申请日 20201119
公开（公告）日 20210202
IPC分类号 C02F3/30; C02F103/06; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理方法，属于水污染防治技术领域。本发明采用UASB反硝化反应器作为反硝化单元，垃圾渗滤液原水首先与回流硝化液混合进入到UASB反硝化反应器中，随后反硝化单元出水通过分点进水的方式进入到好氧亚硝化系统中进行生物亚硝化反应；最后通过硝化液的回流与微生物反硝化实现脱氮。本发明实现了反硝化菌与亚硝化菌的分离与积累，以及两类微生物的高密度培养，相比于分点进水前、分点进水后，系统中游离氨FA浓度降低到合适的范围，对亚硝化微生物抑制降低，系统内亚硝化微生物活性提高。
权利要求书
1.一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理方法，其特征在于，所述的方法为UASB反硝化-分点进水短程硝化组合，包括如下步骤：
(1)采用UASB反硝化反应器作为反硝化单元，采用多格好氧池作为短程硝化单元；将UASB反硝化反应器的出水以分点进水的方式分配到短程硝化反应单元的不同分格单元中进行硝化反应；
(2)短程硝化反应单元的出水一部分排放，一部分回流到反硝化单元，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB反硝化反应器中实现反硝化脱氮；污泥一部分回流至短程硝化单元的前端，进行微生物接种，同时实现亚硝化菌在短程硝化单元内的循环；一部分污泥作为剩余污泥定期排放；
(3)垃圾渗滤液原水与回流的短程硝化单元的出水混合后进入UASB反硝化反应器，进行反硝化反应；
重复(1)-(3)即实现了垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的短程硝化单元采用多级曝气系统，将曝气池分成等体积的2至4格或多格运行，控制溶解氧浓度小于1.0mg/L，反应器温度在30±1℃，以利于实现稳定的亚硝化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的反硝化单元和短程硝化单元的有效容积比为1：4。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述短程硝化单元中，分点进水的最优化条件为，UASB出水按1：1进入到好氧池前两个分格的前端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的污泥回流比为100％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的短程硝化单元的出水回流比为100％-600％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述UASB反硝化-分点进水短程硝化系统进行微生物接种后启动运行，接种污泥取自垃圾渗滤液处理中心好氧池，短程硝化单元接种污泥浓度为3g/L，反硝化单元接种污泥浓度为10g/L。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述进水和回流采用污水提升泵精确控制。
9.分点进水在降低垃圾渗滤液中游离氨浓度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用UASB反硝化反应器作为反硝化单元，采用多格好氧池作为短程硝化单元；将UASB反硝化反应器的出水以分点进水的方式分配到短程硝化反应单元的不同分格单元中进行硝化反应；
(2)短程硝化反应单元的出水一部分排放，一部分回流到反硝化单元，与渗滤液原水混合，在UASB反硝化反应器中实现反硝化脱氮；污泥一部分回流至短程硝化单元的前端，进行微生物接种，同时实现亚硝化菌在短程硝化单元内的循环；一部分污泥作为剩余污泥定期排放；
(3)垃圾渗滤液原水与回流的短程硝化单元的出水混合后加入UASB反硝化反应器，进行反硝化反应；
重复(1)-(3)即实现了垃圾渗滤液中游离氨浓度的降低。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述短程硝化单元中，分点进水的最优化条件为，UASB出水按1：1进入到好氧池前两个分格的前端。
说明书
一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理方法，属于水污染防治技术领域。
背景技术
很长时间以来，我国城市垃圾的处理主要是以卫生填埋为主。相对于其他处理方式来说，卫生填埋处理成本低，操作简便。但长年的实践经验表明，填埋不仅会占用大量土地，而且带来填埋场周围空气的污染；更重要的是，填埋过程中会产生大量的垃圾渗滤液需要处理。而垃圾渗滤液具有很高的氨氮浓度，特别是老龄垃圾渗滤液具有高氨氮和低碳氮比的特征，采用传统的脱氮方法往往面临着能耗高和碳源不足等问题。如何经济有效地处理垃圾渗滤液仍是一个挑战。
生物脱氮是较为经济有效的方法。在传统的生物处理过程中，高浓度的氨氮通过完全硝化与反硝化反应去除。然而由于氨氮浓度很高且碳氮比低，导致硝化过程中需要大量曝气，能耗较高，同时，反硝化过程中需要投加大量的碳源，脱氮成本高。短程硝化反硝化通过将硝化过程控制在亚硝化阶段，直接利用亚硝态氮进行反硝化，缩短了反应过程，能够加快反应速度，节约20％左右的曝气量和40％左右的有机碳源。在高氨氮废水处理中，常常利用游离氨(FA)对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制差异性实现短程硝化。然而，老龄垃圾渗滤液的碱度较高，水质往往偏碱性，进入生物脱氮系统后容易造成高浓度的FA，而FA具有较强的生物毒性，过高浓度的FA对AOB和NOB均具有明显的抑制作用，从而导致系统亚硝化速率低，系统脱氮效率低。因此，降低FA浓度，减少其对AOB的抑制作用，对于氨氮的高效脱除至关重要。
目前常用的降低FA浓度通常为将原水稀释从而降低抑制，但这种方法需要增加调节池，增加了基建成本，需要配套设施的投入，增加了污水处理的成本。其次，稀释原水需要控制FA浓度既能抑制NOB菌又不严重抑制AOB菌，而实际垃圾渗滤液水质水量变化很大，操作起来不够方便。
