基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法
【專利摘要】基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法屬于污水處理領(lǐng)域。裝置主要由三部分組成，分別為厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器、短程硝化反應(yīng)器以及厭氧氨氧化反應(yīng)器。垃圾滲濾液首先進(jìn)入?yún)捬醍a(chǎn)甲烷反應(yīng)器，厭氧產(chǎn)甲烷菌能夠?qū)⒗鴿B濾液中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為能源氣體甲烷并進(jìn)行回收，其次經(jīng)中間水箱調(diào)節(jié)水量后進(jìn)入短程硝化反應(yīng)器，短程硝化反應(yīng)器以低氧曝氣運(yùn)行，通過控制曝氣時(shí)間實(shí)現(xiàn)亞硝化過程；最后經(jīng)中間水箱調(diào)節(jié)水量后進(jìn)入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)器，在厭氧氨氧化菌的協(xié)助下完成垃圾滲濾液的自養(yǎng)脫氮過程。該工藝能夠充分回收垃圾滲濾液中的能源，降低了垃圾滲濾液處理的運(yùn)行成本及能耗。
【專利說明】基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，屬于污水生物處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]高氨氮、高有機(jī)物濃度、C/N比較低是垃圾滲濾液水質(zhì)的主要特點(diǎn)，而針對(duì)該廢水水質(zhì)，如何在碳源不足的情況下有效的去除高氨氮是垃圾滲濾液研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003]目前，大多數(shù)污水脫氮以傳統(tǒng)的硝化一反硝化作為核心處理工藝，而針對(duì)有機(jī)物濃度較高的垃圾滲濾液來說，如果采用硝化一反硝化工藝，那么在反硝化過程中，異養(yǎng)反硝化菌利用垃圾滲濾液中的有機(jī)物作為碳源進(jìn)行生物脫氮，從而浪費(fèi)了垃圾滲濾液中的有機(jī)物。如果可以利用厭氧產(chǎn)甲烷作用將垃圾滲濾液中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為能源氣體甲烷，那么將會(huì)提高垃圾滲濾液的能量回收。
[0004]此 外，厭氧氨氧化菌的發(fā)現(xiàn)使得污水脫氮更加高效節(jié)能。亞硝化一厭氧氨氧化工藝與傳統(tǒng)的硝化一反硝化工藝相比具有耗氧量少、能源消耗低、污泥產(chǎn)量低、溫室氣體產(chǎn)量少以及無二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。且目前對(duì)厭氧產(chǎn)甲烷的相關(guān)研究，主要以高有機(jī)負(fù)荷廢水為研究對(duì)象，厭氧氨氧化工藝的研究則主要集中在高氨氮廢水方面。對(duì)于垃圾滲濾液的高有機(jī)物和高氨氮的水質(zhì)來說非常適宜。如果能通過本發(fā)明將垃圾滲濾液以自養(yǎng)脫氮方式進(jìn)行去除并同時(shí)對(duì)能源進(jìn)行回收，那么對(duì)提高垃圾滲濾液脫氮效率及改善我國水體的富營養(yǎng)化問題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有垃圾滲濾液處理能耗高、出水穩(wěn)定性差的問題，提出了基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，該方法首先將垃圾滲濾液中的有機(jī)物通過厭氧產(chǎn)甲烷作用轉(zhuǎn)化為甲烷，以提高垃圾滲濾液中的能量回收；而后通過亞硝化一厭氧氨氧化進(jìn)行自養(yǎng)脫氮。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下解決方案來解決的:基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，其特征在于:設(shè)應(yīng)用如下裝置:設(shè)有垃圾滲濾液原水箱1、厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2、中間水箱A3、SBR反應(yīng)器4、中間水箱B5、厭氧氨氧化反應(yīng)器6 ;垃圾滲濾液原水箱I設(shè)有溢流管1.1和放空管1.2 ;垃圾滲濾液原水箱I通過進(jìn)水泵2.1與厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2進(jìn)水管相連接；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器2.2用于固液氣三相的分離，甲烷氣體經(jīng)過U型管干燥器2.3干燥后，用集氣瓶2.4收集；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2通過中間水箱連接管與中間水箱A3連接；中間水箱A3設(shè)有溢流管3.1和放空管3.2，中間水箱A3通過SBR進(jìn)水水泵4.1與SBR反應(yīng)器4連接；SBR反應(yīng)器4設(shè)有排泥閥4.2、曝氣頭4.3、鼓風(fēng)機(jī)4.4、氣體流量計(jì)4.5以及攪拌器4.6 ；SBR反應(yīng)器4出水管與中間水箱B5連接；中間水箱B5設(shè)有溢流管5.1和放空管5.2 ;中間水箱B5通過進(jìn)水泵6.1與厭氧氨氧化反應(yīng)器6進(jìn)水管相連接；厭氧氨氧化反應(yīng)器6為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器6.2用于固液氣三相的分離，氣體經(jīng)過U型管干燥器6.3干燥后，用集氣瓶6.4收集；垃圾滲濾液處理后由厭氧氨氧化反應(yīng)器6的排水口 6.5排出。
