申请日2013.09.05
公开(公告)日2014.01.22
IPC分类号C02F3/30
摘要
一种中期垃圾渗滤液的强化脱氮装置和处理方法，属于污水处理技术领域。该装置主要为缺氧部分、缓冲部分、好氧部分，并在缺氧和好氧部分投加悬浮填料，在曝气提升的动力下，在三部分间能形成内循环，将C/N比为3～6的中期垃圾深滤液瞬间加入缺氧区，利用缺氧区的填料吸附绝大多数碳源，在循环推动力下液体经过缓冲区，进入好氧区完成有机物氧化、氨氧化后，硝化液再次流入缺氧区，利用吸附的碳源反硝化，如此循环直至反应结束排水。本发明的装置和处理方法，能够营造适合反硝化菌、氨氧化菌(AOB)的生长环境，使单位容积脱氮效率更高，使原水有机碳源利用率更高、节省能耗、缩短反应时间、不投加外碳源、TN去除率高。
权利要求书
1.一种中期城市垃圾渗透液深度脱氮的处理装置系统，其特征在于，包括： 水箱(1)、进水泵(2)、一体式气升式内循环生物膜反应器(4)、空压泵(16)， 该一体式气升内循环生物膜反应器(4)通过导流板沿中心按顺时针或逆时针将 一体式气升内循环生物膜反应器(4)内部分为好氧区B、两个缓冲区C1、C2和 缺氧区A，好氧区B、两个缓冲区C1、C2和缺氧区A的体积比为2∶1∶1，缺氧区 A与好氧区B之间的导流板下部设有圆孔，好氧区B和缓冲区C1之间的导流板 上部设有圆孔，同时两个缓冲区C1、C2之间的导流板下端设有空隙作为流动口， 缓冲区C2与缺氧区A之间的导流板上部设有圆孔，好氧区B和缺氧区A内添加 悬浮填料，好氧区B内填充体积为50%，缺氧区A内填充体积为80%，上述所述 的填充体积均为加水后悬浮填料所占的体积;在好氧区B靠近缓冲区C1的一边 的底部设置有曝气头(18)，曝气头(18)通过导气管依次连通着气体流量计(15)、 空压泵(16);水箱(1)通过进水泵(2)与设在一体式气升内循环生物膜反应 器(4)缺氧区上部的进水阀门连接，在一体式气升内循环生物膜反应器(4) 好氧区中部设有出水阀门，在一体式气升内循环生物膜反应器(4)各分区底部 分别设排泥阀门。
2.按照权利要求1的一种中期城市垃圾渗透液深度脱氮的处理装置系统， 其特征在于，在一体式气升内循环生物膜反应器(4)设有温控加热装置，该装 置包括一体式气升内循环生物膜反应器(4)外部的温控器(28)和一体式气升 内循环生物膜反应器(4)好氧区B内的加热棒(29);一体式气升内循环生物 膜反应器(4)另设3个取样口;在好氧区的内壁上设有PH传感器(25)，PH传 感器(25)与PH计主机(26)连接，在缺氧区的内壁上设有DO传感器(24)， DO传感器(24)与DO仪主机(27)连接。
3.按照权利要求1的一种中期城市垃圾渗透液深度脱氮的处理装置系统， 其特征在于，好氧区B悬浮填料的填料负载氨氧化菌和异养菌，缺氧区A的悬 浮填料的填料负载反硝化菌。
4.利用权利要求1-3所述的任一装置系统处理中期垃圾渗滤液深度脱氮 的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)反应器启动阶段，投加富含氨氧化菌和异养菌的悬浮填料于好氧区B， 填充比为50%;投加富含反硝化菌的悬浮填料于缺氧区A，填充比为80%，并进 行挂膜;
(2)开启进水泵，C/N=3-6的中期渗滤液从水箱通过进水阀门快速进入反 应器，进水量为反应器总体积的1/5，快速进水在水力冲击作用下，使绝大部分 进水都能停留在缺氧区A，在一个小时的静置时间里，缺氧区富含反硝化菌的悬 浮填料能快速吸附大部分有机物和转化储存部分有机物;
