CN113233596A - 连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法 - Google Patents
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Abstract
连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，属于高氨氮污水生物处理领域。中晚期垃圾渗滤液进入AOA连续流反应器以A/O/A(厌氧/好氧/缺氧)方式运行，通过PN/A‑ED/A(短程硝化/厌氧氨氧化‑内源短程反硝化/厌氧氨氧化)组合工艺实现总氮去除。厌氧段微生物吸收进水中外碳源储存为细胞内碳源，好氧段发生短程硝化，将进水中的氨氮部分氧化成亚硝态氮；缺氧段首先进行厌氧氨氧化作用产生部分硝态氮，硝态氮通过内源短程反硝化作用还原为亚硝态氮，为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮。本发明通过连续流反应器实现中晚期垃圾渗滤液95.3％的总氮去除，适用于垃圾渗滤液等高氨氮废水的深度脱氮处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，属于高氨氮污水生物处理领域。
背景技术
近年来，随着我国城市发展加快，城市生活垃圾产量也在不断增加，传统垃圾的处理方法包括填埋法、焚烧法和堆肥法等，而填埋法处理垃圾则是最广泛的应用方法。需填埋的垃圾经过初步处理运输到垃圾填埋场，填埋后垃圾随地标降水、地表水流入以及自身分解水分等综合产生的高污染废水即为垃圾渗滤液，垃圾渗滤液是一种含有高浓度有机物和氨氮的废水，具有水质成分复杂、水量变化大、微生物营养元素比例失调、随填埋年限水质变化波动大等特点，会对环境造成严重污染。传统污水生物脱氮过程中，氨氮被硝化菌氧化成硝态氮，生成的硝态氮被反硝化菌利用外源有机物作为电子供体将其还原为氮气，进而实现脱氮。中晚期垃圾渗滤液属于高氨氮废水，其氨氮浓度极高，有机物成分复杂且可生化性有机物较低，碳氮比较低，按照传统硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液其碳源远远不足，则需大量投加外碳源进行脱氮，导致处理中晚期渗滤液脱氮效率低，碳源利用率低，运行成本高等问题。
短程硝化、厌氧氨氧化及内源短程反硝化技术是近年来迅速发展起来的新型污水生物处理脱氮技术，有很大的普世价值和广泛的发展前景。短程硝化是在好氧条件下，氨氧化细菌将氨氮氧化成亚硝态氮，相较于传统的硝化作用，短程硝化具有节省曝气量、反应速率快、剩余污泥少等优势。厌氧氨氧化技术是一种自养脱氮技术，在缺氧条件下，厌氧氨氧化菌将污水中的氨氮和亚硝态氮同时转化成氮气和少量硝态氮的过程，具有自养脱氮、脱氨成本低、效率高、污泥产量少等优点。内源短程反硝化技术则是在厌氧条件下，内源短程反硝化菌吸收原水中的外碳源以内碳源形式暂时储存在细胞内，在缺氧时利用内碳源将硝态氮还原至亚硝态氮，其具有暂时储存碳源且高效利用内碳源将硝态氮还原至亚硝态氮阶段的优势。
连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，通过将中晚期垃圾渗滤液泵入AOA连续流反应器以A/O/A(厌氧/好氧/缺氧)方式运行，将短程硝化、厌氧氨氧化及内源短程反硝化三种新型脱氮工艺有机结合起来，实现高效低能耗下的深度脱氮。在AOA连续流反应器中，厌氧段微生物吸收进水中外碳源储存为细胞内碳源，好氧段发生短程硝化，将进水中的氨氮部分氧化成亚硝态氮；缺氧段首先利用剩余氨氮和短程硝化产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化作用脱氮，此过程会产生硝态氮；硝态氮通过内源短程反硝化作用还原为亚硝态氮，继续为厌氧氨氧化反应提供亚硝态氮。该工艺在进水氨氮、总氮和COD浓度分别为1140±40mg/L，1250±50mg/L和1900±150mg/L的条件下，出水TN<60mg/L，去除率达95.3％，TN去除负荷达到0.33kg/(m3·d)。
