申請日2014.01.16

　　公開(公告)日2014.04.30

　　IPC分類號C02F3/30

　　摘要

　　單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，屬于生化法污水處理技術(shù)領(lǐng)域。針對垃圾滲濾液有機物濃度高、氨氮濃度高、C/P比高(>200)的特點，提出了在“厭氧/好氧/缺氧”運行方式結(jié)合實時控制的方法實現(xiàn)了SBR后置反硝化脫氮。長期馴化下，能夠富集聚糖菌(GAO)，利用GAO在厭氧段糖原酵解將水中的揮發(fā)性有機酸(VFA)轉(zhuǎn)化為聚-β-羥基-鏈烷酸脂(PHA)，在好氧段(溶解氧<0.8mg/L)短程硝化反應的同時PHA大部分轉(zhuǎn)化為糖原，缺氧段利用剩余的PHA和糖原為碳源反硝化脫氮，出水達到最新國家排放標準。該方法具有裝置簡單、啟動快、無外加碳源、脫氮效果好、運行簡單、成本低等優(yōu)點。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的裝置,主要包括： 水箱、進水泵、進水管、序批式反應器(SBR)、機械攪拌器、溶解氧測定儀、ORP 測定儀、PH計、溫控系統(tǒng)、取樣口、排水閥、排泥閥、氣體流量計、空氣壓縮 泵、曝氣頭;水箱經(jīng)進水泵由進水管與序批式反應器(SBR)連接，序批式反應器 (SBR)底部安裝有曝氣頭，并使用攪拌器進行機械攪拌，曝氣頭通過泵管依次與 氣體流量計、空氣壓縮泵連接，溶解氧測定儀、ORP測定儀、PH計通過探頭連 接序批式反應器(SBR)，溫控系統(tǒng)控制水溫。

　　2.采用權(quán)利要求1的裝置處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，其特征在于， 采用序批式的運行方式，進水垃圾滲濾液為中期垃圾滲濾液，滲濾液C/N=3-6， COD為6000-9000mg/L,NH4+-N為1100-1350mg/L,TN為1500-1900mg/L，包括以 下步驟和工藝條件：

　　(1)快速啟動階段：從處理晚期垃圾滲濾液SBR反應器內(nèi)取出活性污泥混 合液，沉淀后將上清液潷去，注入到序批式反應器(SBR)，接種后控制反應器污 泥濃度MLSS=9000-9500mg/L，啟動過程依次將原水稀釋4、2、1倍數(shù)作為Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ三個階段，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段均采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，其中 厭氧階段進水泵注入垃圾滲濾液，同時開啟機械攪拌器厭氧攪拌2h,轉(zhuǎn)速為 80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵通過泵管、曝氣頭好氧曝氣，溶解氧(DO)在 0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣;缺氧段攪拌16小時 后排水，投加乙酸鈉作為外碳源進行反硝化去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，每10L的 污水對應1-2g乙酸鈉;上述Ⅰ、Ⅱ階段分別運行14周期;

　　(2)穩(wěn)定運行階段，即第ⅳ階段:采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，即厭氧 階段進水泵注入垃圾滲濾液，同時開啟機械攪拌器厭氧攪拌2h,轉(zhuǎn)速為80-90rmp; 好氧階段，空氣壓縮泵通過泵管、曝氣頭好氧曝氣，溶解氧(DO)在0.5-0.8mg/L， 采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣;缺氧段采用ORP實時控制判定反硝 化終點，排水。

　　3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，當?shù)谌�階段的缺氧段攪拌16h 后反應器中無硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，即指示啟動階段結(jié)束，進入穩(wěn)定運行階段。

　　4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，步驟(1)采用實時控制系統(tǒng)判 別硝化終點：pH一階導數(shù)由正變負，且反應時間t大于1h;或由DO值突變， 由0.8mg/L以下變至2mg/L以上。

　　5.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，步驟(2)缺氧段采用ORP實時控制 判定反硝化終點：ORP的一階倒數(shù)突然變?yōu)樾∮?15mV/5min以上且小于-180mV。