此外，脱氮过程往往经由硝化和反硝化两个阶段，需要由异养菌(脱碳及反硝化)和自养菌(硝化)两大类微生物来完成，这些微生物具有不同的生理习性，各自有最适的生长环境条件，但传统的脱氮过程中这两种微生物都需经历好氧-缺氧环境，影响各自微生物功能的发挥。
发明内容
为了解决上述至少一个问题，本发明通过多点进水的方式来合理分配进入短程硝化系统各部分的基质浓度，在降低营养负荷和提高污泥浓度的同时降低FA浓度，以减少FA对AOB的抑制，提高亚硝化微生物的比生长优势，增强系统亚硝化性能及系统脱氮效率。同时，采用双泥系统，对亚硝化菌和反硝化菌进行分离，有利于分别发挥两者的优势，提高脱氮效率。
本发明的第一个目的是提供一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理方法，所述的方法为UASB反硝化-分点进水短程硝化组合，包括如下步骤：
(1)采用UASB反硝化反应器作为反硝化单元，采用多格好氧池作为短程硝化单元；将UASB反硝化反应器的出水以分点进水的方式分配到短程硝化反应单元的不同分格单元中进行硝化反应；
(2)短程硝化反应单元的出水一部分排放，一部分回流到反硝化单元，与垃圾渗滤液原水混合，在UASB反硝化反应器中实现反硝化脱氮；污泥一部分回流至短程硝化单元的前端，进行微生物接种，同时实现亚硝化菌在短程硝化单元内的循环；一部分污泥作为剩余污泥定期排放；
(3)垃圾渗滤液原水与回流的短程硝化单元的出水混合后进入UASB反硝化反应器，进行反硝化反应；
重复(1)-(3)即实现了垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮处理。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的短程硝化单元采用多级曝气系统，将曝气池分成等体积的2至4格或多格运行，控制溶解氧浓度小于1.0mg/L，反应器温度在30±1℃，以利于实现稳定的亚硝化。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的反硝化单元和短程硝化单元的有效容积比为1：4。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述短程硝化单元中，进水(UASB出水)以分点进水方式进入到好氧池不同分格的前端，以降低系统的营养负荷和游离氨浓度，提升亚硝化速率。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述短程硝化单元中，分点进水的最优化条件为，UASB出水按1：1进入到好氧池前两个分格的前端。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的硝化反应是去除渗滤液中的有机物，并使氨氮转化为亚硝态氮。
在本发明的一种实施方式中，所述进水和回流采用污水提升泵精确控制。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的污泥回流比(污泥回流的质量和进水的质量的比值)为100％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的短程硝化单元的出水回流比(短程硝化单元的出水与进水的体积的比值)为100％-600％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的反硝化反应是去除部分有机物和硝化液中的亚硝态氮，实现缺氧反硝化脱氮过程；同时，在UASB中实现反硝化污泥的截留和高密度培养，以提高反硝化效率。
在本发明的一种实施方式中，所述UASB反硝化-分点进水短程硝化系统进行微生物接种后启动运行，接种污泥取自垃圾渗滤液处理中心好氧池，短程硝化单元接种污泥浓度为3g/L，反硝化单元接种污泥浓度为10g/L。
在本发明的一种实施方式中，所述反硝化单元中垃圾渗滤液原水与回流硝化液混合进入UASB反硝化反应器，利用垃圾渗滤液原水中的碳源进行反硝化，同时为后续硝化提供碱度，可以提高反硝化单元微生物浓度和脱氮速率。UASB反硝化反应器中微生物可以悬浮态生长，也可以在UASB反硝化反应器中装填不同填料作为微生物生长的载体，实现微生物附着生长；反硝化菌被截留在UASB反硝化反应器中并进行高密度培养，以提高反硝化速率。
在本发明的一种实施方式中，所述的短程硝化单元中，微生物可以悬浮态生长，也可以在反应器中装填不同填料作为微生物生长的载体，实现微生物附着生长。亚硝化菌一直在短程硝化单元中循环，不经过反硝化过程，从而有利于其保持活性，有利于亚硝化反应过程。
本发明的第二个目的是分点进水在降低垃圾渗滤液中游离氨浓度的方法，包括如下步骤：
(1)采用UASB反硝化反应器作为反硝化单元，采用多格好氧池作为短程硝化单元；将UASB反硝化反应器的出水以分点进水的方式分配到短程硝化反应单元的不同分格单元中进行硝化反应；
(2)短程硝化反应单元的出水一部分排放，一部分回流到反硝化单元，与渗滤液原水混合，在UASB反硝化反应器中实现反硝化脱氮；污泥一部分回流至短程硝化单元的前端，进行微生物接种，同时实现亚硝化菌在短程硝化单元内的循环；一部分污泥作为剩余污泥定期排放；
(3)垃圾渗滤液原水与回流的短程硝化单元的出水混合后加入UASB反硝化反应器，进行反硝化反应；
重复(1)-(3)即实现了垃圾渗滤液中游离氨浓度的降低。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种垃圾渗滤液短程硝化反硝化的方法，解决了FA对AOB严重抑制的问题，提高了系统亚硝化速率，增强了系统负荷和脱氮效率，对实际应用具有良好的指导作用。
(2)利用本发明的方法处理老龄垃圾渗滤液，采用分点进水的方式，亚硝化系统单元前两个分格(O1、O2池)中FA浓度降低到7.91和5.81mg/L，减少了FA对AOB的抑制，总氮去除率(NRE)提高了52.93％，总氮容积负荷提高了23.5％，补充碳源后总氮去除率达到80％左右。（发明人：施万胜；贺亮；阮文权；赵明星；张炜；顾利星；华天予；陆东亮 ）