申請日2013.08.27
公開(公告)日2015.01.07
IPC分類號(hào)C02F9/14
摘要
SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮裝置與方法屬于污水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，適用于高氨氮低碳氮比(C/N)的廢水。本發(fā)明裝置設(shè)有SBR和SBBR。SBR反應(yīng)器主要進(jìn)行短程硝化反應(yīng)，以下簡稱SBRSBNR，SBBR反應(yīng)器主要進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，以下簡稱SBBRANAMMOX。滲濾液原液首先與SBBRANAMMOX出水回流液混合后進(jìn)入SBRSBNR進(jìn)行反硝化，既可以稀釋滲濾液原液，又可以充分利用原水中的碳源去除出水中的部分硝態(tài)氮。然后SBRSBNR的出水再與滲濾液原液混合進(jìn)入SBBRANAMMOX進(jìn)行厭氧氨氧化-反硝化同步脫氮反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氮和COD的同步去除。系統(tǒng)COD去除率為91%，TN 去除率大于97.5%， SBBRANAMMOX的總氮負(fù)荷為0.7 Kg TN/m3左右。
權(quán)利要求書
1.一種SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮方法，應(yīng) 用如下裝置：
由SBRSBNR(A)、一體化水箱(B)、和SBBRANAMMOX(C)串聯(lián)而成;
SBRSBNR(A)自上而下設(shè)有第一取樣閥(9)，機(jī)械攪拌裝置(3)和曝氣頭(8)，曝 氣頭通過氣體流量計(jì)(6)與曝氣泵(7)相連;SBRSBNR(A)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有第一溫度 傳感器(4)，外圍設(shè)有第一控溫加熱帶(10)，第一溫度傳感器(4)與溫控箱(5)相 連;SBRSBNR(A)反應(yīng)器內(nèi)配有DO儀(1)、第一pH儀(2)和第一ORP儀(11);
一體化水箱(B)設(shè)有垃圾滲濾液原水箱(25)、SBRSBNR出水箱(27)和 SBBRANAMMOX出水回流箱(21)，分別設(shè)置有SBBRANAMMOX出水回流箱進(jìn)水閥 (24)、SBBRANAMMOX出水回流箱出水閥和SBRSBNR出水箱進(jìn)水閥(31)與SBRSBNR出水箱出水閥(28);一體化水箱(B)內(nèi)設(shè)置有第二溫度傳感器(26)，外圍設(shè)有第 二控溫加熱帶(22)，第二溫度傳感器(26)與溫控箱(5)相連;
SBBRANAMMOX(C)自上而下設(shè)有第二取樣閥(32)，內(nèi)部填充有海綿填料(36)， 配有第二ORP儀(39)、第二pH儀(40);反應(yīng)器頂部設(shè)有排氣口(35)，經(jīng)過干燥 管(34)與集氣袋(33)相連;SBBRANAMMOX(C)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有第三溫度傳感器(37)， 外圍設(shè)有第三控溫加熱帶(38)，有第三溫度傳感器(37)與溫控箱(5)相連，底部設(shè) 置有磁力攪拌儀(42);
一體化水箱的垃圾滲濾液原水箱(25)出水管通過垃圾滲濾液原水箱出水泵 (20)分別與SBRSBNR進(jìn)水管(12)和SBBRANAMMOX進(jìn)水管(15)相連，SBBRANAMMOX出水回流箱出水管(13)通過SBBRANAMMOX出水回流箱出水泵(14)也與SBRSBNR進(jìn)水管(12)相連;SBRSBNR出水管(17)通過SBRSBNR出水泵(16)與SBRSBNR出水箱 進(jìn)水閥(31)相連;SBRSBNR出水箱出水管(30)通過SBRSBNR出水箱出水泵(29)與 SBBRANAMMOX進(jìn)水管(15)相連;SBBRANAMMOX出水回流管(19)通過SBBRANAMMOX出水回流泵(18)與SBBRANAMMOX出水回流箱(21)相連;系統(tǒng)出水通過 SBBRANAMMOX出水管(41)排出;
其特征在于，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)SBRSBNR：SBRSBNR的接種污泥為城市污水處理廠的硝化污泥，以 城市垃圾填埋場晚期滲濾液為原液作為反應(yīng)器進(jìn)水;在反應(yīng)過程中，控制反應(yīng)溫 度為25℃，調(diào)節(jié)曝氣量來控制反應(yīng)器中DO濃度為2mg/L，同時(shí)通過添加緩沖 劑調(diào)節(jié)pH在7～8.5之間;在啟動(dòng)過程中，逐漸增加進(jìn)水量，當(dāng)反應(yīng)器出水亞硝 酸積累率達(dá)到97%以上后，則可認(rèn)為SBRSBNR啟動(dòng)成功;
(2)啟動(dòng)SBBRANAMMOX：以城市污水厭氧氨氧化反應(yīng)器中的污泥為接種污 泥，投加到加了海綿填料的SBBRANAMMOX中，填充比為30%～50%;將SBRSBNR啟動(dòng)成功后的出水與垃圾滲濾液混合后作為SBBRANAMMOX進(jìn)水，保證進(jìn)水混合 液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度比為1:1.2～1.4;通過加熱帶控制SBBRANAMMOX溫 度穩(wěn)定在30℃，通過磁力攪拌儀進(jìn)行厭氧攪拌;當(dāng)生物膜掛膜成功且進(jìn)水總氮 TN濃度達(dá)到450mg/L以上、反應(yīng)器出水的NH4+-N與NO2--N濃度均小于10mg/L 后，表明厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)成功;
