CN116693112A

CN116693112A - 一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法

Info

Publication number: CN116693112A
Application number: CN202310767386.8A
Authority: CN
Inventors: 刘志威; 陈福达; 曾恩华; 李旭光; 蒋林煜; 董正军; 王如顺; 方艺民
Original assignee: Xiamen Jiarong Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Jiarong Technology Co Ltd
Priority date: 2023-06-27
Filing date: 2023-06-27
Publication date: 2023-09-05

Abstract

本发明公开了一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，包括以下步骤：S1：垃圾渗滤液经过调节池调节水质后，进入吹脱单元；S2：吹脱单元出水依次进入生物转盘单元及AOOA反应器；S3：AOOA反应器出水部分回流至生物转盘单元及AOOA反应器，部分进入MBR单元；S4：MBR单元产水进入混凝沉淀单元，MBR单元污泥部分回流至生物转盘单元及AOOA反应器单元，部分进入混凝沉淀单元；S5：混凝沉淀单元产水依次进入一级芬顿单元、BAF单元、二级芬顿单元深度氧化；S6：二级芬顿单元出水进入缓冲池调节水质排放。本发明处理方法主要适用存量垃圾渗滤液及低碳氮比的老龄渗滤液处理方法中，设计合理，通过多个工序配合确保老龄垃圾渗滤液液能够达标排放，处理成本低。

Description

一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，具体而言，涉及一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法。

背景技术

随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，生活垃圾的产生量也逐日增长，目前我国平均每人每天垃圾产量为0.8-1.1kg，并以10%的速率逐年增长，预计到2030年将会达到4.09亿吨，到2050年达到5.28亿吨。

垃圾在填埋场堆放填埋处理过程中,由于厌氧发酵、有机物分解、降水的淋溶和冲刷、地下水浸泡等原因,产生的垃圾渗滤液是一种有机污染物含量高、性质复杂、难以处理的高浓度废水, 渗滤液中含有大量难降解有机物、重金属离子、高氨氮和多种有毒有害的污染物, 会对环境、动植物和人类存在长期潜在危害；研发一种渗滤液的收集及高效处理方法已成为我国急待解决的水处理难题。

目前较为成熟的垃圾渗滤液处理方法包括物化法和生物法等。物化法，例如混凝沉淀、吸附、吹脱、膜分离技术和高级氧化技术等；生物法一般分为厌氧生物法和好氧生物法；另外少部分采用回灌法或人工湿地进行处理。

国内渗滤液处理行业多采用膜分离技术，但膜分离技术势必带来浓缩液的问题，此前膜浓缩液多采用回灌至垃圾堆体或外运至污水处理厂进行处理。然而随着生态环境部发布关于公开征求国家标准《生活垃圾填埋场污染控制标准（征求意见稿）》意见的通知，其中明确要求：处理渗滤液产生的浓缩液应单独处置，不得回灌生活垃圾填埋场或进入污水集中处理设施。而若采用其他浓缩液处理方式如：蒸发和高级氧化等，膜分离技术的处理成本势必大幅上涨。

在此情况下，垃圾渗滤液采用生物法处理的优势大大增加，但由于垃圾渗滤液水质较为复杂，单一的生物法工艺很难实现达标排放。其中，厌氧生物法主要适用于COD较高的渗滤液，但对渗滤液中氨氮的去除能力较差；好氧生物法则对氨氮和可生化有机物有较好的降解效果，但目前国内的卫生填埋场大多处于封场期，老龄渗滤液的可生化性较差，若要采用传统的好氧生物法对垃圾渗滤液处理使其总氮达标排放，需要投加大量的碳源，而碳源增加整个处理成本随之相应也会大幅增加，如此则与采用生物法处理垃圾渗滤液的初衷相背。

鉴于此，本申请发明人发明了一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计合理、成本低、处理效果好的适用于低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，包括以下步骤：

S1：垃圾渗滤液经过调节池调节水质后，进入吹脱单元脱除部分氨氮及硫化物；

S2：吹脱单元出水依次进入生物转盘单元及AOOA反应器，发生短程硝化反硝化反应去除水中悬浮物及有机物；

S3：AOOA反应器出水部分回流至生物转盘单元及AOOA反应器，部分进入MBR单元进行泥水分离；

S4：MBR单元产水进入混凝沉淀单元，MBR单元污泥部分回流至生物转盘单元及AOOA反应器单元，部分进入混凝沉淀单元去除胶体颗粒；

S5：混凝沉淀单元产水依次进入一级芬顿单元、BAF单元、二级芬顿单元深度氧化；

S6：二级芬顿单元出水进入缓冲池调节水质排放。

进一步地，步骤S1中调节池调节水质指调节池出水的电导率小于3000S/m。

进一步地，所述吹脱单元包括依次连接的一级反应池、一级沉淀池、吹脱塔、二级反应池、二级沉淀池，所述一级反应池内投加石灰去除金属离子，调节一级沉淀池出水的pH值为8.0-9.0，水温为20-30℃，调节二级反应沉淀池内水体pH值为6.5-7.5。

