出水水质；物化处理投资巨大，且会新增污染物；蒸发处理设备精密，要消耗大量的能源，还会导致盐富集、结垢等一系列隐患。所以，垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液多采用生物处理法。
由于垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的污染物特性，在生物处理法中多采用厌氧-好氧组合工艺，常用的工艺为UASB-A/O-SBR。在UASB脱碳过程中，为防止升流速度太大使悬浮固体大量流失，反应器的进水容积负荷率一般限制在5～8kgCOD/(m3·d)，所以需要多级UASB串联，并且需要二沉池产水回流来稀释进水。
与UASB相比，IC反应器具有运行稳定、抗冲击负荷效果好、容积负荷高、占地面积小等优点。在处理低浓度废水时，反应器的进水容积负荷率可达到20～24kgCOD/(m3·d)，处理高浓度有机废水时，进水容积负荷率可达到35～50kgCOD/(m3·d)。
传统的生物脱氮过程通常是在充足溶解氧条件下，氨氮通过硝化作用转化为硝态氮；在缺氧条件下，将硝态氮转化为氮气；氮气逸散到大气中，从而实现污水脱氮。由于厌氧消化去除有机物使得碳氮比降低(不到2)，所以传统工艺在脱氮过程中常常存在碳源不足、需投加大量无机碳源，进而导致成本高和脱氮效果不好的问题，非常不利于生物脱氮。短程硝化是在较少溶解氧条件下，氨氮转化为亚硝态氮；在缺氧条件下，亚硝态氮反硝化为氮气，从而实现脱氮。所以与传统的生物脱氮过程相比，短程硝化节省40％的碳源和25％的曝气量。厌氧氨氧化(ANAMMOX)脱氮技术是在缺氧条件下，首先通过半短程硝化，使部分氨氮转化为亚硝态氮，之后氨氮和亚硝态氮发生反应生成氮气。这一过程与传统脱氮技术相比，不需外加碳源的同时节省了62.5％的曝气量，细胞产率低，污泥产量只有传统脱氮工艺的15％。对于厌氧消化出水这种C/N低的污水，若能不加或少加碳源则会大大的降低处理成本。
与单纯生物化学脱氮相比，生物电化学脱氮技术(3D(An/Df)BER)更加有效。反应器的阴极产生H2电子供体，利于微生物获得电子发生反应；施加适当电流，提高微生物酶活性，促进脱氮微生物的生长，有利于电极附着厌氧氨氧化菌、自养反硝化菌；第三电极表面的厌氧氨氧化菌、自养反硝化菌可以通过电极直接获取电子。
对于厌氧氨氧化出水来说，通常还含有一定量的难生物降解物质，因此会造成出水水质不达标。针对难降解有机物质，电氧化技术自身的优点使其很适用于处理该类物质。通入电源后，在电流作用下产生强氧化剂羟基自由基，从而可以氧化难降解有机物。
本发明采用IC-BAF-3D(An/Df)BER联用，在IC反应器中实现高负荷有机物厌氧消化，在BAF中实现半短程硝化脱氨，在3D(An/Df)BER中实现厌氧氨氧化、自养反硝化脱氮和电氧化反应除碳。最终，实现垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的经济高效脱氮除碳。
基于上述背景介绍，本试验以北京市某生物质能公司回收的餐厨垃圾的渗沥液为研究对象，采用IC-BAF-3D(An/Df)BER工艺对其进行处理，通过厌氧消化-半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化-电氧化深度脱碳脱氮，在未对系统内投加碳源、减少曝气量的情况下，实现较难处理的垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥的深度脱氮除碳。
发明内容