发明内容
中晚期垃圾渗滤液具有氨氮含量高、微量元素失调、有机物难降解等特点，本发明提出了连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，具体是中晚期垃圾渗滤液进入AOA连续流反应器，以A/O/A(厌氧/好氧/缺氧)的方式运行，厌氧、好氧、缺氧区体积比为1:3:4。原水进入厌氧阶段后内源反硝化菌吸收原水中外碳源储存为细胞内碳源；进入好氧阶段后发生短程硝化反应，将反应器混合液中氨氮部分氧化成亚硝态氮，好氧末剩余足够的氨氮参加厌氧氨氧化反应；进入缺氧阶段，首先好氧阶段剩余氨氮和产生亚硝态氮在厌氧氨氧化菌作用下发生厌氧氨氧化反应，生成氮气和硝态氮，硝态氮在内源反硝化菌作用下发生内源短程反硝化反应生成亚硝态氮，再次为厌氧氨氧化反应提供底物。连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法处理高氨氮中晚期垃圾渗滤液时，通过短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮降低总氮负荷后，再通过内源短程反硝化厌氧氨氧化充分利用原水中的可降解有机物耦合自养脱氮，最终实现中晚期垃圾渗滤液深度脱氮。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，其特征在于，包括原水水箱(1)、AOA连续流反应器(2)、竖流式沉淀池(3)；
所述原水水箱设有第一进水口(1.1)、第一出水口(1.2)、第一进水蠕动泵(1.3)；所述AOA连续流反应器(2)设有第一pH/DO实时监测装置(2.1)、第二pH/DO实时监测装置(2.2)、第一搅拌器(2.3)、第二搅拌器(2.4)、第三搅拌器(2.5)、第四搅拌器(2.6)、第五搅拌器(2.7)、第一曝气盘(2.8)、第二曝气盘(2.9)、第三曝气盘(2.10)、第二进水口(2.11)、第三进水口(2.12)、第四进水口(2.13)、第二出水口(2.14)、第一回流蠕动泵(2.15)、第二回流蠕动泵(2.16)；所述竖流式沉淀池(3)设有中心进水管(3.1)、溢流堰(3.2)、喇叭口(3.3)、第三出水口(3.4)、第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)；
中晚期垃圾渗滤液通过第一进水口(1.1)进入原水水箱(1)；原水水箱(1)第一出水口(1.2)通过第一进水蠕动泵(1.3)与AOA连续流反应器(2)第二进水口(2.11)相连；AOA连续流反应器(2)第三进水口(2.12)通过第一回流蠕动泵(2.15)与竖流式沉淀池(3)第一回流口(3.7)相连；AOA连续流反应器(2)第四进水口(2.13)通过第二回流蠕动泵(2.16)与竖流式沉淀池(3)第二回流口(3.5)相连；AOA连续流反应器(2)第二出水口(2.14)通与竖流式沉淀池(3)中心进水管(3.1)相连；出水从喇叭口(3.3)流出后，经沉淀上清液经过溢流堰(3.2)从第三出水口(3.4)排出；沉淀污泥则进入第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)排出；
权利要求所述连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，包括以下过程：
1)分别将短程硝化、厌氧氨氧化和内源短程反硝化活性污泥按照质量比为3:1:1投加至AOA连续流反应器(2)中，控制投加污泥浓度和投加比例，使得投加后AOA连续流反应器(2)厌氧末、好氧末、缺氧末混合液污泥浓度分别为4500-5500mg/L、5000-6000mg/L、6000-7000mg/L；