进一步地，所述生物转盘单元包括配水槽、与配水槽连通的生物转盘及一碳源投加装置，所述生物转盘的转速为2.0-4.0r/min。

进一步地，所述AOOA反应器包括四个曝气池及曝气装置，所述四个曝气池为依次连接的一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池和二级缺氧池，所述一级缺氧池与生物转盘、碳源投加装置均连接，所述曝气装置给四个曝气池供氧，二级缺氧池部分料液回流至配水槽及一级缺氧池。

进一步地，所述MBR单元包括MBR膜池、位于MBR膜池内的中空纤维超滤膜组件，所述MBR单元的污泥出口通过MBR回流管与配水槽、一级缺氧池均连通，MBR单元污泥部分回流至回流至配水槽及一级缺氧池。

进一步地，所述MBR单元还包括反洗罐及清洗水箱，所述反洗罐及清洗水箱均与中空纤维超滤膜组件的产水端口连通，通过反洗罐或清洗水箱清洗中空纤维超滤膜组件。

进一步地，所述MBR单元还包括补水管道，所述补水管道与反洗罐、清洗水箱及中空纤维超滤膜组件的产水端口均连通，通过补水管道给反洗罐或清洗水箱补水，通过补水管道辅助中空纤维超滤膜组件内排真空。

进一步地，所述混凝沉淀包括相连接的混凝反应池及混凝沉淀池，在混凝反应池中投加聚合硫酸铁去除胶体颗粒。

进一步地，步骤S6缓冲池调节水质指调节缓冲池出水pH值为7.0-8.0。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明处理方法主要适用存量垃圾渗滤液及低碳氮比的老龄渗滤液处理方法中，设计合理，对COD、氨氮、总氮平均降解率分别达68%、91%、85%以上，通过多个工序配合确保老龄垃圾渗滤液液能够达标排放，处理成本低；通过依次连接的生物转盘单元、AOOA反应器及MBR单元，使得垃圾渗滤液短程硝化反硝化工艺，相较传统好氧活性污泥法能够降低碳源投加量，曝气能耗更低，单位池容处理效率更高；通过一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池、二级缺氧池的设计，严格控制好氧池的溶解氧、二级缺氧池混合液回流，避免好氧料液回流对前端反硝化（生物转盘及一级缺氧池）过程的影响，同时前置反硝化单元也能使碳源得到充分利用；MBR单元结构具有膜组件清洗和拆卸容易的特点，设置反洗罐、清洗水箱具有清洗功能，更适合于成分复杂、易发生膜污染、需要频繁清洗膜组件的垃圾渗滤液处理，抗污染能力强。

附图说明

图1为本发明处理方法流程图；

图2为本发明吹脱塔示意图；

图3为本发明生物转盘单元及AOOA反应器示意图；

图4、图5为图3的局部放大图；

图6为本发明MBR单元示意图；

图7、图8为图6的局部放大图；

图9为本发明实施例试验中生物转盘挂膜示意图；

图10为本发明实施例试验中生物转盘单元及AOOA反应器对垃圾渗滤液COD 的降解效果统计；

图11为本发明实施例试验中生物转盘耦合AOOA 工艺对垃圾渗滤液NH₄ ⁺-N 的降解效果统计；

图12为本发明实施例试验中生物转盘耦合AOOA 工艺对垃圾渗滤液TN 的降解效果统计

图13为本发明实施例试验中以进水对照各单元污染物平均去除率；

图14为本发明实施例试验中以前一单元为对照各单元污染物平均去除率；

图15为本发明实施例试验中温度与污染物去除率关系的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例

配合图1至图8所示，本发明公开了一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，主要适用存量垃圾渗滤液及低碳氮比的老龄渗滤液处理方法中，能够有效降低碳源投加量，曝气能耗也更低。

一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，包括以下步骤：

S6：二级芬顿单元出水进入缓冲池调节水质排放。

步骤S1中，待处理的垃圾渗滤液（以下统称料液）首先进入调节池，调节池调节水质指调节池出水的电导率小于3000S/m，具体的，投加碳酸氢钠至料液中氨氮/碱度=1/5。同时调节池具有一定的缓冲作用，可确保进入吹脱单元的水量稳定。