本项发明的目的在于针对现有厨余垃圾渗沥液的处理技术和工艺难点，构建工艺流程简单、技术先进、投资运行处理成本低的垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液处理的工艺技术。以北京市某生物质能公司回收的餐厨垃圾的渗沥液为研究对象，对实现简单可靠、运行稳定的工艺设计及运行参数进行深入研究，对实现经济高效的脱氮除碳以及其中半短程硝化、厌氧氨氧化和自养反硝化的影响及控制因素进行深入研究，对生物电氧化电流强度、电流密度、电极材料对处理效果的影响进行深入研究，明确最佳工艺流程、工艺参数和处理效能。通过IC反应器实现高负荷有机物厌氧消化，不需要回流稀释及多级串联，解决了以往工艺中设备多、控制复杂等工艺技术问题。通过BAF-3D(An/Df)BER，一方面，实现半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化，不需投加任何碳源即可进行深度脱氮，解决了以往厌氧消化出水这类高氨氮低有机物污水脱氮反硝化需大量投加碳源而造成成本高的关键问题；另一方面，采用电氧化工艺取代“膜法”工艺处理难降解有机物，采用不同的电流强度同时对难降解有机物进行分析，以最低成本实现垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的达标排放。
本发明可广泛应用于垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的处理。
本发明的技术方案：
本发明设计的IC-BAF-3D(An/Df)BER处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液，其特征在于：
包括原水水箱(01)、IC反应器(05)、BAF(08)、中间水箱(02)、3D(An/Df)BER(09)、产水水箱(03)。
厨余垃圾渗沥液在原水水箱(01)中通过搅拌器(10)进行混合、调节，原水水箱(01)设有出水管(15)。厨余垃圾渗沥液从出水管(15)，经过原水泵(12)以及IC反应器(05)进水管(16)被泵入IC反应器(05)中。IC反应器(05)为内循环厌氧反应器，厨余垃圾渗沥液从IC反应器(05)底部进入，在反应器内进行厌氧消化反应，去除有机物，即脱碳。IC反应器(05)置于35～38℃的恒温水浴，通过温度变送器(23)对反应器的温度实时监控并调整；分上下两个反应格室(07和06)；产生的气体通过气体收集管(50)收集到集气瓶(04)中。IC反应器(05)设有取样口(34～37)及放空口(38)。
IC反应器(05)出水经过IC反应器(05)出水管(17)进入BAF(08)，通过BAF(08)底部的布水孔(18)流入，向上流出；在BAF(08)下部进行曝气，空气通过曝气空压机(46)和气体流量计(25)以及曝气管(48)进入到BAF(08)中。BAF(08)设有在线pH和溶解氧(DO)监测设备(24)，实时在线监测BAF(08)中的pH和DO，从而判定反应状态；通过气体流量计(25)将BAF(08)中的DO控制到0.5～1.0mg/L，在该条件下，水中50％～55％的氨氮通过硝化反应生成亚硝态氮。当反应进行至36～48h时，进行水气联合反冲洗；反洗气通过反洗空压机(47)和气体流量计(26)以及反洗进气管(49)进入到BAF(08)中；反洗水取自产水水箱(03)，产水水箱(03)设有出水管(43)，反洗水经过反洗水泵(14)和反冲洗进水管(44)被泵入BAF(08)中，反冲洗排水经过反冲洗排水管(45)排至原水水箱(01)与厨余垃圾渗沥液混合。
BAF(08)出水经过BAF(08)出水管(19)进入中间水箱(02)，设置搅拌器(11)进行搅拌、调节和预脱氧，保证溶解氧浓度0.3～0.5mg/L；利用加热棒(28)，在中间水箱内控制水温35～37℃；调节pH7.0～8.0，并在池内设置在线pH和溶解氧(DO)监测设备(27)。中间水箱(02)设有出水管(20)。中间水箱(02)出水从出水管(20)，经过中间水泵(13)以及3D(An/Df)BER(09)进水管(21)被泵入3D(An/Df)BER(09)中。
3D(An/Df)BER(09)接直流电源，电源正极(29)和电源负极(30)分别通过导线与装置的阳极(31)和阴极(32)连接。阳极(31)为碳棒，直径1cm，含碳量97％～99％，密度1.70～1.87g/cm3，电阻率8～10μΩm，置于反应器中央；阴极(32)为碳纤维毡，厚度8～10mm，克重80～400g/m3，表面电阻＜10Ω，置于反应器内壁；第三电极(33)为颗粒活性炭，粒径2～4mm，填充于阴、阳极之间。控制电压1.0～1.5V，水力停留时间10～12h；侧面设有出水控制阀(39～42)和出水管(22)，系统出水通过3D(An/Df)BER出水管(22)排至产水水箱(03)；最终氨氮、COD得以有效去除，获得较高总氮去除率。
