CN114477613A - 一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，包括以下步骤：对垃圾渗滤液进行消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后处理，去除厌氧氨氧化出水的硝态氮、垃圾渗滤液的有机物和厌氧消化出水的氨氮，得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液处理。本发明的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，利用垃圾渗滤液中的有机物，通过水质水量的调控实现垃圾渗滤液深度自养脱氮，无需添加额外碳源，降低运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法。
背景技术
近年来随着我国城镇化建设的加快和居民生活水平的提高，垃圾渗滤液的产量急剧增加。垃圾渗滤液是由于城市固体废弃物在堆放和填埋过程中压实、发酵和降水渗流而产生的具有高浓度氨氮和复杂有机物的废水。高浓度的氨氮和有机物会使水体缺氧、水质恶化、进一步导致水体富营养化。因此，在排入水体之前，需要对垃圾渗滤液中的废水进行有效处理。
传统的硝化/反硝化工艺可以将氨氮氧化成硝态氮再以有机物为电子供体将硝态氮还原成氮气的方式来实现脱氮，但是由于需要大量的曝气以及添加额外的碳源，会造成大量的剩余污泥。厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)作为一种新兴的污水处理手段，具有能耗低、无需添加碳源、污泥产率低、温室气体排放少等优势，能够在厌氧的条件下使氨氮和亚硝态氮进行反应，从而达到脱氮的目的。短程硝化-厌氧氨氧化工艺(PN-ANAMMOX)可以降低63％的曝气需求和100％的碳源需求以及90％的污泥产量。
但是，厌氧氨氧化工艺理论总氮去除率约为89％，有11％的氮以硝态氮形式剩余，难以满足我国日益严格的排放标准。同时，亚硝态氮作为厌氧氨氧化工艺的电子受体需要得到持续稳定的供应。在垃圾渗滤液处理过程中，通过短程硝化工艺将部分氨氮转化为亚硝态氮，需通过参数优化控制出水中NO2 --N/NH4 +-N，以满足厌氧氨氧化的底物需求。短程反硝化-厌氧氨氧化工艺(PD-ANAMMOX)可以将厌氧氨氧化产生的硝态氮转化成亚硝态氮，为厌氧氨氧化提供底物。短程反硝化-厌氧氨氧化工艺中进水COD/NO3 --N和NO3 --N/NH4 +-N的比例平衡问题亟待解决。因此，如何通过水质水量的调控实现垃圾渗滤液深度脱氮工艺稳定运行需进一步探究。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的去除污水中的氮的去除率不够高，无法满足排放标准，或者需要增加碳源，从而导致成本增大。本发明提供了一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，利用垃圾渗滤液中的有机物，将厌氧氨氧化反应器出水中的硝态氮还原为亚硝态氮，进而和氨氮继续进行厌氧氨氧化反应，实现了垃圾渗滤液深度自养脱氮，无需添加额外碳源，降低了运行成本。
本发明提供了一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，包括以下步骤：
对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；
对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；
将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后处理，同步去除厌氧氨氧化出水中的硝态氮、垃圾渗滤液的有机物和厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；
将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
进一步地，包括以下步骤：
利用厌氧产甲烷菌对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
利用好氧氨氧化菌对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；
利用厌氧氨氧化菌对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；
将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后利用厌氧氨氧化菌和短程反硝化菌处理，同步去除厌氧氨氧化出水中的硝态氮、垃圾渗滤液的有机物和厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；
将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
进一步地，垃圾渗透液中氨氮的浓度为800-2500mg/L，有机物的浓度为20000-60000mg/L，BOD/COD为0.8。
进一步地，厌氧消化出水中的氨氮浓度为800-2500mg/L，有机物浓度为1000-5000mg/L，BOD/COD为0.3，pH为7.5-8。
进一步地，上述处理依次在厌氧膜生物反应器、短程硝化反应器、厌氧氨氧化反应器内进行。
进一步地，利用好氧氨氧化菌对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水，具体是，好氧氨氧化菌利用氧气将厌氧消化出水中的部分氨氮转化为亚硝态氮。
进一步地，利用厌氧氨氧化菌对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水，具体是厌氧氨氧化菌利用短程硝化出水中的亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化，生成氮气。
进一步地，一部分垃圾渗滤液、厌氧消化出水和厌氧氨氧化出水混合后，COD/NO3 --N为3，NO3 --N/NH4 +-N为1。
进一步地，将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后利用厌氧氨氧化菌和短程反硝化菌处理，具体是，短程反硝化菌利用垃圾渗滤液中的有机物将厌氧氨氧化出水中的硝态氮还原成亚硝态氮；厌氧氨氧化菌利用厌氧消化出水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化，生成氮气。
进一步地，将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水用纳滤膜进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
技术效果