[0007]垃圾滲濾液在此裝置中的處理流程為:垃圾滲濾液首先進(jìn)入?yún)捬醍a(chǎn)甲烷反應(yīng)器，通過厭氧產(chǎn)甲烷菌的作用將垃圾滲濾液中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成能源物質(zhì)甲烷，從而達(dá)到能源回收的目的；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的出水進(jìn)入中間水箱A進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)；中間水箱A的污水通過SBR反應(yīng)器的進(jìn)水泵向SBR反應(yīng)器進(jìn)水，在進(jìn)水期間利用污泥污水中殘余的有機(jī)物作為碳源，發(fā)生反硝化作用將SBR反應(yīng)器中的亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)猓欢骃BR反應(yīng)器低氧運(yùn)行，通過控制曝氣時(shí)間將50%左右的NH4+-N轉(zhuǎn)化為N02_-N ；SBR反應(yīng)器的出水進(jìn)入中間水箱B進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)；中間水箱B的污水通過厭氧氨氧化反應(yīng)器的進(jìn)水泵向厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水，在厭氧氨氧化反應(yīng)器中，厭氧氨氧化菌以NH/-N為電子供體，NO2--N為電子受體，將NH4+-N和NO2--N同時(shí)轉(zhuǎn)化成N2,最終達(dá)到污水自養(yǎng)脫氮的目的。
[0008]基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法的具體啟動(dòng)與調(diào)控步驟如下:
[0009]I)啟動(dòng)系統(tǒng):接種污水處理廠污泥消化池的厭氧消化污泥投加至厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2，使污泥濃度MLSS達(dá)到5000-6000mg/L ;將培養(yǎng)馴化好的短程硝化污泥投加至SBR反應(yīng)器4，投加后的污泥濃度MLSS為4000-5000mg/L;將培養(yǎng)馴化好的厭氧氨氧化顆粒污泥接種到厭氧氨氧化反應(yīng)器6，污泥量占厭氧氨氧化反應(yīng)器6總體積的1/3-1/2 ；
[0010]2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下:
[0011]2.1)厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2運(yùn)行溫度控制在25-30°C，運(yùn)行pH值為6.5-8.5，水力停留時(shí)間HRT為6-12小時(shí)；
[0012]2.2) SBR反應(yīng)器4運(yùn)行溫度控制在25_30°C，運(yùn)行pH值為7.0-8.0，水力停留時(shí)間HRT為8-12小時(shí)，污泥齡SRT維持在15-20天。運(yùn)行方式:首先進(jìn)水同時(shí)攪拌30_60min，然后低氧攪拌180-240min，調(diào)整曝氣量使溶解氧濃度為為0.5_2mg/L，然后靜止沉淀60min，最后通過排水閥排水；
[0013]2.3)厭氧氨氧化反應(yīng)器6，運(yùn)行溫度控制在30_35°C，水力停留時(shí)間HRT為1_3小時(shí)。
[0014]本發(fā)明基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，與現(xiàn)有的垃圾滲濾液脫氮工藝相比具有以下優(yōu)勢:
[0015]I)通過厭氧產(chǎn)甲烷作用將垃圾滲濾液中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷，從而提高垃圾滲濾液中能量的回收。
[0016]2)厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器將垃圾滲濾液中有機(jī)物充分利用，從而避免有機(jī)物對(duì)后續(xù)厭氧氨氧化菌的活性抑制。
[0017]3)厭氧氨氧化在缺氧條件下進(jìn)行，無需氧氣的供應(yīng)，可節(jié)省62.5%的能源消耗。
[0018]4)亞硝化一厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮以無機(jī)碳(CO2或HC03_)做為碳源，無需投加有機(jī)碳源，大大節(jié)省了碳源。
[0019]5)亞硝化-厭氧氨氧化所產(chǎn)生的CO2與普通的硝化一反硝化系統(tǒng)相比減少90%，同時(shí)厭氧氨氧化菌代謝過程中無N2O生成，因此本工藝溫室氣體排放少。