(3)开启空压泵，设定流量计的气体流量，确保缺氧区的溶解氧含量低于 0.2mg/L，然后在曝气气升推动力的作用下，液体从曝气头处向上升然后一部分 在好氧区B形成微循环，另一部分被推动通过好氧区B与缓冲区C1之间的导流 板上部的圆孔进入缓冲区C1，缓冲区C1的液体进而通过两缓冲区之间导流板下 面端的空隙进入了缓冲区C2，缓冲区C2的液体进而通过缺氧区A与缓冲区C2 之间导流板上部的圆孔进入了缺氧区A，推动液体进入了好氧区B，好氧区B中 填料上富含的异养菌和AOB利用原水中的营养物进行了部分有机物氧化反应、 部分氨氮亚硝化反应，并由于O2分布不均匀会发生同步硝化反硝化进行部分脱 氮，液体在循环动力的作用下，经缓冲区C1、C2，进入缺氧区A，利用填料(17) 上吸附和储存的碳源进行反硝化，如此在三区之间循环，一直循环至反应结束;
(4)关闭空压泵，打开排泥阀门排出脱落污泥，打开出水阀门，按20%的 排水比进行排水，继续从(2)开始下一周期。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，在步骤(1)中，悬浮填料挂膜采用 在富含对应污泥的容器中闷曝的方式进行。
6.按照权利要求4的方法，其特征在于，一体式气升内循环生物膜反应器 (4)有效体积为10L，设定合适的气体流量，确保缺氧区的溶解氧含量低于 0.2mg/L，例如本示例反应器设定气体流量为100～140L/h。
7.按照权利要求4的方法，其特征在于，在步骤(3)所述反应结束的条 件为：好氧区pH一阶导数由正变负，且反应时间t大于3h;或由缺氧区DO值 突变，由0.3mg/L以下变至0.8mg/L以上。
说明书
一种中期垃圾渗滤液的强化脱氮装置和处理方法
技术领域
本发明涉及生化法污水生物处理技术领域，尤其涉及一种中期垃圾渗滤 液生物处理工艺的装置和处理方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着城市化进程不断加快，垃圾处理问题成为制约城市发展的瓶颈。目前， 填埋是城市垃圾处理的最主要方式，这也是适合我国国情、一种有效且低费用 的城市垃圾处理方式。我国城市生活垃圾的年产量为2.4亿吨，由此所产生的 新鲜垃圾渗滤液年产量约2900万吨，而1吨渗滤液约相当于100t城市污水所 含污染物的浓度。垃圾渗滤液具有有机物组分众多、氨氮含量较高、水质水量 变化复杂、重金属种类多，磷含量偏低等特点。到目前为止，针对不同时期的 垃圾渗滤液，完善的、经济有效的垃圾渗滤液处理技术(尤其是在脱氮方面) 有待进一步开发，因此开发适合我国国情的经济有效的生物处理技术，对垃圾 渗滤液处理的发展具有重要意义。
中期城市垃圾渗滤液(垃圾填埋时间为5-10年产生的渗滤液)成分非常 复杂，通常富含有机物和氨氮，C/N=3-6，同时富含有毒有害的重金属离子。 如果采用物化方法处理将会花费大量的成本。而采用传统生物处理工艺处理 中期垃圾渗滤液具有一定的脱氮和去除可降解有机物的效果，但无法实现不 外加碳源情况下使得TN高效去除，达到排放标准。
发明内容
针对目前中期垃圾渗滤液深度脱氮技术的不足，本发明提供一种结构简单、 高效、能耗较低的中期垃圾渗滤液生化处理装置和控制方法，能高效去除垃圾 渗滤液中有机物和TN。
为实现上述目的，本发明提供了一种中期城市垃圾渗透液深度脱氮的处理 装置系统，包括：水箱(1)、进水泵(2)、一体式气升式内循环生物膜反应器 (4)、空压泵(16)，该一体式气升内循环生物膜反应器(4)通过导流板沿中 心按顺时针或逆时针将一体式气升内循环生物膜反应器(4)内部分为好氧区B、 两个缓冲区C1、C2和缺氧区A，好氧区B、两个缓冲区C1、C2和缺氧区A的体 积比为2∶1∶1，缺氧区A与好氧区B之间的导流板下部设有圆孔，好氧区B和缓 冲区C1之间的导流板上部设有圆孔，同时两个缓冲区C1、C2之间的导流板下 端设有空隙作为流动口，缓冲区C2与缺氧区A之间的导流板上部设有圆孔，所 述导流板上的圆孔(优选直径1cm)便于液体在各区间循环流动，好氧区B和缺 氧区A内添加悬浮填料，好氧区B内填充体积为50%，缺氧区A内填充体积为 80%，上述所述的填充体积均为加水后悬浮填料所占的体积;在好氧区B靠近缓 冲区C1的一边的底部设置有曝气头(18)，曝气头(18)通过导气管依次连通 着气体流量计(15)、空压泵(16);水箱(1)通过进水泵(2)与设在一体式 气升内循环生物膜反应器(4)缺氧区上部的进水阀门连接，在一体式气升内循 环生物膜反应器(4)好氧区中部设有出水阀门，在一体式气升内循环生物膜反 应器(4)各分区底部分别设排泥阀门。