配合图2所示，所述吹脱单元包括依次连接的一级反应池、一级沉淀池、吹脱塔、二级反应池、二级沉淀池。

所述吹脱单元包括依次连接的一级反应池、一级沉淀池、吹脱塔、二级反应池、二级沉淀池，所述一级反应池内投加石灰去除金属离子，调节一级沉淀池出水的pH值为8.0-9.0，水温为20-30℃，调节二级反应沉淀池内水体pH值为6.5-7.5。

调节池出水进入一级反应池，在一级反应池中料液与石灰反应使金属离子形成不溶性盐，并通过一级沉淀池沉淀。一级沉淀池出水（上清液）进入吹脱塔，一级沉淀池出水要调节pH值为8.0-9.0（在一级反应池中加氢氧化钠或其他适宜物质），水温为20-30℃（适当加热），进入吹脱塔脱氮。吹脱过程中在吹脱塔内多面空心填料球的作用下，气相中氨气浓度始终小于该条件下的平衡浓度，使得废水中溶解的氨可穿过气液界面进入气相得以脱除，含氨废气采用饱和结晶器硫酸吸收生产硫酸铵产品。脱氨后的料液进入二级反应池、二级沉淀池，在二级反应池加酸调节pH值为6.5-7.5，优选为7。优选的，当吹脱塔在进水氨氮为3000mg/L时、水温25℃、 pH=8.5、气液比=10000、吹脱时间=2h时，进行氨吹脱预处理在相对节能环保的情况下能够取得最佳脱除效果，氨氮脱除率可达45%，硫化物去除率可达80%。

配合图3至图8所示，二级沉淀池出水进入进入生物转盘单元、AOOA反应器及MBR单元，生物转盘单元、AOOA反应器集成在一个设备中，便于转移，使用灵活。

配合图3至图5所示，所述生物转盘单元包括配水槽、与配水槽连通的生物转盘及一碳源投加装置，所述的生物转盘包括水槽和部分浸没于水槽中的旋转盘体组成，所述碳源投加装置与配水槽连接。

料液经过前面吹脱单元处理后，已脱除了部分氨氮及硫化物，且料液调节pH至7左右进入生物转盘单元的配水槽中。往配水槽中加入碳源，以提高垃圾渗滤液的碳氮比使其可生化性，具体的，投加碳源至料液中BOD/TN=2。此外，配水槽中还设有搅拌轴及pH在线传感器，搅拌轴上具有搅拌叶片，搅拌轴旋转使配水槽内垃圾渗滤液与碳源充分混合，pH在线传感器实时监测显示配水槽内垃圾渗滤液pH值。

其中，所述碳源投加装置包括配药箱，所述配药箱设有加药口，且配药箱连接有补水管道，所述配药箱内设有搅拌轴。通过加药口往配药箱加入葡萄糖或乙酸钠或其他适宜物质作为碳源，通过补水管道往配药箱中加入水溶解碳源，搅拌轴上具有搅拌叶片，搅拌轴旋转加速配药箱内物质溶解。配药箱内溶解有碳源的液体通过加药泵输出至配水槽或后文提到的一级缺氧池。此外，碳源也可选择在步骤S1中的调节池中添加，投加至料液中BOD/TN=2，此时配水槽中对应即不再投加碳源。

所述的生物转盘包括水槽和部分浸没于水槽中的旋转盘体组成，配水槽中的料液进入生物转盘的水槽中，并将部分旋转盘体浸没。旋转盘体旋转而交替地与水槽中料液和空气接触，经过一段时间的转动后，盘片上将附着一层生物膜。在转入料液中时，生物膜吸附污水中的有机污染物，并吸收生物膜外水膜中的溶解氧，对有机物进行分解，微生物在这一过程中得以自身繁殖；转盘脱离水槽中污水时，与空气接触，空气不断地溶解到水膜中去，增加其溶解氧。在这一过程中，在转盘上附着的生物膜与污水以及空气之间，除进行有机物(BOD、COD)与O₂的传递外．还有其他物质，如CO₂、NH₃等的传递，形成一个连续的吸附、氧化分解、吸氧的过程，使污水不断得到净化。

生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，其中还能产生一定量的芽孢杆菌，是革兰氏阴性菌的一种，是自然界发生的耐受性最强的细胞之一，这些微生物组合在一起形成膜状生物性污泥——生物膜。

其中，实验数据表明生物转盘转速在 2.0≤n≤4.0r/min 左右时，COD 的去除效果达到较高水平，生物转盘转速为n=3.5r/min 时，COD 去除效率达到最佳，去除率为 56%。当生物转盘转速处于 2.0≤n≤5.5r/min 时，氨氮的去除率能达到 48%，在生物转盘转速n=3.2r/min 时，氨氮去除率可达 50%。当生物转盘转速设定在 1.5≤n≤3.0r/min 时，对总氮的去除率能达到 35%，当生物转盘转速 n=2.5r/min 时，总氮的去除效果最好，去除率达到了 40%。此阶段观察生物转盘挂膜情况，发现其附着的生物膜较密实，厚度约为0.5mm，呈褐黄色，微生物的生长状况良好。