　　6.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，穩(wěn)定運行階段(ⅳ)缺氧攪拌不超過16 小時。

　　7.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于，采用序批式的運行方式，排水體積和 進水體積為反應器中污水體積的10%。

　　說明書

　　單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及生化法污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種垃圾滲濾液生 物脫氮處理的啟動和穩(wěn)定方法。

　　背景技術(shù)

　　我國正處于城市化在迅速發(fā)展，直接導致城市固體廢棄物大幅度提高，填 埋是城市垃圾處理的最主要方式，這也是適合我國國情、一種有效且低費用的 城市垃圾處理方式。在城市垃圾填埋過程中，由于壓實和微生物的分解作用， 垃圾中所含的污染物將隨水分溶出，并與降雨、徑流等一起形成垃圾滲濾液。 垃圾滲濾液是一種難處理的高濃度有機廢水，含有大量難降解有機物、重金屬 離子、氨氮和其他一些有毒物質(zhì)。垃圾滲濾液處理不當將對周圍環(huán)境帶來不可 估量的污染和危害，而且對人體健康帶來威脅，同時也使衛(wèi)生填埋喪失原的意 義。滲濾液這類高氨氮廢水的脫氮問題一直是國內(nèi)外研究的重點和難點。到目 前為止，完善的、經(jīng)濟有效的垃圾滲濾液脫氮處理技術(shù)有待進一步開發(fā)，因此 開發(fā)適合我國國情的經(jīng)濟有效的生物處理技術(shù)，對垃圾滲濾液處理的發(fā)展具有 重要意義。

　　中期城市垃圾滲濾液(垃圾填埋時間為5-10年產(chǎn)生的滲濾液)成分非常 復雜，通常富含有機物和氨氮，C/N=3-6，同時富含有毒有害的重金屬離子。 傳統(tǒng)的反硝化過程往往是將硝化液與進水混合，利用進水碳源進行反硝化，然 而使用這種方法處理垃圾滲濾液這類高氨氮廢水過程中將使得出水不能達標排 放;后置反硝化往往采用在后置缺氧段投加外碳源(甲醇等)作為反硝化碳源， 然而這一做法不僅增加了運行成本還會使出水中含有機物。由此可見，如何利 用原水中的有機物進行反硝化脫氮是經(jīng)濟、高效解決廢水生物脫氮問題的關(guān)鍵。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對目前垃圾滲濾液深度脫氮技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無 外加碳源情況下運行簡單、啟動快、能耗較低的中期垃圾滲濾液生化脫氮方法， 能經(jīng)濟、高效去除垃圾滲濾液中有機物和TN，使得出水TN<40mg/L,達到國家垃 圾滲濾液氮排放標準。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲 濾液深度脫氮的方法，尤其適合垃圾滲濾液這類低磷(C/P>200)廢水。利用 SBR工藝在厭氧/好氧/缺氧交替運行下富集聚糖菌(GAO)。厭氧段GAO利用胞內(nèi) 糖原提供能量用來吸收水體中的揮發(fā)性有機酸(VFA)為主的易降解有機物轉(zhuǎn) 化為細胞內(nèi)的PHA;在后續(xù)好氧階段，PHA用來恢復糖原的儲存以及為微生物 生長和磷釋放提供能量;GAO在好氧段結(jié)束時在體內(nèi)仍存在儲存性碳源(PHA和 糖原)，在缺氧段以這類儲存性碳源為反硝化碳源提供碳源完成后置反硝化。

　　一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的裝置,主要包括： 水箱1、進水泵2、進水管3、序批式反應器(SBR)4、機械攪拌器5、溶解氧測 定儀6、ORP測定儀7、PH計8、溫控系統(tǒng)9、取樣口10和12、排水閥11、排 泥閥13、氣體流量計14、空氣壓縮泵15、曝氣頭16;水箱經(jīng)進水泵由進水管 與SBR反應器連接，SBR反應器4底部安裝有曝氣頭16，并使用攪拌器5進行 機械攪拌，曝氣頭16通過泵管依次與氣體流量計14、空氣壓縮泵15連接，溶 解氧測定儀6、ORP測定儀7、PH計8通過探頭連接SBR反應器4，溫控系統(tǒng)9 控制水溫。

