申请日2012.09.19
公开(公告)日2013.03.13
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型涉及一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，该处理设备通过垃圾渗滤液预处理装置、渗滤液浓缩池、厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池顺序通过输液管道进行连接。解决了传统硝化反硝化技术流程较长的缺陷，提高硝化反应速度，缩短硝化反应时间，减小反应器容积，降低脱氮成本，同时填补了高浓度含氮废水没有直接脱氮技术的空白，具有重要的应用价值;而且节能降耗优势明显。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，所述垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备包括垃圾渗滤液预处理装置、渗滤液浓缩池、厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器、短程硝化与反硝化反应池和多个监测装置;其特征在于：所述垃圾渗滤液预处理装置、渗滤液浓缩池、厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池顺序通过输液管道进行连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，其特征在于：所述多个监测装置包括五个无线温度检测器、两个污泥龄控制监测器、单个氨氮浓度监测器、两个PH值监测器、单个溶解氧含量监测器、两个总氮含量监测器、单个硝态氮含量监测器、单个亚硝态氮含量监测器、亚硝酸菌存活数量监测器和硝酸菌存活数量监测器。
3.根据权利要求2所述的垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，其特征在于：所述五个无线温度检测器分别设置在厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池内部上侧壁上;所述两个污泥龄控制监测器分别设置在垃圾渗滤液预处理装置和渗滤液浓缩池的底部中央位置;所述单个氨氮浓度监测器设在厌氧氨氧化反应器内壁中间部位;所述两个PH值监测器分别设在亚硝酸菌培养反应器和硝酸菌培养反应器的内侧壁的下端部位;所述单个溶解氧含量监测器设在生物脱氮反应器内壁中间部位;所述两个总氮含量监测器设置在生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池内的底部;所述单个硝态氮含量监测器和单个亚硝态氮含量监测器分别对应设在硝酸菌培养反应器和亚硝酸菌培养反应器内的底部中央部位;所述亚硝酸菌存活数量监测器和硝酸菌存活数量监测器分别对应设在亚硝酸菌培养反应器和硝酸菌培养反应器的内侧壁的中间部位。
说明书
垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备
技术领域
本实用新型涉及垃圾渗滤液的浓缩液领域，特别是涉及一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备。
背景技术
随着城市垃圾产量的不断增加和垃圾卫生填埋的推广应用，城市垃圾渗滤液对环境构成了日益严重的威胁。但现有的渗滤液处理技术存在效率低、成本高等问题，研究开发经济高效的渗滤液处理技术具有重要的理论意义和应用价值。
污水生物脱氮通过硝化将NH4+-N转化为NO3--N，再通过反硝化将NO3--N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以NO3--N为电子受体，有机物作为电子供体，将氨氮转化为氮气完成生物脱氮。但对于高NH4+-N中期垃圾渗滤液脱氮而言，其COD浓度较高因而难于直接处理，但同时其C/N比并不高，相对而言有机碳源不足，导致传统生物脱氮效率不高。
渗滤液的水质随垃圾的组分、当地气候、水文地质、填埋时间及填埋方式等因素的影响而有显著的不同。其特征主要有：(1)有机物浓度高。渗滤液中的COD和BOD5的浓度最高可达几万mg/L。(2)金属含量高。渗滤液中含有十多种金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段较高，铁的浓度可达200mg/L左右，锌的浓度可达130mg/L左右。(3)水质变化大。渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式，垃圾的种类、质量、数量以及填埋年数的长短。(4)氨氮含量高。渗滤液中氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加，可高达2000mg/L左右。当氨氮浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。(5)营养比例失调。对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是C:N:P=100:5:1，而一般垃圾渗滤液中C:P≥300，与微生物生长所需要的磷元素相差较大。
垃圾渗滤液是具有慢性和急性毒性的废水，其污染方式隐蔽，主要通过污染水体和土壤对周围居民的健康，对环境构成严重威胁，如不妥善处理，将会使得污染持续很长时间。1995年广东大田山垃圾填埋场发生污染事故，渗滤液进入水体，造成下2公里以内井水发臭，同时污染土壤和地下水，受影响地区至今未能恢复。我国兰州东盆地雁滩水源地因垃圾渗滤液污染而废弃，西盆地马滩水源地部分水井报废。澳门与珠海市交界处的茂盛围因澳门垃圾滤液污染，使当地河流鱼虾绝迹、农田失收等等。
由于渗滤液中含有较多难降解有机物，一般在生化处理后，COD浓度仍在500～2000mg/L范围内。由此可知垃圾渗滤液COD和BOD5浓度是生活污水的10～100 倍, 其他无机物和无机离子是地面水V类标准(GB3838-2008)的数十倍, 甚至数百倍。因此，垃圾渗滤液水质特征是污染浓度极高且成分复杂，而对垃圾渗滤液选择合适的处理方式，使其达标排放，迫在眉睫。