本发明提供的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法通过将含有硝态氮的厌氧氨氧化出水、厌氧消化出水和垃圾渗滤液进行混合，利用垃圾渗滤液中含有的有机物为短程反硝化提供电子供体，产生厌氧氨氧化过程所需的亚硝态氮，厌氧消化出水为厌氧氨氧化提供氨氮，满足厌氧氨氧化的底物需求，通过水质水量的调控实现了垃圾渗滤液的深度脱氮，无需额外投入有机物和降低了处理成本。
本发明方法简单易行，不需要额外投入有机物或其他电子供体来进行深度脱氮，经济效益显著。并且通过引入未经处理的垃圾渗滤液以提供短程反硝化所需的碳源和厌氧消化出水提供氨氮，可有效实现了垃圾渗滤液同步脱氮除碳，节约成本，综合效益显著。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法的工艺流程示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法的含有低浓度有机物的垃圾渗滤液的变化示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法的含有高浓度有机物的垃圾渗滤液的变化示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定内部程序、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
如图1所示，本发明提供了一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，包括以下步骤：
对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；
对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；
将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后处理，同步去除厌氧氨氧化出水中的硝态氮、垃圾渗滤液的有机物和厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；
将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
具体的，如图1所示，包括以下步骤：
利用厌氧产甲烷菌对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
利用好氧氨氧化菌对厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；具体是，好氧氨氧化菌利用氧气将厌氧消化出水中的部分氨氮转化为亚硝态氮；
利用厌氧氨氧化菌对短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；具体是厌氧氨氧化菌利用短程硝化出水中的亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化，生成氮气；
将剩余的垃圾渗滤液、厌氧消化出水、厌氧氨氧化出水进行混合后利用厌氧氨氧化菌和短程反硝化菌处理，同步去除厌氧氨氧化出水中的硝态氮、垃圾渗滤液的有机物和厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；具体是，短程反硝化菌利用厌氧氨氧化出水中硝态氮利用垃圾渗滤液中的有机物还原成亚硝态氮；厌氧氨氧化菌利用厌氧消化出水中的氨氮和短程反硝化产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化，生成氮气；
将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水用纳滤膜进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
进一步地，上述处理依次在厌氧膜生物反应器、短程硝化反应器、厌氧氨氧化反应器内进行。
一部分垃圾渗滤液、厌氧消化出水和厌氧氨氧化出水混合后，COD/NO3 --N为3，NO3 --N/NH4 +-N为1。
实施例一
本实施例中，待处理的垃圾渗滤液中有机物浓度为20000mg/L，氨氮浓度为2000mg/L，具体操作流程如图2所示，包括如下步骤：
1、在厌氧膜生物反应器中，加入垃圾渗滤液，利用厌氧菌对垃圾渗滤液进行厌氧消化反应，得到甲烷和厌氧消化出水，厌氧消化出水中含有氨氮和有机物，氨氮浓度为2000mg/L，有机物浓度为1000mg/L。
2、厌氧膜生物反应器的一部分出水进入短程硝化反应器，通过好氧氨氧化菌在氧气的作用下将所述厌氧消化出水转化为含有亚硝态氮的短程硝化出水。
3、厌氧膜生物反应器的另外一部分出水，与短程硝化反应器的出水一起进入厌氧氨氧化反应器，通过厌氧氨氧化菌利用所述短程硝化出水中的亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化，其中亚硝态氮作为厌氧氨氧化的电子受体，生成氮气和厌氧氨氧化出水。
厌氧氨氧化的反应方程式为：
NH4 ++1.32NO2 -+0.066HCO3 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.5+2.03H2O
4、使含有约220mg/L硝态氮的100％厌氧氨氧化出水与7％厌氧消化出水以及4％垃圾渗滤液(按照COD/NO3 —N＝3：1计)进行混合，进入一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器中，进行短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应。短程反硝化将厌氧氨氧化出水中的硝态氮还原成亚硝态氮，厌氧氨氧化将所述由短程反硝化产生的亚硝态氮和厌氧消化出水中的氨氮反应生成氮气，实现垃圾渗滤液的深度脱氮。
短程反硝化的反应方程式为：
1.32NO3 -+0.55CH3COO-+0.088NH4 +→1.32NO2 -+0.088C5H7NO2+0.66HCO3 -0.198H++0.264H2O
5、将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水用纳滤膜进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对所述垃圾渗滤液的处理。
本实施例基于垃圾渗滤液中不同的有机物浓度情况做出了相应的分析。通过将含有硝态氮的厌氧氨氧化出水、厌氧消化出水和垃圾渗滤液进行混合，利用垃圾渗滤液中含有的有机物为短程反硝化提供电子供体，产生厌氧氨氧化过程所需的亚硝态氮，厌氧消化出水为厌氧氨氧化提供氨氮，满足厌氧氨氧化的底物需求，实现了垃圾渗滤液的深度脱氮。本实施案例中通过将100％厌氧氨氧化出水与7％厌氧消化出水以及4％垃圾渗滤液进行混合，无需额外投入有机物，有效降低了处理成本。
实施例二
本实施例中，待处理垃圾渗滤液中有机物浓度为40000mg/L，氨氮浓度为2500mg/L，具体操作流程如图3所示，包括如下步骤：