所述AOOA反应器包括四个曝气池及曝气装置，所述四个曝气池为依次连接的一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池和二级缺氧池，所述一级缺氧池与生物转盘、碳源投加装置均连接，所述曝气装置包括四根依次分别伸入四个曝气池的曝气管，所述二级缺氧池通过内回流管道与配水槽、一级缺氧池均连通。

四个曝气池均为微氧曝气池，根据曝气量呈“AOOA”排列，即缺氧、好氧、好氧和缺氧，分别为一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池和二级缺氧池，四个曝气中发生短程硝化反硝化反应。采用AOOA的排序能避免好氧料液回流对前端反硝化（生物转盘及一级缺氧池）过程的影响，同时前置反硝化单元也能使碳源得到充分利用。其中，一级好氧池、二级好氧池溶解氧浓度小于1mg/L。

其中，每个曝气池池体的有效容积为10m³，曝气装置为每个曝气池提供氧气，每个曝气池底部均设有推流搅拌器，使曝气池中的料液充分混合反应。每个曝气池都设有DO（溶解氧）在线传感器和pH在线传感器，实时检测每个曝气池中的溶解氧和pH值。

料液经过生物转盘处理后进入一级缺氧池，且料液通过离心泵依次推流流经整个反应器。在一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池发生短程硝化反硝化反应，并在二级缺氧池得到缓冲形成缺氧料液回流，二级缺氧池中料液部分通过管道进入后端MBR处理，另一部分通过内回流管道回流至配水槽、一级缺氧池，料液（缺氧料液）便于生物转盘及一级缺氧池中反硝化过程的进行。其中，回流至一级缺氧池的料液的回流比为500%。

硝化(好氧)和反硝化(缺氧)生物处理在高浓度有机废水处理中得到越来越多的应用，通过硝化与反硝化进行生物处理可以通过生物降解去除COD、BOD和NH3-N。短程硝化反硝化是氨根离子氧化成亚硝酸根离子，而由亚硝酸根离子经过反硝化直接还原成氮气。

完全的硝化反硝化过程如下：

短程硝化反硝化过程如下：

由上述反应式可以看出短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了亚硝酸盐转化成硝酸盐和硝酸盐还原成亚硝酸盐的步骤，并且短程硝化相比完全硝化节约了25％的氧气，降低能耗；缩短反应历程，节省反应池容积；在C/N较低的情况下实现反硝化脱氮，碳源消耗少，降低成本；降低污泥产量，节省污泥处置成本。

经过AOOA反应器反应后能进一步去除COD_Cr、氨氮、总氮、色度、TDS 等，可大幅度地去除废水中悬浮物及有机物，COD平均去除率40%-50%，悬浮性COD去除率60%-80%，出水悬浮物浓度＜50mg/L；提供优良的进水水质 (即提高废水的可生化性) 条件, 提高好氧处理的效能。

配合图6至图8所示，所述MBR单元包括与二级缺氧池连接MBR膜池，所述位于MBR膜池内设有中空纤维超滤膜组件，所述MBR单元的污泥出口通过MBR回流管与配水槽、一级缺氧池均连通。

二级缺氧池的料液通过管道进入MBR膜池内，通过中空纤维超滤膜组件过滤，实现泥水分离，过滤的产水进入下一步混凝沉淀处理，过滤出来的污泥则通过MBR回流管一部分回流至配水槽（生物转盘单元）及一级缺氧池（AOOA反应器），另一部分回流至污泥池，并由板框压滤机压滤。其中，部分污泥回流至生物转盘单元及AOOA反应器保证系统前端的污泥浓度，确保反应顺利进行。其中，MBR膜池回流至AOOA反应器保证系统前端的污泥回流比为330%。

本实施例中，MBR膜池包括并列设置的两个，其中一个作为备用，确保系统不会因一个MBR膜池出现问题而无法工作。每个MBR膜池中均设有液位传感器及pH在线传感器。

本实施例中，所述MBR单元还包括反洗罐，所述反洗罐与中空纤维超滤膜组件的产水端口连通。

反洗罐的作用主要是将中空纤维超滤膜组件过滤的产水引流回到中空纤维超滤膜组件内，起到清洗膜组件表面的作用，将附着在膜组件的污染物冲洗掉，从而使产水得到充分利用，还能节约水资源。反洗时，中空纤维超滤膜组件产水进入反洗罐，之后通过泵再打回中空纤维超滤膜组件内。反洗罐这一支路非持续开启，隔一段时间工作即可，具体根据中空纤维超滤膜组件膜的污染情况而定。反洗罐这一支路不工作时，中空纤维超滤膜组件产水端产水直接进入下一个混凝沉淀工序。