近年，城市人均每年的垃圾产生量达到440kg，2000年城市生活垃圾年产生量达到了1.5亿t，并以每年以8%～10%的速度增长。据建设部统计，截至2003年底，全国660个建制市中现有各类生活垃圾处理厂(场)574座，年处理能力为7545万吨。其中城市生活垃圾填埋场457座，处理能力6404万吨，分别占79.6%和84.9%。所以，目前垃圾卫生填埋仍然是主要的垃圾处理方式。
垃圾填埋后会产生一定量的渗滤液，渗滤液含氮量高，尤其是《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB16889- 2008)的颁布，对出水总氮有了明确要求，所以渗滤液脱氮技术的研究成为渗滤液处理能否达标的关键，目前，渗滤液处理脱氮以生物脱氮技术为主，而且以完全硝化反硝化为主，但是完全硝化反硝化对溶解氧和碳源的需求量高，运行费用高，无疑促使我们必须加快对生物脱氮技术的研究。
本项目着眼于资源节约，立足于最近的理论认识及发现，结合当前渗滤液的特征和处理工艺实际情况，我们提出亚硝酸型硝化反硝化技术的研究。
短程硝化反硝化的概念在20世纪70年代已经提出，但是具体的应用过程并不多，尤其是在渗滤液领域并不常见，但是随着大量垃圾填埋场老龄化严重及渗滤液产水指标的提高，对短程硝化反硝化技术在渗滤液处理领域的研究成为一个必须快速解决的课题。
垃圾渗滤液属于高浓度含氮废水，而《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)对出水总氮指标有了明确规定，这对渗滤液以往以脱除有机污染物为主的工艺提出了挑战，尤其是老龄化填埋场渗滤液碳氮比严重失调，对于传统的氨氮完全硝化的脱氮工艺而言，要耗费大量的碳源，运行费用很高，通过本研究以后碳氮比严重失调的老龄化填埋场可以通过控制相关运行指标，实现短程硝化反硝化脱氮，从而大大节约设备投资和运行费用。
而厌氧氨氧化具有如下优点：由于厌氧氨氧化菌是自养菌，碳酸盐/二氧化碳是其生长所需的无机碳源，所以氨氮的氧化无需分子氧参与，同时亚硝态氮的还原也无需有机碳源，这将大大降低污水好氧生物脱氮的运行费用;Anammox微生物的增长率(倍增时间为11d)与产率(0.11g[VSS]/g[NH4+])是非常低的，故污泥产量低，然而氮的转化率却为0.25mg[N]/(mg[SS]·d)，与传统的好氧硝化旗鼓相当;在不投加任何化学药品的条件下，既能降低污水处理厂的运行费用，又能够实现氮的高效去除。对低C/N比高氨氮的垃圾渗滤液而言，实现厌氧氨氧化反应是其脱氮的最佳途径，同时也是与其水质特点最为适合的脱氮技术。
发明内容
本实用新型的目的是通过设计一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，首先实现城市垃圾填埋场渗滤液中高浓度COD与部分总氮的去除，而后进行高浓度NH4+-N的短程硝化反应，再实现厌氧氨氧化反应，最终实现经济高效的垃圾渗滤液自养脱氮的装置。
为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，所述垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备包括垃圾渗滤液预处理装置、渗滤液浓缩池、厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器、短程硝化与反硝化反应池和多个监测装置;其特征在于：所述垃圾渗滤液预处理装置、渗滤液浓缩池、厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池顺序通过输液管道进行连接。
如上所述的一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，所述多个监测装置包括五个无线温度检测器、两个污泥龄控制监测器、单个氨氮浓度监测器、两个PH值监测器、单个溶解氧含量监测器、两个总氮含量监测器、单个硝态氮含量监测器、单个亚硝态氮含量监测器、亚硝酸菌存活数量监测器和硝酸菌存活数量监测器。
如上所述的一种垃圾渗滤液的浓缩液短程硝化反硝化脱氮处理设备，所述五个无线温度检测器分别设置在厌氧氨氧化反应器、亚硝酸菌培养反应器、硝酸菌培养反应器、生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池内部上侧壁上;所述两个污泥龄控制监测器分别设置在垃圾渗滤液预处理装置和渗滤液浓缩池的底部中央位置;所述单个氨氮浓度监测器设在厌氧氨氧化反应器内壁中间部位;所述两个PH值监测器分别设在亚硝酸菌培养反应器和硝酸菌培养反应器的内侧壁的下端部位;所述单个溶解氧含量监测器设在生物脱氮反应器内壁中间部位;所述两个总氮含量监测器设置在生物脱氮反应器和短程硝化与反硝化反应池内的底部;所述单个硝态氮含量监测器和单个亚硝态氮含量监测器分别对应设在硝酸菌培养反应器和亚硝酸菌培养反应器内的底部中央部位;所述亚硝酸菌存活数量监测器和硝酸菌存活数量监测器分别对应设在亚硝酸菌培养反应器和硝酸菌培养反应器的内侧壁的中间部位。
相对于现有技术，本实用新型有以下优点：
1)在不投加外加碳源的条件下，实现垃圾渗滤液的高效生物脱氮，解决了高浓度氨氮，低碳氮比的渗滤液的处理难题，大大降低了运行和建设费用。
2)在同时甲烷化反硝化UASB中，厌氧反应降解COD回收能源的同时，因为处理水回流到中反硝化可回收碱度，此碱度可以弥补好氧反应器中硝化所消耗的碱度，同时提高系统的pH，促进了短程硝化反硝化的发生。
3)短程硝化的实现，使得氨氮的转化方式有别于传统硝化方式，降低了能耗，提高了效率，减少了污泥产量。
4)厌氧氨氧化反应器总氮容积负荷可以达到0.8kg TN/m3d以上，不需要消耗碱度，进一步减少了运行费用。
5)该技术成熟运行后，不需要添加外加药剂，并且不需要外加水源稀释原液，简化了管理流程，可以直接处理高氨氮浓度的晚期渗滤液。
6、加工流程短。反应器要求空间小。