[0020]6)厭氧氨氧化菌生長緩慢、產(chǎn)率低，因此剩余污泥量少，污泥處置費(fèi)用低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0021]圖1為本發(fā)明基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中I為垃圾滲濾液原水箱、2為厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器、3為中間水箱A、4為SBR反應(yīng)器、5為中間水箱B、6為厭氧氨氧化反應(yīng)器；1.1為溢流管，1.2為放空管；2.1為厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器的進(jìn)水泵，2.2為三相分離器，2.3為U型管干燥器，2.4為集氣瓶；3.1為溢流管，
3.2為放空管；4.1為SBR進(jìn)水水泵，4.2為排泥閥、4.3為曝氣頭、4.4為鼓風(fēng)機(jī)、4.5為氣體流量計(jì)，4.6為攪拌器；5.1為溢流管，5.2為放空管；6.1為厭氧氨氧化反應(yīng)器進(jìn)水泵，6.2為三相分離器，6.3為U型管干燥器,6.4為集氣瓶,6.5為排水口。
【具體實(shí)施方式】[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:如圖1所示基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮裝置設(shè)有垃圾滲濾液原水箱1、厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2、中間水箱A3、SBR反應(yīng)器4、中間水箱B5、厭氧氨氧化反應(yīng)器6 ;垃圾滲濾液原水箱I設(shè)有溢流管1.1和放空管1.2 ；垃圾滲濾液原水箱I通過進(jìn)水泵2.1與厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2進(jìn)水管相連接；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器2.2用于固液氣三相的分離，甲烷氣體經(jīng)過U型管干燥器2.3干燥后，用集氣瓶2.4收集；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2通過中間水箱連接管與中間水箱A3連接；中間水箱A3設(shè)有溢流管3.1和放空管3.2，中間水箱A3通過SBR進(jìn)水水泵4.1與SBR反應(yīng)器4連接；SBR反應(yīng)器4設(shè)有排泥閥4.2、曝氣頭4.3、鼓風(fēng)機(jī)4.4、氣體流量計(jì)4.5以及攪拌器4.6 ；SBR反應(yīng)器4出水管與中間水箱B5連接；中間水箱B5設(shè)有溢流管5.1和放空管5.2 ;中間水箱B5通過進(jìn)水泵6.1與厭氧氨氧化反應(yīng)器6進(jìn)水管相連接；厭氧氨氧化反應(yīng)器6為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器6.2用于固液氣三相的分離，氣體經(jīng)過U型管干燥器6.3干燥后，用集氣瓶6.4收集；垃圾滲濾液處理后由厭氧氨氧化反應(yīng)器6的排水口 6.5排出。
[0024]試驗(yàn)采用北京市某垃圾填埋場的垃圾滲濾液作為原水，具體水質(zhì)如下:NH4+-N濃度為2100-2300mg/L，C0D/NH4+-N=1.4-1.6。試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，各反應(yīng)器均采用有機(jī)玻璃制成，厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器有效體積為7L ;SBR反應(yīng)器有效容積為8L ;厭氧氨氧化反應(yīng)器有效容積為4L。
[0025]具體運(yùn)行操作如下:
[0026]I)啟動(dòng)系統(tǒng):接種污水處理廠污泥消化池的厭氧消化污泥投加至厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2，使污泥濃度MLSS達(dá)到6000mg/L ;將培養(yǎng)馴化好的短程硝化污泥投加至SBR反應(yīng)器4，投加后的污泥濃度MLSS為5000mg/L ;將培養(yǎng)馴化好的厭氧氨氧化顆粒污泥接種到厭氧氨氧化反應(yīng)器6，污泥量占厭氧氨氧化反應(yīng)器6總體積的1/2 ；
[0027]2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下:
[0028]2.1)厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器2運(yùn)行溫度控制在25°C，運(yùn)行pH值為7.5-8.5，水力停留時(shí)間HRT為12小時(shí)；
[0029]2.2) SBR反應(yīng)器4運(yùn)行溫度控制在25°C，運(yùn)行pH值為7.5-8.0，水力停留時(shí)間HRT為10小時(shí)，污泥齡SRT維持在15天。運(yùn)行方式:首先進(jìn)水同時(shí)攪拌30min，然后低氧攪拌180min，調(diào)整曝氣量使溶解氧濃度為為0.5_2mg/L，然后靜止沉淀60min，最后通過排水閥排水；