所述MBR单元还包括清洗水箱，所述清洗水箱设有加药口，且清洗水箱与中空纤维超滤膜组件的产水端口连通。所述清洗水箱设有搅拌轴。

清洗水箱与反洗罐的作用及工作原理均类似，当反洗罐中单纯的产水已经无法将中空纤维超滤膜组件膜表面清洗干净时，通过清洗水箱中的液体清洗中空纤维超滤膜组件。

通过清洗水箱的加药口往清洗水箱内加入清洗剂，清洗剂溶解在水中，在通过加压泵打入中空纤维超滤膜组件内达到清洗膜组件的目的。其中，搅拌轴具有叶片，其转动可加速清洗剂溶解。其中，清洗剂选择氧化性较强的物质，如次氯酸钠等，清洗时系统切换至备用MBR，将不使用的MBR中料液排放至前端，注入清水，注入清洗剂，曝气冲刷2h，排空清洗液，清洗结束待机。

所述MBR单元还包括补水管道，所述补水管道与反洗罐、清洗水箱及中空纤维超滤膜组件的产水端口均连通。

补水管道与前述碳源投加装置连接的补水管道为同一管道，补水管道实际为外部自来水管。补水管道与反洗罐连接，可为反洗罐补充水源；补水管道与清洗水箱连接，为溶解清洗剂及清洗膜组件提供水源；补水管道与中空纤维超滤膜组件的产水端口连接，在中空纤维超滤膜组件最初开始启用时，需将其内部抽真空，先通过补水管道往内部注水，之后再将水排空完成抽真空，便于后续将料液吸入MBR膜池内。

MBR单元结构具有膜组件清洗和拆卸容易的特点，更适合于成分复杂、易发生膜污染、需要频繁清洗膜组件的垃圾渗滤液处理，抗污染能力强：内支撑膜丝为PVDF材料，内支撑膜丝拉伸强度＞300N，不断丝，耐反复气擦洗及化学清洗，具有良好的耐久性，膜表面孔径均一，保证良好的出水水质，产水浊度<0.6 NTU。

MBR单元产水进入混凝沉淀单元混凝沉淀处理。所述混凝沉淀单元包括依次连接的混凝反应池及混凝沉淀池。

在混凝反应池中投加聚合硫酸铁（PFS）去除胶体颗粒。聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，可提供多种组分的核羟基络合物时对水中的胶体颗粒起多种混凝作用。那些相对分子质量较小的高价络离子被料液中的负电性胶粒和悬浮物吸引进入紧密层，起了压缩胶粒的双电层、降低ζ电位的作用，使胶粒迅速脱稳聚沉。如此无机高分子凝结剂的相对分子质量增大，伸展度增大触点增多，粒间的吸附作用增大。在溶液中PFS提供大量的大分子络合物及疏水性氢氧化物聚合体，具有较好的吸附作用。

PFS在溶液中多种核羟基络合物不同于有机高分子絮凝剂，这些高分子物的相对分子质量远小于有机絮凝剂的相对分子质量。其分子的大小与结构特点，使这些络离子在混凝中具有较强的吸附中和作用，因此PFS溶液中的高价大分子络离子在混凝中的主要贡献是吸附中和胶粒的电荷和兼有粒间团聚作用。PFS絮团的表面积大、表面能高，结构紧凑致密有一定的强度，在沉降过程中对胶体颗粒的吸附量大，具有吸附共沉淀作用且容易发生卷扫沉积现象，沉淀物容积小且沉降速度快，大大提高了PFS的混凝效果。将体系中大分子胶体及腐殖酸等污染物进一步沉淀脱除，降低COD和色度。优选的，当pH=5，PFS投加量为1.2‰时，能够取得最优混凝效果。

与聚合硫酸铁反应后料液进入混凝沉淀池沉淀，混凝沉淀池出水（上清液）依次进入一级芬顿单元、BAF单元、二级芬顿单元深度氧化。

一级电芬顿与二级电芬顿利用Fenton反应原理，在芬顿水处理设备内通入电源，电解产生Fe²⁺和H₂O₂，生成保持持续高活性的羟基自由基，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物，以达到去除污染物的目的。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的氧化处理。Fenton法处理垃圾渗滤液的影响因素主要为pH、H₂O₂的投加量和铁盐的投加量。能够进一步降低COD及部分有机氮脱除。优选的，当(H₂O₂/Fe²⁺)摩尔比为3，FeCl₃投加量为1‰时，COD去除率可达50%，总氮去除率可达35%，总磷去除率可达90%。