2)AOA连续流反应器(2)启动成功后，原水水箱中的中晚期垃圾渗滤液通过第一进水蠕动泵(1.3)泵入AOA连续流反应器(2)中；首先进入厌氧阶段，内源反硝化污泥吸收原水中外源有机物以内碳源形式储存在细胞体内，厌氧停留时间16h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第一回流蠕动泵(2.15)泵入AOA连续流反应器(2)第三进水口(2.12)，补充反应器污泥浓度，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第一回流比为100％；
3)污泥混合液通过厌氧阶段进入好氧阶段，在好氧阶段发生短程硝化反应，在氨氧化菌作用将部分氨氮氧化成亚硝态氮，通过第一pH/DO实时监测装置(2.1)实时监测反应器中DO变化，通过调整曝气量，控制好氧区DO在0.2-0.5mg/L，好氧停留时间48h；
4)污泥混合液通过好氧阶段进入缺氧阶段，首先好氧阶段剩余氨氮和产生亚硝态氮在厌氧氨氧化菌作用下发生厌氧氨氧化反应，生成氮气和硝态氮；硝态氮在内源反硝化菌作用下发生内源短程反硝化反应生成亚硝态氮，为厌氧氨氧化反应继续提供底物，缺氧停留时间64h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第二回流蠕动泵(2.16)泵入AOA连续流反应器(2)第四进水口(2.13)，补充缺氧阶段污泥浓度，加快内源反硝化速率，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第二回流比为100％；缺氧阶段的出水经过竖流式沉淀池(3)后，泥水分离将上清液排出。
技术原理
连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，中晚期垃圾渗滤液进入AOA连续流反应器以A/O/A(厌氧/好氧/缺氧)方式运行，通过PN/A-ED/A(短程硝化/厌氧氨氧化-内源短程反硝化/厌氧氨氧化)组合工艺实现总氮去除。首先厌氧段内源反硝化菌吸收进水中外碳源以内碳源形式储存在细胞体内；好氧段在氨氧化菌作用下发生短程硝化，将进水中的氨氮部分氧化成亚硝态氮；缺氧段首先在厌氧氨氧化菌作用下进行厌氧氨氧化反应将废水中氨氮和硝态氮转化成氮气和硝态氮，其次硝态氮通过内源短程反硝化作用还原为亚硝态氮，再一次为厌氧氨氧化反应提供反应底物亚硝态氮，以此循环可在缺氧段实现深度脱氮。
本发明涉及连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法具有以下优点：
(1)本发明通过AOA连续流反应器将短程硝化、厌氧氨氧化及内源短程反硝化三种新型脱氮工艺有机结合起来，实现了中晚期垃圾渗滤液的高效和深度脱氮；
(2)在AOA连续流反应器中，厌氧段内源反硝化菌将原水中外碳源以内碳源形式暂时储存在细胞内，在缺氧段利用内碳源进行内源反硝化作用脱氮，实现了在原水碳源有限条件下，碳源的跨阶段、高效利用；
(3)在AOA连续流反应器中，氨氧化菌的短程硝化作用可以节省60％的曝气量且大大缩短曝气时间；厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化作用是一种自养脱氮过程，该过程不消耗外碳源即可达到脱氮目的，整体工艺具有高效脱氮、运行低能耗且低成本的特点；
(4)AOA连续流反应器的缺氧段，短程反硝化细菌以厌氧氨氧化菌产生的硝态氮为底物进行内源反硝化生成亚硝态氮，同时又为厌氧氨氧化菌提供亚硝态氮，进行厌氧氨氧化脱氮，以此循化可在缺氧段实现总氮的深度去除。
附图说明
图1为连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法的流程图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，包括原水水箱(1)、AOA连续流反应器(2)、竖流式沉淀池(3)；