系统最终出水的有机物、氨氮和总氮浓度可分别降低至60～70、14.5～16.5和20～30mg·L-1，实现除碳脱氮。
本发明设计的IC-BAF-3D(An/Df)BER处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液，其特征在于，包括以下步骤：
1.)厨余垃圾渗沥液在原水水箱(01)中通过搅拌器(10)进行混合、调节，原水水箱(01)设有出水管(15)。厨余垃圾渗沥液从出水管(15)，经过原水泵(12)以及IC反应器(05)进水管(16)被泵入IC反应器(05)中。IC反应器(05)为内循环厌氧反应器，厨余垃圾渗沥液从IC反应器(05)底部进入，在反应器内进行厌氧消化反应，去除有机物，即脱碳。IC反应器(05)置于35～38℃的恒温水浴，通过温度变送器(23)对反应器的温度实时监控并调整；分上下两个反应格室(07和06)；产生的气体通过气体收集管(50)收集到集气瓶(04)中。IC反应器(05)设有取样口(34～37)及放空口(38)。
2.)IC反应器(05)出水经过IC反应器(05)出水管(17)进入BAF(08)，通过BAF(08)底部的布水孔(18)流入，向上流出；在BAF(08)下部进行曝气，空气通过曝气空压机(46)和气体流量计(25)以及曝气管(48)进入到BAF(08)中。BAF(08)设有在线pH和溶解氧(DO)监测设备(24)，实时在线监测BAF(08)中的pH和DO，从而判定反应状态；通过气体流量计(25)将BAF(08)中的DO控制到0.5～1.0mg/L，在该条件下，水中50％～55％的氨氮通过硝化反应生成亚硝态氮。当反应进行至36～48h时，进行水气联合反冲洗；反洗气通过反洗空压机(47)和气体流量计(26)以及反洗进气管(49)进入到BAF(08)中；反洗水取自产水水箱(03)，产水水箱(03)设有出水管(43)，反洗水经过反洗水泵(14)和反冲洗进水管(44)被泵入BAF(08)中，反冲洗排水经过反冲洗排水管(45)排至原水水箱(01)与厨余垃圾渗沥液混合。
3.)BAF(08)出水经过BAF(08)出水管(19)进入中间水箱(02)，设置搅拌器(11)进行搅拌、调节和预脱氧，保证溶解氧浓度0.3～0.5mg/L；利用加热棒(28)，在中间水箱内控制水温35～37℃；调节pH7.0～8.0，并在池内设置在线pH和溶解氧(DO)监测设备(27)。中间水箱(02)设有出水管(20)。中间水箱(02)出水从出水管(20)，经过中间水泵(13)以及3D(An/Df)BER(09)进水管(21)被泵入3D(An/Df)BER(09)中。
4.)3D(An/Df)BER(09)接直流电源，电源正极(29)和电源负极(30)分别通过导线与装置的阳极(31)和阴极(32)连接。阳极(31)为碳棒，直径1cm，含碳量97％～99％，密度1.70～1.87g/cm3，电阻率8～10μΩm，置于反应器中央；阴极(32)为碳纤维毡，厚度8～10mm，克重80～400g/m3，表面电阻＜10Ω，置于反应器内壁；第三电极(33)为颗粒活性炭，粒径2～4mm，填充于阴、阳极之间。控制电压1.0～1.5V，水力停留时间10～12h；侧面设有出水控制阀(39～42)和出水管(22)，系统出水通过3D(An/Df)BER出水管(22)排至产水水箱(03)；最终氨氮、COD得以有效去除，获得较高总氮去除率。系统最终出水的有机物、氨氮和总氮浓度可分别降低至60～70、14.5～16.5和20～30mg·L-1，实现除碳脱氮。
技术原理
本发明采用IC-BAF-3D(An/Df)BER工艺并结合半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化-电氧化技术处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的机理：
垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液对环境有很大影响，其中的高浓度氨氮和有机物给处理技术和工艺带来了巨大挑战。本发明根据垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的特点，采用IC-BAF-3D(An/Df)BER工艺和半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化-电氧化技术单独处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液从而实现处理工艺优化、处理技术先进和处理成本低廉。
本发明中的原水水箱，利用内置搅拌器对渗沥液进行混合、调节，均化水质水量。本发明中的IC反应器，利用兼性菌和厌氧细菌等在无氧条件下将可生物降解的有机物分解为CH4、CO2、H2O和H2S等，通过内循环自动稀释进水，稳定进水浓度、缩短停留时间、提高容积负荷。本发明中的BAF，在曝气条件下，通过溶解氧和游离氨的控制实现部分短程硝化产生亚硝态氮的积累，为后续反应做准备。
短程硝化出水中剩余氨氮和积累的亚硝酸盐氮在3D(An/Df)BER中经厌氧氨氧化反应进行去除；厌氧氨氧化反应积累的硝酸盐氮，可由氢自养反硝化菌进行去除(亚硝酸盐氮还原酶(0.2mg/L)对溶解的氢浓度比硝酸盐氮还原酶(0.1mg/L)更敏感，所以氢气优先被用于硝酸盐氮的还原，正常亚硝酸盐氮积累，但是可以被厌氧氨氧化去除)；总氮得以去除，过程中电极电势刺激有利于脱氮微生物反应。短程硝化除水中剩余的难降解有机物经电极氧化浓度也得以降低。
3D(An/Df)BER阴极采用碳纤维毡，阴极产生H2电子供体，有利于微生物获得电子发生反应；反应器施加适当电流能提高微生物酶活性，促进脱氮微生物的生长，有利于碳纤维毡附着厌氧氨氧化菌、自养反硝化菌；第三电极采用颗粒电极，为颗粒活性炭(粒径2～4mm)；颗粒电极表面的厌氧氨氧化菌、自养反硝化菌可以通过电极直接获取电子；在阴极和颗粒电极上实现脱氮菌的富集(固定)。
在3D(An/Df)BER内发生的是厌氧氨氧化-自养反硝化耦合反应，实现总氮去除率的关键在于电压条件的控制，将电压控制在促进厌氧氨氧化和发生自养反硝化反应的临界范围，既能通过临界电极电势提高厌氧氨氧化菌活性，保证厌氧氨氧化脱氮效率；同时促进自养反硝化细菌去除硝酸盐氮的速率得以提升。
本发明包括原水水箱(01)、IC反应器(05)、BAF(08)、中间水箱(02)、3D(An/Df)BER反应器(09)、产水水箱(03)。工艺流程简单，技术先进，操作方便。BAF中设有曝气系统(46)和在线pH和DO监测设备(24)把控反应的进程；中间水箱设置搅拌器(11)进行搅拌、调节和预脱氧，保证溶解氧浓度0.3～0.5mg/L，利用加热棒(28)，在中间水箱内控制水温35～37℃，调节pH7.5，并在池内设置在线pH和溶解氧(DO)监测设备(27)，为后续3D(An/Df)BER反应器中的反应提供进水条件。
原水水箱对渗沥液进行调节；IC反应器进行厌氧消化降解可生化有机物，通过内循环装置设置稀释进水、稳定进水浓度、缩短停留时间、提高容积负荷；IC反应器出水进入BAF，在曝气条件下，好氧细菌可生物降解有机物进一步降解，同时发生半短程硝化；渗沥液最后进入3D(An/Df)BER反应器，在3D(An/Df)BER中，发生厌氧氨氧化、自养反硝化和电氧化反应，实现深度脱氮和难降解有机污染物降解。最终实现深度脱氮除碳。
本发明设计的IC-BAF-3D(An/Df)BER工艺并结合半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化-电氧化技术处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液，与现有工艺和技术相比，具有下列优点：
(1)将IC、BAF反应器运用到厨余垃圾渗沥液的处理上。
本发明设计IC反应器代替现在普遍使用的两级UASB串联工艺作为垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液处理的前端厌氧消化反应器，使容积负荷提升至30～40kgCOD/(m3·d)，是UASB的4倍左右，有效体积仅为UASB的1/4～1/3。依靠沼气实现内循环来稀释进水、稳定浓度，消除了渗沥液水质波动对厌氧消化的影响，内循环的循环量可依据进水浓度调节，一般为进水流量的10～20倍，不必外加动力，节省能耗。