BAF单元包括BAF池，即曝气生物滤池，（Biological Aerated Filter，简称BAF），是一种高负荷、浸没式、固定生物膜三相反应器，集中活性污泥法和生物膜法的优点，将生化反应和物理过滤合并在一个反应器中完成。BAF池由颗粒生物填料床、曝气系统、反冲洗系统三部分组成，料液进入BAF池内，曝气系统使空气从颗粒生物填料床下端进入，渗滤液与颗粒生物填料床接触，在好氧条件下发生反应，污染物拦截在颗粒生物填料床的粒料上，完成处理的渗滤液流入排水池内，经检测达标后，外排。反冲洗系统定期对颗粒生物填料床进行反冲洗。

BAF池以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为处理介质, 充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、膜及膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物多级捕食作用, 实现污染物在同一单元反应器内去除。曝气沸石生物滤池将沸石优良的选择性离子交换性能与曝气生物滤池的生化功能结合起来，同时实现了过滤吸附、离子交换、生物氧化、生物再生等功能。确保最终出水氨氮和总氮稳定达标。

二级芬顿出水进入缓冲池，在缓冲池调节水质后直接外排。其中，缓冲池中调节水质指调节出水pH值为7.0-8.0。优选的，出水水质pH值7.5。

本申请低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法还包括污泥处理工序，通过板框压滤机进行压滤，将MBR膜池（部分）、混凝沉淀池、一级芬顿、二级芬顿中的污泥进行压滤处理。

下面通过一个具体实时方式（试验）对本申请做进一步说明：

1、试验水质

反应器运行的接种污泥取自于北方某垃圾焚烧厂渗滤液处理硝化反硝化的生化池，实验所处理的污水北方某生活垃圾填埋场调节池渗滤液，其水质如下表所示:

表1-1 实验原水水质

2、反应器装置及运行

采用上述本申请低碳氮比垃圾渗滤液的工艺处理及相应装置处理。

3、试验方法

本次试验所需仪器以及检测设备见表3-1。

表3-1 试验所需仪器及检测设备

整个试验中，每天从各个反应单元中采集一定量的泥水混合液，测定水样中的NH₄ ⁺-N、NO₂ ^--N、NO₃ ^--N、COD_cr的浓度。每种指标的测量均参照《水和废监测分析方法（第四版）》，其中NH₄ ⁺-N采用纳氏试剂分光光度法，NO₂ ^--N采用哈希快速试剂（硫酸亚铁法），NO₃ ^--N哈希快速试剂（镉还原法），COD_cr采用哈希试剂盒快速消解法。另外碱度采用电位滴定法，MLSS和MLVSS 采用称重法，pH 使用便携式pH 计测量，DO使用上海仪电便携式溶解氧测定仪JPBJ610L。

4、试验结果

为了控制系统内较高的短程硝化率，实现较高的亚硝酸盐的积累率（NAR），参考文献及实验室中试情况，控制一级好氧池、二级好氧池溶解氧<1mg/L，同时通过外加碱度及碳源，控制C/N 比为2：1，进水流量为200 L/d，回流为1400 L/d。总水力停留时间（HRT）控制在9.85 天左右，回流比为700%。整个试验的第0 天-第45 天为污泥驯化期，此前主要进行污泥接种和生物转盘挂膜(以设计停留时间下氨氮去除率99%为节点)，第46 天-190 天为实验探究阶段，期间主要进行了不同碳氮比，进水水质波动和低温下（<15℃）短程硝化反硝化稳定性的研究。生物转盘挂膜情况如图9所示。

由于接种的活性污泥是全程硝化反硝化污泥，实验初始阶段即控制DO<1mg/L，在低氧环境下，逐步筛选驯化出短程硝化菌种，以氨氮去除率为参考，在高氨氮去除率下,有较高的亚硝酸盐累计率时，即认为反应器实现了短程硝化反硝化过程，在长时间运行过程中，受现场水质波动影响，一定时期内反应器硝化速率出现了下降，经过降低负荷等方式重新适应了水质。在实验末期，现场温度大幅下降，短程硝化反硝化适宜温度为28-40℃，但在低温环境下，氨氮去除率受到的影响较小，总氮去除率约下降10%，但亚硝酸盐累计率同样下降约10%，可认为经过逐步驯化后，短程硝化对低温也具有一定的耐受性。如图10所示，进水渗滤液的COD 平均为8157 mg/L 左右，出水COD 平均为2500mg/L 左右，COD 平均降解率为68%左右。在反应器运行的前期（第1 天-第50 天），进水COD 比较稳定，外加碳源吨水吨水6kg 时基本维持在6000-9000mg/L，出水COD维持2000-3000 mg/L。但是在实验中期，即使下调外加碳源量，进水COD 仍大幅上升，最高有13800 mg/L，主要由原水COD 波动引起，原水COD 由此前约4000mg/L 最高上涨至8000mg/L，在实验运行至第86 天时,COD 才恢复到正常水平。从图10可以看出在进水COD 有小幅度波动的情况下，出水COD 均维持在2200mg/L 左右，这可能是由于垃圾渗滤液原水的碳氮比较低，大部分的可生物降解COD 有可能都在生物转盘单元和一级缺氧池中消耗了，剩余的多为难生物降解的有机物，另外随着亚硝酸盐累计率增加，在高浓度亚硝酸盐条件下，检测COD 时会增加测出的COD 数值。