1、在厌氧膜生物反应器中，加入垃圾渗滤液，利用厌氧菌对垃圾渗滤液进行厌氧消化反应，使得厌氧消化出水含有2500mg/L的氨氮和5000mg/L的有机物。
2、厌氧膜生物反应器的一部分出水进入短程硝化反应器，通过好氧氨氧化菌在氧气的作用下将所述厌氧消化出水转化为含有亚硝态氮的短程硝化出水。
3、厌氧膜生物反应器的另外一部分出水，与短程硝化反应器的出水一起进入厌氧氨氧化反应器，通过厌氧氨氧化菌利用所述短程硝化出水中的亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化，其中亚硝态氮作为厌氧氨氧化的电子受体，生成氮气和厌氧氨氧化出水。
厌氧氨氧化的反应方程式为：
NH4 ++1.32NO2 -+0.066HCO3 -+0.13H+→1.02N2+0.26NO3 -+0.066CH2O0.5N0.5+2.03H2O
4、使含有约275mg/L硝态氮的100％厌氧氨氧化出水与9％厌氧消化出水以及2％垃圾渗滤液(按照COD/NO3 —N＝3：1计)进行混合，进入一段式短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器中，进行短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应。短程反硝化将厌氧氨氧化出水中的硝态氮还原成亚硝态氮，厌氧氨氧化将所述由短程反硝化产生的亚硝态氮和厌氧消化出水中的氨氮反应生成氮气，实现垃圾渗滤液的深度脱氮。
短程反硝化的反应方程式为：
1.32NO3 -+0.55CH3COO-+0.088NH4 +→1.32NO2 -+0.088C5H7NO2+0.66HCO3 -0.198H++0.264H2O
5、将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水用纳滤膜进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对所述垃圾渗滤液的处理。
本实施例基于垃圾渗滤液中不同的有机物浓度情况做出了相应的分析。通过将含有硝态氮的厌氧氨氧化出水、厌氧消化出水和垃圾渗滤液进行混合，利用垃圾渗滤液中含有的有机物为短程反硝化提供电子供体，产生厌氧氨氧化过程所需的亚硝态氮，厌氧消化出水为厌氧氨氧化提供氨氮，满足厌氧氨氧化的底物需求，实现了垃圾渗滤液的深度脱氮。本实施案例中通过将100％厌氧氨氧化出水与9％厌氧消化出水以及2％垃圾渗滤液进行混合，无需额外投入有机物，有效降低了处理成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
对所述厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；
对所述短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；
将剩余的所述垃圾渗滤液、所述厌氧消化出水、所述厌氧氨氧化出水进行混合后处理，同步去除所述厌氧氨氧化出水中的硝态氮、所述垃圾渗滤液的有机物和所述厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；
将所述短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对所述垃圾渗滤液的脱氮处理。
2.如权利要求1所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用厌氧产甲烷菌对垃圾渗滤液进行厌氧消化处理，得到甲烷和厌氧消化出水；
利用好氧氨氧化菌对所述厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水；
利用厌氧氨氧化菌对所述短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水；
将剩余的所述垃圾渗滤液、所述厌氧消化出水、所述厌氧氨氧化出水进行混合后利用厌氧氨氧化菌和短程反硝化菌处理，同步去除所述厌氧氨氧化出水中的硝态氮、所述垃圾渗滤液的有机物和所述厌氧消化出水的氨氮，并得到短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水；
将所述短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对所述垃圾渗滤液的脱氮处理。
3.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，所述垃圾渗透液中氨氮的浓度为800-2500mg/L，有机物的浓度为20000-60000mg/L，BOD/COD为0.8。
4.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，所述厌氧消化出水中的氨氮浓度为800-2500mg/L，有机物浓度为1000-5000mg/L，BOD/COD为0.3，pH为7.5-8。
5.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，上述处理依次在厌氧膜生物反应器、短程硝化反应器、厌氧氨氧化反应器内进行。
6.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，利用好氧氨氧化菌对所述厌氧消化出水进行处理，得到短程硝化出水，具体是，所述好氧氨氧化菌利用氧气将所述厌氧消化出水中的部分氨氮转化为亚硝态氮。
7.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，利用厌氧氨氧化菌对所述短程硝化出水进行处理，得到氮气和厌氧氨氧化出水，具体是厌氧氨氧化菌利用所述短程硝化出水中的亚硝态氮和氨氮进行厌氧氨氧化，生成氮气。
8.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，所述一部分垃圾渗滤液、厌氧消化出水和厌氧氨氧化出水混合后，COD/NO3 --N为3，NO3 --N/NH4 +-N为1。
9.如权利要求2所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，将剩余的所述垃圾渗滤液、所述厌氧消化出水、所述厌氧氨氧化出水进行混合后利用厌氧氨氧化菌和短程反硝化菌处理，具体是，所述短程反硝化菌利用垃圾渗滤液中的有机物将所述厌氧氨氧化出水中的硝态氮还原成亚硝态氮；所述厌氧氨氧化菌利用所述厌氧消化出水中的氨氮和所述短程反硝化产生的亚硝态氮进行厌氧氨氧化，生成氮气。
10.如权利要求5所述的一种垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，将短程反硝化耦合厌氧氨氧化出水用纳滤膜进行过滤，去除剩余有机物与含氮化合物，完成对垃圾渗滤液的脱氮处理。
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