本发明设计BAF代替现在普遍使用的活性污泥法作为半短程硝化反应器，与活性污泥法工艺相比，BAF中的微生物附着于生物填料上，生化反应更稳定，且不易出现污泥膨胀和“跑泥”等问题；其次，BAF工艺负荷高，无需二沉池，占地面积和池容较小；另外，BAF氧的传输利用效率高，曝气量小，供氧动力消耗低。
(2)采用短程反硝化-厌氧氨氧化技术深度脱氮。
本发明中针对厌氧消化出水碳氮比低的情况，采用短程反硝化-厌氧氨氧化技术进行深度脱氮。与传统的硝化-反硝化技术相比，短程反硝化-厌氧氨氧化在硝化反应阶段可节省60％以上的曝气量，在厌氧氨氧化阶段无需投加碳源，在提高处理效率的同时节省能耗。
(3)创新性将厌氧氨氧化反应、自养反硝化反应和三维生物膜电极技术结合。
控制合适的电极电势刺激，不仅能提高厌氧氨氧化细菌脱氮性能；还有利于反硝化细菌去除厌氧氨氧化反应积累(细菌产生)的硝酸盐氮，使总氮去除率得以提升；同时降低出水COD浓度，解决了短程硝化-厌氧氨氧化出水硝酸盐氮、难降解有机物浓度高的问题。
(4)创新性地使用颗粒活性炭作为第三电极。
颗粒活性炭作第三电极，既是脱氮微生物载体，同时使体系获得更大的反应面积、更短的传质距离和更高的催化活性；阴极采用碳纤维毡，同时为脱氮微生物载体，促进脱氮生物膜的形成；再加上适当电极电势刺激，有效缩短反应器启动时间，缓解了厌氧氨氧化生物反应器启动缓慢的问题。
附图说明
图1是设计的“IC-BAF-3D(An/Df)BER”处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液实现脱氮除碳的装置示意图
01-原水水箱，05-内循环厌氧反应器IC，08-曝气生物滤池BAF，02-中间水箱，09-三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器3D(An/Df)BER，03-产水水箱；
01-原水水箱：10-搅拌器，12-原水泵，15-出水管，45-反冲洗排水管。
05-内循环厌氧反应器IC：16-进水管，17-出水管，23-温度变送器，06-第一反应室，07-第二反应室，34～37-取样口，38-放空口，50-气体收集管，04-集气瓶。
08-曝气生物滤池BAF：18-布水孔，19-出水管，44-反冲洗进水管，45-反冲洗排水管，46-曝气空压机，47-反洗空压机，24-监测设备，25-气体流量计，26-气体流量计，48-曝气管，49-反洗进气管。
02-中间水箱：20-出水管，11-搅拌器，13-中间水泵，28-加热棒，27-监测设备。
09-三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器3D(An/Df)BER：29-电源正极，30-电源负极，31-装置的阳极，32-装置的阴极，33-第三电极，39～42-出水控制阀，21-进水管，22-出水管。
03-产水水箱：14-反洗水泵，43-出水管。
具体实施方式
结合实例：实验用水取自北京市某生物质能公司回收的餐厨垃圾的渗沥液，水质如下：CODcr为10.0～15.0mg·mL-1，TN为2.5～3.0mg·mL-1，NH4 +-N为2.0～2.5mg·mL-1，NOx --N为10～15mg·L-1，TP为9.0～15.0mg·mL-1。
常规水质指标均采用国家标准方法测定。
如图1所示，本发明单独处理垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的具体步骤如下：
1.)厨余垃圾渗沥液在原水水箱(01)中通过搅拌器(10)进行混合、调节，原水水箱(01)设有出水管(15)。厨余垃圾渗沥液从出水管(15)，经过原水泵(12)以及IC反应器(05)进水管(16)被泵入IC反应器(05)中。IC反应器(05)为内循环厌氧反应器，厨余垃圾渗沥液从IC反应器(05)底部进入，在反应器内进行厌氧消化反应，去除有机物，即脱碳。IC反应器(05)置于35～38℃的恒温水浴，通过温度变送器(23)对反应器的温度实时监控并调整；分上下两个反应格室(07和06)；产生的气体通过气体收集管(50)收集到集气瓶(04)中。IC反应器(05)设有取样口(34～37)及放空口(38)。