如图11所示，由于接种污泥是来自全程硝化反硝化的污泥，实验开展前进行了2天闷曝及5 天间歇进水，所以初始阶段对氨氮就有一定的降解能力，并逐步适应了进水条件，即使缩短停留时间，去除率仍保持上升趋势。但在实验中期，由于水质波动（现场调节池混入飞灰渗滤液），硝化受到了较大的抑制，通过降低负荷、提高碳氮比及调整溶解氧等手段并未恢复。遂重新闷曝3 日后，使得系统内游离氨FA 的浓度下降，并以20%的设计负荷逐步提升进水量，最终氨氮去除率恢复到95%以上。但由于调整末期现场飞灰渗滤液停止排入调节池，无法确认是由于系统逐步适应水质，亦或是水质改善引起。

由于实验开展初期现场不具备总氮检测条件，总氮数据由第20 天开始收集。本次试验设计的总回流比是700%，所以理论的脱氮效率应该是87%左右（只考虑反硝化单元对总氮的去除）。从图12可以看出，第45 天到第80 天受限于氨氮去除率，总氮去除率出现了同样趋势的波动。在稳定后脱氮效率大部分高于理论值，证明系统内确实进行短程硝化过程，以亚硝酸盐型反硝化进行脱氮。后续由于系统温度大幅下降，从而导致反硝化不完全。因此TN 的降解效率逐渐下降。在外加碳源为吨水3kg 时，测得BOD5/TN 为2：1；一般全程硝化反硝化最适宜的碳氮比是5～6,在此区间能进行完全的反硝化。同样证明了短程硝化反硝化对于碳源的需求相对更低。

由图13可知，污染物去除率在配水池和一级缺氧池较高，回流液对污染物起到稀释作用，能够降低氨氮浓度，避免过高的FA 产生生物毒性；但较回流比仍存在一定差距，这是因为回流液中仍存在一定浓度的污染物。氨氮总去除率较高，综合来看较为接近理论值（80%）；而总氮和COD 回流液中浓度则比较高。

如图14所示，若以前一单元污染物浓度为对照，配水池仍为稀释作用。生物转盘对于氨氮也具备一定降解作用，这应该是由于转盘转动至液面以上时，空气中的氧气通过气液传质，硝化菌能够进行一定的硝化作用；而结合COD 及总氮数据来看，生物转盘起到了一定的反硝化作用。一级缺氧池为缺氧环境，理论上应不存在氨氮去除效果，应为污泥回流液稀释带来，则平均回流比为225%；考虑到回流液中总氮浓度，则稀释作用对总氮的平均去除率应约19%，则约有10%由反硝化贡献，说明总氮在系统中主要在生物转盘和一级缺氧池中被降解。一级好氧池和二级好氧池在微氧环境下主要发生短程硝化反应，氨氮去除率较高，但一级好氧池去除率较二级好氧池高，这应该与底物浓度有关，从污泥负荷来看，系统整体氨氮污泥负荷约为0.02 kgNH₄/kgMLSS · d, 常规生化工艺污泥负荷一般为0.04kgNH₄/kgMLSS·d，说明反应器仍有较大的处理潜力，可进一步增加负荷。一级好氧池和二级好氧池对总氮亦有一定去除，说明可能由于传质不均的原因，发生了同步硝化反硝化过程；而一级好氧池中仍存在部分可生物降解的有机物，故对COD 也有一定去除率，而耳机好氧池中应为一种内源反硝化过程，从亚硝态氮累积率来看，在稳定运行阶段一级好氧池和二级好氧池的亚硝态氮累计率可达80%，虽然与此前实验室中试（>90%）有一定差距，这可能与菌种自身特性有关；即使在波动阶段和低温期也均在60%以上，进一步证明此次实验实现了稳定的短程硝化反硝化过程。二级缺氧池中对氨氮的去除率可能是由于二级好氧池中氧气未完全利用，故在二级缺氧池中进行了硝化过程；反硝化过程受限于碳源不足，故对总氮去除率不高。MBR 单元对于氨氮、总氮及COD 均有较高的去除率，氨氮的降解应该与污泥浓度和溶解氧有关；而总氮和COD 则可能是部分有机类污染物被MBR 截留，从而表现为对这两者有去除能力。