[0030]2.3)厭氧氨氧化反應(yīng)器6，運(yùn)行溫度控制在35°C，水力停留時(shí)間HRT為3小時(shí)。[0031]試驗(yàn)結(jié)果表明:運(yùn)行穩(wěn)定后，厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器COD去除率大于75%，NH/-N濃度為 50-60mg/L，NO2--N 濃度為 0.1-3.0mg/L, NO3^-N 濃度為 0.1-1.5mg/L,甲烷平均日產(chǎn)氣量為3.3L ;短程硝化反應(yīng)器出水COD濃度為35-50mg/L，NH4+-N濃度30_35mg/L，NO2^-N濃度為30-35mg/L, NOf-N濃度為0.6-1.3mg/L ;厭氧氨氧化反應(yīng)器出水COD濃度為35_45mg/L,NH4+-N 濃度 8-14mg/L，NO2^-N 濃度為 2-3.3mg/L, NOf-N 濃度為 5.5_7mg/L，TN 低于 45mg/L。
【權(quán)利要求】
1.基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，其特征在于，應(yīng)用如下裝置:設(shè)有垃圾滲濾液原水箱(1)、厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)、中間水箱A(3)、SBR反應(yīng)器(4)、中間水箱B(5)、厭氧氨氧化反應(yīng)器(6);垃圾滲濾液原水箱(1)設(shè)有溢流管(1.1)和放空管(1.2);垃圾滲濾液原水箱(1)通過進(jìn)水泵(2.1)與厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)進(jìn)水管相連接；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器(2.2)用于固液氣三相的分離，甲烷氣體經(jīng)過U型管干燥器(2.3)干燥后，用集氣瓶(2.4)收集；厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)通過中間水箱連接管與中間水箱A (3)連接；中間水箱A (3)設(shè)有溢流管(3.1)和放空管(3.2)，中間水箱A (3)通過SBR進(jìn)水水泵(4.1)與SBR反應(yīng)器(4)連接；SBR反應(yīng)器(4)設(shè)有排泥閥(4.2 )、曝氣頭(4.3 )、鼓風(fēng)機(jī)(4.4 )、氣體流量計(jì)(4.5 )以及攪拌器(4.6 ); SBR反應(yīng)器(4)出水管與中間水箱B (5)連接；中間水箱B (5)設(shè)有溢流管(5.1)和放空管(5.2);中間水箱B (5)通過進(jìn)水泵(6.1)與厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)進(jìn)水管相連接；厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)為UASB反應(yīng)器，水流方向由下至上，內(nèi)置有三相分離器(6.2)用于固液氣三相的分離；垃圾滲濾液處理后由厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)的排水口(6.5)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于能量回收的垃圾滲濾液自養(yǎng)脫氮方法，其特征在于包括以下步驟: O啟動(dòng)系統(tǒng):接種污水處理廠污泥消化池的厭氧消化污泥投加至厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)，使污泥濃度MLSS達(dá)到5000-6000mg/L ;將培養(yǎng)馴化好的短程硝化污泥投加至SBR反應(yīng)器(4)，投加后的污泥濃度MLSS為4000-5000mg/L;將培養(yǎng)馴化好的厭氧氨氧化顆粒污泥接種到厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)，污泥量占厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)總體積的1/3-1/2 ； 2)運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)操作如下: 2.1)厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)器(2)運(yùn)行溫度控制在25-30°C，運(yùn)行pH值為6.5-8.5，水力停留時(shí)間HRT為6-12小時(shí)； 2.2) SBR反應(yīng)器(4)運(yùn)行溫度控制在25-30°C，運(yùn)行pH值為7.0-8.0,水力停留時(shí)間HRT為8-12小時(shí)，污泥齡SRT維持在15-20天；運(yùn)行方式:首先進(jìn)水同時(shí)攪拌30_60min，然后低氧攪拌180-240min，低氧即調(diào)整曝氣量使溶解氧濃度為0.5_2mg/L，然后靜止沉淀60min,最后通過排水閥排水； 2.3)厭氧氨氧化反應(yīng)器(6)，運(yùn)行溫度控制在30-35°C，水力停留時(shí)間HRT為1-3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK103833185SQ201410084610
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】彭永臻, 賈方旭, 王衫允, 王淑瑩, 楊慶, 趙偉華, 翁冬晨 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)