2.)IC反应器(05)出水经过IC反应器(05)出水管(17)进入BAF(08)，通过BAF(08)底部的布水孔(18)流入，向上流出；在BAF(08)下部进行曝气，空气通过曝气空压机(46)和气体流量计(25)以及曝气管(48)进入到BAF(08)中。BAF(08)设有在线pH和溶解氧(DO)监测设备(24)，实时在线监测BAF(08)中的pH和DO，从而判定反应状态；通过气体流量计(25)将BAF(08)中的DO控制到0.5～1.0mg/L，在该条件下，水中50％～55％的氨氮通过硝化反应生成亚硝态氮。当反应进行至36～48h时，进行水气联合反冲洗；反洗气通过反洗空压机(47)和气体流量计(26)以及反洗进气管(49)进入到BAF(08)中；反洗水取自产水水箱(03)，产水水箱(03)设有出水管(43)，反洗水经过反洗水泵(14)和反冲洗进水管(44)被泵入BAF(08)中，反冲洗排水经过反冲洗排水管(45)排至原水水箱(01)与厨余垃圾渗沥液混合。
3.)BAF(08)出水经过BAF(08)出水管(19)进入中间水箱(02)，设置搅拌器(11)进行搅拌、调节和预脱氧，保证溶解氧浓度0.3～0.5mg/L；利用加热棒(28)，在中间水箱内控制水温35～37℃；调节pH7.0～8.0，并在池内设置在线pH和溶解氧(DO)监测设备(27)。中间水箱(02)设有出水管(20)。中间水箱(02)出水从出水管(20)，经过中间水泵(13)以及3D(An/Df)BER(09)进水管(21)被泵入3D(An/Df)BER(09)中。
4.)3D(An/Df)BER(09)接直流电源，电源正极(29)和电源负极(30)分别通过导线与装置的阳极(31)和阴极(32)连接。阳极(31)为碳棒，直径1cm，含碳量97％～99％，密度1.70～1.87g/cm3，电阻率8～10μΩm，置于反应器中央；阴极(32)为碳纤维毡，厚度8～10mm，克重80～400g/m3，表面电阻＜10Ω，置于反应器内壁；第三电极(33)为颗粒活性炭，粒径2～4mm，填充于阴、阳极之间。控制电压1.0～1.5V，水力停留时间10～12h；侧面设有出水控制阀(39～42)和出水管(22)，系统出水通过3D(An/Df)BER出水管(22)排至产水水箱(03)；最终氨氮、COD得以有效去除，获得较高总氮去除率。系统最终出水的有机物、氨氮和总氮浓度可分别降低至60～70、14.5～16.5和20～30mg·L-1，实现除碳脱氮。
连续实验结果表明：
垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液CODcr为10.0～15.0mg·mL-1，TN为2.5～3.0mg·mL-1，NH4 +-N为2.0～2.5mg·mL-1，NOx --N为10～15mg·L-1，TP为9.0～15.0mg·mL-1时，经过IC-BAF-3D(An/Df)BER工艺和半短程硝化-厌氧氨氧化-自养反硝化-电化学技术处理后，最终出水有机物、总氮和氨氮浓度可分别降低至60～70、20～30和14.5～16.5mg·L-1，实现了99.5％、99.1％和99.3％的有机物、总氮和氨氮的去除率，即实现经济高效降解。

Claims (1)

1.一种垃圾分类回收后厨余垃圾渗沥液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.）设有原水水箱（01）、内循环厌氧反应器（05）、曝气生物滤池（08）、中间水箱（02）、三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器（09）和产水水箱（03）；在原水水箱（01）中设置混合搅拌装置，在内循环厌氧反应器（05）中设有内循环装置和三相分离装置，在曝气生物滤池（08）中设有曝气装置和反冲洗装置并装有生物载体陶粒填料，在中间水箱（02）中设置混合搅拌装置，在三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器（09）中安装有材质为碳棒的阳极、材质为碳纤维毡的阴极和颗粒活性炭第三电极；