实验后期由于环境温度大幅下降，遂尝试在低温环境下探究短程硝化反硝化的稳定性。如图15所示，即使在实验后期水温10℃左右时，硝化过程受到的影响较小，去除率下降约2%。但总氮去除率下降约10%，这可能是由于反硝化的最适温度高于硝化最适温度，低温下反硝化受抑制较大。

5、试验结论

本次试验通过严格限制一级好氧池、二级好氧池单元溶解氧，完成了以“生物转盘耦合AOOA”工艺处理老龄垃圾渗滤液的目标，实现了短程硝化反硝化过程。

在碳氮比2：1 条件下，以9.8 天停留时间，总回流比700%；控制一级好氧池、二级好氧池溶解氧小于1mg/L;对COD、氨氮和总氮平均降解率分别为68%、91%和85%。在稳定运行阶段氨氮去除率可达99%。总氮去除率可达90%。垃圾渗滤液经处理后出水COD 浓度为2000-2500mg/L，氨氮在25 mg/L 以下，总氮为200mg/L 以下，从氨氮污泥负荷来看，反应器仍具有一定的处理潜力。

从各个单元的去除率来看，排除配水池和一级缺氧池的回流稀释作用。硝化过程主要发生在一级好氧池、二级好氧池和MBR 单元；反硝化过程主要发生在一级缺氧池和生物转盘单元；二级缺氧池单元受限于碳源，对于总氮去除较少，应为一种内源反硝化过程。另外由于DO 传质不均等因素，部分单元内实现了同步硝化反硝化过程。实验后期证明在低温环境下，经过合理驯化接种后，在低温下也能实现稳定的短程硝化过程。

总的来说，由于AOB 与NOB 对环境因素耐受性存在差异这一性质，通过多种手段来抑制NOB 的活性，使硝化过程停留在亚硝化环节，来实现短程硝化反硝化过程。结合先前的中试结果及文献，短程硝化反硝化更容易在高氨氮、高碱度/pH 和低碳氮比的体系中实现。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S6：二级芬顿单元出水进入缓冲池调节水质排放。

2.如权利要求1所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：步骤S1中调节池调节水质指调节池出水的电导率小于3000S/m。

3.如权利要求1所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述吹脱单元包括依次连接的一级反应池、一级沉淀池、吹脱塔、二级反应池、二级沉淀池，所述一级反应池内投加石灰去除金属离子，调节一级沉淀池出水的pH值为8.0-9.0，水温为20-30℃，调节二级反应沉淀池内水体pH值为6.5-7.5。

4.如权利要求1所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述生物转盘单元包括配水槽、与配水槽连通的生物转盘及一碳源投加装置，所述生物转盘的转速为2.0-4.0r/min。

5.如权利要求4所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述AOOA反应器包括四个曝气池及曝气装置，所述四个曝气池为依次连接的一级缺氧池、一级好氧池、二级好氧池和二级缺氧池，所述一级缺氧池与生物转盘、碳源投加装置均连接，所述曝气装置给四个曝气池供氧，二级缺氧池部分料液回流至配水槽及一级缺氧池。

6.如权利要求5所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述MBR单元包括MBR膜池、位于MBR膜池内的中空纤维超滤膜组件，所述MBR单元的污泥出口通过MBR回流管与配水槽、一级缺氧池均连通，MBR单元污泥部分回流至回流至配水槽及一级缺氧池。

7.如权利要求6所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述MBR单元还包括反洗罐及清洗水箱，所述反洗罐及清洗水箱均与中空纤维超滤膜组件的产水端口连通，通过反洗罐或清洗水箱清洗中空纤维超滤膜组件。

8.如权利要求7所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述MBR单元还包括补水管道，所述补水管道与反洗罐、清洗水箱及中空纤维超滤膜组件的产水端口均连通，通过补水管道给反洗罐或清洗水箱补水，通过补水管道辅助中空纤维超滤膜组件内排真空。

9.如权利要求1所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：所述混凝沉淀包括相连接的混凝反应池及混凝沉淀池，在混凝反应池中投加聚合硫酸铁去除胶体颗粒。

10.如权利要求1所述的一种低碳氮比垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于：步骤S6缓冲池调节水质指调节缓冲池出水pH值为7.0-8.0。