所述原水水箱设有第一进水口(1.1)、第一出水口(1.2)、第一进水蠕动泵(1.3)；所述AOA连续流反应器(2)设有第一pH/DO实时监测装置(2.1)、第二pH/DO实时监测装置(2.2)、第一搅拌器(2.3)、第二搅拌器(2.4)、第三搅拌器(2.5)、第四搅拌器(2.6)、第五搅拌器(2.7)、第一曝气盘(2.8)、第二曝气盘(2.9)、第三曝气盘(2.10)、第二进水口(2.11)、第三进水口(2.12)、第四进水口(2.13)、第二出水口(2.14)、第一回流蠕动泵(2.15)、第二回流蠕动泵(2.16)；所述竖流式沉淀池(3)设有中心进水管(3.1)、溢流堰(3.2)、喇叭口(3.3)、第三出水口(3.4)、第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)；
中晚期垃圾渗滤液通过第一进水口(1.1)进入原水水箱(1)；原水水箱(1)第一出水口(1.2)通过第一进水蠕动泵(1.3)与AOA连续流反应器(2)第二进水口(2.11)相连；AOA连续流反应器(2)第三进水口(2.12)通过第一回流蠕动泵(2.15)与竖流式沉淀池(3)第一回流口(3.7)相连；AOA连续流反应器(2)第四进水口(2.13)通过第二回流蠕动泵(2.16)与竖流式沉淀池(3)第二回流口(3.5)相连；AOA连续流反应器(2)第二出水口(2.14)通与竖流式沉淀池(3)中心进水管(3.1)相连；出水从喇叭口(3.3)流出后，经沉淀上清液经过溢流堰(3.2)从第三出水口(3.4)排出；沉淀污泥则进入第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)排出；
具体操作过程如下：
1)分别将短程硝化、厌氧氨氧化和内源短程反硝化活性污泥按照质量比为3:1:1投加至AOA连续流反应器(2)中，控制投加污泥浓度和投加比例，使得投加后AOA连续流反应器(2)厌氧末、好氧末、缺氧末混合液污泥浓度分别为4500-5500mg/L、5000-6000mg/L、6000-7000mg/L；
2)AOA连续流反应器(2)启动成功后，原水水箱中的中晚期垃圾渗滤液通过第一进水蠕动泵(1.3)泵入AOA连续流反应器(2)中；首先进入厌氧阶段，内源反硝化污泥吸收原水中外源有机物以内碳源形式储存在细胞体内，厌氧停留时间16h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第一回流蠕动泵(2.15)泵入AOA连续流反应器(2)第三进水口(2.12)，补充反应器污泥浓度，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第一回流比为100％；
3)污泥混合液通过厌氧阶段进入好氧阶段，在好氧阶段发生短程硝化反应，在氨氧化菌作用将部分氨氮氧化成亚硝态氮，通过第一pH/DO实时监测装置(2.1)实时监测反应器中DO变化，通过调整曝气量，控制好氧区DO在0.2-0.5mg/L，好氧停留时间48h；
4)污泥混合液通过好氧阶段进入缺氧阶段，首先好氧阶段剩余氨氮和产生亚硝态氮在厌氧氨氧化菌作用下发生厌氧氨氧化反应，生成氮气和硝态氮；硝态氮在内源反硝化菌作用下发生内源短程反硝化反应生成亚硝态氮，为厌氧氨氧化反应继续提供底物，缺氧停留时间64h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第二回流蠕动泵(2.16)泵入AOA连续流反应器(2)第四进水口(2.13)，补充缺氧阶段污泥浓度，加快内源反硝化速率，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第二回流比为100％；缺氧阶段的出水经过竖流式沉淀池(3)后，泥水分离将上清液排出。
连续试验结果表明：
本工艺长期稳定运行后，在在进水氨氮、总氮和COD浓度分别为1140±40mg/L，1250±50mg/L和1900±150mg/L的条件下，出水TN<60mg/L，去除率达95.3％，TN去除负荷达到0.33kg/(m3·d)。
Claims (2)