2.）厨余垃圾渗沥液在原水水箱（01）中通过原水搅拌器（10）进行混合、调节，原水水箱（01）设有原水出水管（15）；厨余垃圾渗沥液从原水出水管（15），经过原水泵（12）以及厌氧进水管（16）被泵入内循环厌氧反应器（05）中；厨余垃圾渗沥液从内循环厌氧反应器（05）底部进入，在反应器内进行厌氧消化反应，去除有机物，即脱碳；内循环厌氧反应器（05）置于35~38℃的恒温水浴，通过温度变送器（23）对反应器的温度实时监控并调整；分上下两个反应格室；产生的气体通过气体收集管（50）收集到集气瓶（04）中；内循环厌氧反应器（05）设有取样口及放空口（38）；
3.）内循环厌氧反应器（05）出水经过厌氧出水管（17）进入曝气生物滤池（08），通过曝气生物滤池（08）底部的布水孔（18）流入，向上流出；在曝气生物滤池（08）下部进行曝气，空气通过曝气空压机（46）和曝气气体流量计（25）以及曝气管（48）进入到曝气生物滤池（08）中；曝气生物滤池（08）设有曝气在线pH和溶解氧监测设备（24），实时在线监测曝气生物滤池（08）中的pH和DO；通过曝气气体流量计（25）将曝气生物滤池（08）中的DO控制到0.5~1.0mg/L，在该条件下，水中50%~55%的氨氮通过硝化反应生成亚硝态氮；当反应进行至36~48h时，进行水气联合反冲洗；反洗气通过反洗空压机（47）和反洗气体流量计（26）以及反洗进气管（49）进入到曝气生物滤池（08）中；反洗水取自产水水箱（03），产水水箱（03）设有产水出水管（43），反洗水经过反洗水泵（14）和反冲洗进水管（44）被泵入曝气生物滤池（08）中，反冲洗排水经过反冲洗排水管（45）排至原水水箱（01）与厨余垃圾渗沥液混合；
4.）曝气生物滤池（08）出水经过滤池出水管（19）进入中间水箱（02），设置中间搅拌器（11）进行搅拌、调节和预脱氧，保证溶解氧浓度0.3~0.5mg/L；利用加热棒（28），在中间水箱内控制水温35~37℃；调节pH7.0~8.0，并在池内设置中间在线pH和溶解氧监测设备（27）；中间水箱（02）设有中间出水管（20）；中间水箱（02）出水从中间出水管（20），经过中间水泵（13）以及中间进水管（21）被泵入三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器（09）中；
5.）三维厌氧氨氧化耦合自养反硝化生物膜电极反应器（09）接直流电源，电源正极（29）和电源负极（30）分别通过导线与装置的阳极（31）和阴极（32）连接；阳极（31）为碳棒，直径1cm，含碳量97%~99%，密度1.70~1.87g/cm3，电阻率8~10μΩm，置于中央；阴极（32）为碳纤维毡，厚度8~10mm，克重80~400g/m3，表面电阻＜10Ω，置于反应器内壁；第三电极（33）为颗粒活性炭，粒径2~4mm，填充于阴、阳极之间；控制电压1.0~1.5V，水力停留时间10~12h；侧面设有出水控制阀和电反应出水管（22），系统出水通过电反应出水管（22）排至产水水箱（03）。
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Assignor: Beijing University of Civil Engineering and Architecture

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Denomination of invention: A treatment method of kitchen waste leachate after waste classification and recovery

Granted publication date: 20211008

License type: Common License

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