　　一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方法，采用序批 式的運行方式，優(yōu)選排水體積和進水體積為反應器中污水體積的10%，進水垃圾 滲濾液為典型的中期垃圾滲濾液(C/N=3-6)，COD為6000-9000mg/L,NH4+-N為 1100-1350mg/L,TN為1500-1900mg/L。包括以下步驟和工藝條件：

　　(1)快速啟動階段：從處理晚期垃圾滲濾液SBR反應器內(nèi)取出活性污泥混 合液，沉淀后將上清液潷去，注入到序批式反應器(SBR)4，接種后控制反應器 污泥濃度MLSS=9000-9500mg/L，啟動過程依次將原水稀釋4、2、1倍數(shù)作為Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ三個階段，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段均采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，其中 厭氧階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min)，同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h, 轉(zhuǎn)速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣，溶 解氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣;缺氧段攪 拌16小時后排水，投加乙酸鈉作為外碳源進行反硝化去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮， 每10L的污水對應1-2g乙酸鈉;上述Ⅰ、Ⅱ階段分別運行16周期(一個周期 一天);當?shù)谌�階段的缺氧段攪拌16h后反應器中無硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，即指示 啟動階段結(jié)束，進入穩(wěn)定運行階段;

　　上述采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點：pH一階導數(shù)由正變負，且反應時間 t大于1h;或由DO值突變，由0.8mg/L以下變至2mg/L以上;

　　(2)穩(wěn)定運行階段(即第ⅳ階段):采用厭氧/好氧/缺氧運行方式，即厭氧 階段進水泵2注入垃圾滲濾液(2min)，同時開啟機械攪拌器5厭氧攪拌2h,轉(zhuǎn) 速為80-90rmp;好氧階段，空氣壓縮泵15通過泵管、曝氣頭16好氧曝氣，溶解 氧(DO)在0.5-0.8mg/L，采用實時控制系統(tǒng)判別硝化終點停止曝氣;缺氧段采用 ORP實時控制判定反硝化終點(ORP的一階倒數(shù)突然變?yōu)樾∮?15mV/5min以上且 小于-180mV)，排水。穩(wěn)定運行階段(ⅳ)缺氧攪拌不超過16小時。

　　有益效果

　　針對垃圾滲濾液存在有機物濃度高、氨氮濃度高、C/P比高(>200)的特點， 而傳統(tǒng)的SBR法很難在無外加碳源的基礎上對垃圾滲濾液深度脫氮。本發(fā)明針 對中期垃圾滲濾液(C/N=3-6)提出了在“厭氧/好氧/缺氧”運行方式結(jié)合實時 控制的方法實現(xiàn)了SBR后置反硝化脫氮。長期馴化下，能夠富集聚糖菌(GAO)， 利用GAO在厭氧段糖原酵解將水中的揮發(fā)性有機酸(VFA)轉(zhuǎn)化為聚-β-羥基-鏈 烷酸脂(PHA)，在好氧段(溶解氧<0.8mg/L)短程硝化反應的同時PHA大部分轉(zhuǎn) 化為糖原，缺氧段利用剩余的PHA和糖原為碳源反硝化脫氮，出水達到最新國 家排放標準。該方法具有啟動快、無外加碳源、脫氮效果好、運行簡單、成本 低等優(yōu)點。該方法適合處理C/P比高(>200)、含P低的污水、廢水，特別適合 垃圾滲濾液的脫氮處理。

　　本發(fā)明提供的一種單級SBR后置反硝化處理中期垃圾滲濾液深度脫氮的方 法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：反應裝置簡單、運行方式簡單; 反應器啟動較快，啟動成功后不需要外加碳源、脫氮效果好，出水基本沒有無 機氮且TN<40mg/L;厭氧段能將大部分可生物降解有機物(70%以上)以PHA的 形式儲存在細胞體內(nèi)，減少了好氧段去除有機物所需的曝氣量，大大減少了運 行成本。