在一体式气升内循环生物膜反应器(4)设有温控加热装置，该装置包括一 体式气升内循环生物膜反应器(4)外部的温控器(28)和一体式气升内循环生 物膜反应器(4)好氧区B内的加热棒(29);一体式气升内循环生物膜反应器 (4)另设3个取样口;在好氧区的内壁上设有PH传感器(25)，PH传感器(25) 与PH计主机(26)连接，在缺氧区的内壁上设有DO传感器(24)，DO传感器(24) 与DO仪主机(27)连接。
好氧区B悬浮填料的填料负载氨氧化菌和异养菌，缺氧区A的悬浮填料的 填料负载反硝化菌。
采用上述装置处理中期垃圾渗滤液深度脱氮的方法，包括以下步骤：
(1)反应器启动阶段，投加富含氨氧化菌和异养菌的悬浮填料于好氧区B， 填充比为50%;投加富含反硝化菌的悬浮填料于缺氧区A，填充比为80%，并进 行挂膜;
(2)开启进水泵，C/N=3-6的中期渗滤液从水箱通过进水阀门快速进入反 应器(如10s-20s均可)，进水量为反应器总体积的1/5，快速进水在水力冲击 作用下，使绝大部分进水都能停留在缺氧区A，在一个小时的静置时间里，缺氧 区富含反硝化菌的悬浮填料能快速吸附大部分有机物和转化储存部分有机物 (以PHA的形式);
(3)开启空压泵，设定流量计的气体流量，设定的气体流量要确保缺氧区 的溶解氧含量低于0.2mg/L，然后在曝气气升推动力的作用下，液体从曝气头处 向上升然后一部分在好氧区B形成微循环，另一部分被推动通过好氧区B与缓 冲区C1之间的导流板上部的圆孔进入缓冲区C1，缓冲区C1的液体进而通过两 缓冲区之间导流板下面端的空隙进入了缓冲区C2，缓冲区C2的液体进而通过缺 氧区A与缓冲区C2之间导流板上部的圆孔进入了缺氧区A，推动液体进入了好 氧区B，好氧区B中填料上富含的异养菌和AOB利用原水中的营养物进行了部分 有机物氧化反应、部分氨氮亚硝化反应，并由于O2分布不均匀会发生同步硝化 反硝化进行部分脱氮，液体在循环动力的作用下，经缓冲区C1、C2，进入缺氧 区A，利用填料(17)上吸附和储存的碳源进行反硝化，如此在三区之间循环，一 直循环至反应结束;
(4)关闭空压泵，打开排泥阀门排出脱落污泥，打开出水阀门，按20%的 排水比进行排水，继续从(2)开始下一周期。
在步骤(1)中，悬浮填料挂膜采用在富含对应污泥的容器中闷曝的方式进 行。
在步骤(3)所述设定流量计的气体流量，是根据反应器的大小设计气体流 量，本实验装置一体式气升内循环生物膜反应器(4)有效体积为10L，设定气 体流量为100～140L/h，缺氧区的溶解氧含量低于0.2mg/L。
在步骤(3)所述反应结束的条件为：好氧区pH一阶导数由正变负，且反 应时间t大于3h;或由缺氧区DO值突变，由0.3mg/L以下变至0.8mg/L以上。
有益效果
本发明提供的一种中期城市垃圾渗透液深度脱氮的装置和处理方法，与现 有技术相比，本发明具有以下优点：
1.提高污水中有机物作为反硝化碳源的利用率，从而在提高氮去除效率的 同时实现了不添加任何外碳源，大幅降低了运行成本;
2.营造了分别适合反硝化菌、氨氧化菌生长的环境，使单位容积脱的氮效 率很高;
3.仅依靠供氧动力能实现内循环，更加节能;.
4.pH波动小，不用额外调节pH，有足够的碱度，有利于实现短程硝化;
5.采用序批式的运行方式，时间上的理想推流过程使生化推动力大效率提 高，防止污泥膨胀和耐冲击负荷高;
6.在线DO、pH实时控制，精确判断反应终点，节省反应时间和能源等。
7、本发明提供的中期垃圾渗滤液生物处理装置和控制方法，能够营造适合 反硝化菌、氨氧化菌(AOB)的生长环境，使单位容积脱氮效率更高，还具有原 水有机碳源利用率更高、节省能耗、缩短反应时间、不投加外碳源、TN去除率 高等优点。