1.连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，其特征在于，所用的装置包括原水水箱(1)、AOA连续流反应器(2)、竖流式沉淀池(3)；
所述原水水箱设有第一进水口(1.1)、第一出水口(1.2)、第一进水蠕动泵(1.3)；所述AOA连续流反应器(2)设有第一pH/DO实时监测装置(2.1)、第二pH/DO实时监测装置(2.2)、第一搅拌器(2.3)、第二搅拌器(2.4)、第三搅拌器(2.5)、第四搅拌器(2.6)、第五搅拌器(2.7)、第一曝气盘(2.8)、第二曝气盘(2.9)、第三曝气盘(2.10)、第二进水口(2.11)、第三进水口(2.12)、第四进水口(2.13)、第二出水口(2.14)、第一回流蠕动泵(2.15)、第二回流蠕动泵(2.16)；所述竖流式沉淀池(3)设有中心进水管(3.1)、溢流堰(3.2)、喇叭口(3.3)、第三出水口(3.4)、第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)；
中晚期垃圾渗滤液通过第一进水口(1.1)进入原水水箱(1)；原水水箱(1)第一出水口(1.2)通过第一进水蠕动泵(1.3)与AOA连续流反应器(2)第二进水口(2.11)相连；AOA连续流反应器(2)第三进水口(2.12)通过第一回流蠕动泵(2.15)与竖流式沉淀池(3)第一回流口(3.7)相连；AOA连续流反应器(2)第四进水口(2.13)通过第二回流蠕动泵(2.16)与竖流式沉淀池(3)第二回流口(3.5)相连；AOA连续流反应器(2)第二出水口(2.14)通与竖流式沉淀池(3)中心进水管(3.1)相连；出水从喇叭口(3.3)流出后，经沉淀上清液经过溢流堰(3.2)从第三出水口(3.4)排出；沉淀污泥则进入第二回流口(3.5)、排泥口(3.6)、第一回流口(3.7)排出。
2.利用权利要求1所述连续流短程硝化/内源短程反硝化/厌氧氨氧化一体化工艺处理中晚期垃圾渗滤液的方法，包括以下过程：
1)分别将短程硝化、厌氧氨氧化和内源短程反硝化活性污泥按照质量比为3:1:1投加至AOA连续流反应器(2)中，控制投加污泥浓度和投加比例，使得投加后AOA连续流反应器(2)厌氧末、好氧末、缺氧末混合液污泥浓度分别为4500-5500mg/L、5000-6000mg/L、6000-7000mg/L；
2)AOA连续流反应器(2)启动成功后，原水水箱中的中晚期垃圾渗滤液通过第一进水蠕动泵(1.3)泵入AOA连续流反应器(2)中；首先进入厌氧阶段，内源反硝化污泥吸收原水中外源有机物以内碳源形式储存在细胞体内，厌氧停留时间16h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第一回流蠕动泵(2.15)泵入AOA连续流反应器(2)的第三进水口(2.12)，补充反应器污泥浓度，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第一回流比为100％；
3)污泥混合液通过厌氧阶段进入好氧阶段，在好氧阶段发生短程硝化反应，在氨氧化菌作用将部分氨氮氧化成亚硝态氮，通过第一pH/DO实时监测装置(2.1)实时监测反应器中DO变化，通过调整曝气量，控制好氧区DO在0.2-0.5mg/L，好氧停留时间48h；
4)污泥混合液通过好氧阶段进入缺氧阶段，首先好氧阶段剩余氨氮和产生亚硝态氮在厌氧氨氧化菌作用下发生厌氧氨氧化反应，生成氮气和硝态氮；硝态氮在内源反硝化菌作用下发生内源短程反硝化反应生成亚硝态氮，为厌氧氨氧化反应继续提供底物，缺氧停留时间64h；竖流式沉淀池(3)底部回流污泥通过第二回流蠕动泵(2.16)泵入AOA连续流反应器(2)的第四进水口(2.13)，补充缺氧阶段污泥浓度，加快内源反硝化速率，回流污泥浓度13000-15000mg/L，第二回流比为100％；缺氧阶段的出水经过竖流式沉淀池(3)后，泥水分离将上清液排出。
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