(3)SBRSBNR和SBBRANAMMOX分別完成啟動(dòng)后，將兩反應(yīng)器與一體化水箱串 聯(lián)運(yùn)行，組成為SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮裝置：
�、賹⒁惑w化水箱中的垃圾滲濾液原水箱與SBBRANAMMOX出水回流箱的出水 管通過蠕動(dòng)泵與SBRSBNR進(jìn)水管相連，使垃圾滲濾液與SBBRANAMMOX出水回流 液以1:3.5～4.5的體積比混合注入SBRSBNR中;
�、陂_啟SBRSBNR的溫控裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行反硝化反應(yīng)，控制反應(yīng)器溫 度為25℃;在此階段，觀察反應(yīng)器中的氧化還原電位ORP和pH值的變化，當(dāng) ORP逐漸下降到出現(xiàn)平臺(tái)，pH值逐漸升高到不再變化時(shí)，表明反硝化結(jié)束; 此時(shí)關(guān)閉SBRSBNR的機(jī)械攪拌裝置，停止缺氧攪拌;
③開啟SBRSBNR的曝氣裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行短程硝化反應(yīng);在此階段， 觀察反應(yīng)器中的ORP、pH值和DO濃度的變化，當(dāng)ORP值逐漸增大到出現(xiàn)平 臺(tái)，pH值由逐漸降低轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u升高且DO濃度增大到4mg/L以上時(shí)，表明硝 化反應(yīng)結(jié)束，關(guān)閉氣泵和機(jī)械攪拌裝置，停止曝氣和攪拌;靜置沉淀后出水排入 一體化水箱中的SBRSBNR出水箱;
④將一體化水箱中的垃圾滲濾液原水箱與SBRSBNR出水箱的出水管通過蠕 動(dòng)泵與SBBRANAMMOX進(jìn)水管相連，使垃圾滲濾液與SBRSBNR出水混合后注入 SBBRANAMMOX中，保證混合液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度比為1:1.2～1.4;
⑤開啟SBBRANAMMOX的溫控裝置和磁力攪拌儀進(jìn)行厭氧氨氧化-反硝化同步 脫氮反應(yīng)，控制反應(yīng)器溫度為30℃;反應(yīng)結(jié)束后，把出水部分回流到 SBBRANAMMOX出水回流箱中;當(dāng)SBBRANAMMOX總氮負(fù)荷高于0.5Kg TN/(m3·d)， 并且系統(tǒng)出水總氮TN小于50mg/L后，系統(tǒng)完成了垃圾滲濾液的全程自養(yǎng)脫氮 過程。
說明書
SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水生物脫氮技術(shù)領(lǐng)域，適用于處理晚期垃圾滲濾液等氨氮濃度高而C/N 低的廢水。具體有以下技術(shù)特點(diǎn)：(1)通過回流適量SBBRANAMMOX出水至SBRSBNR中，利 用滲濾液中的有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，在去除厭氧氨氧化反應(yīng)器殘留硝氮的同時(shí)去除了 原水中的COD，同時(shí)還為硝化反應(yīng)提供一定堿度;(2)通過動(dòng)態(tài)控制來實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液短 程硝化反應(yīng);(3)通過生物膜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化-反硝化同步反應(yīng)，在脫氮的同時(shí)去除 COD。
背景技術(shù)
近年來，隨著我國城市發(fā)展加快，城市生活垃圾產(chǎn)量也不斷增加，衛(wèi)生填埋法成了主 要的垃圾處理和處置方法。衛(wèi)生填埋會(huì)產(chǎn)生填埋氣和滲濾液，其中滲濾液因水質(zhì)水量變化 大、有機(jī)物和氨氮濃度高、營養(yǎng)元素比例失調(diào)等水質(zhì)特點(diǎn)，使現(xiàn)有的垃圾滲濾液的處理方 法效率低且成本高。因此，需要提出更加經(jīng)濟(jì)有效的脫氮裝置和方法。
傳統(tǒng)的生物脫氮工藝主要是由有機(jī)氮氨化、硝化和反硝化來實(shí)現(xiàn)的。在硝化階段， NH4+-N先在氨氧化菌(AOB)作用下轉(zhuǎn)化為NO2--N，然后在亞硝氧化菌(NOB)的作用下轉(zhuǎn)化 為NO3--N，此階段要消耗大量氧氣;在反硝化階段，反硝化菌以NO3--N為電子受體，有 機(jī)物作為電子供體，將硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馔瓿缮锩摰�，此階段需要消耗大量有機(jī)物。
對于高氨氮、低碳氮比(C/N比僅在1左右)的晚期垃圾滲濾液而言，因其有機(jī)碳源嚴(yán)重 不足，使得傳統(tǒng)生物脫氮效率只能達(dá)到10%左右，處理能耗大。近年來，為了提高垃圾滲 濾液的脫氮效率，很多新的生物脫氮技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中，短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝 成了研究熱點(diǎn)之一。短程硝化技術(shù)，是將生物硝化過程控制在氨氧化階段，使NH4+-N在 轉(zhuǎn)化為NO2--N后不再轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3--N;厭氧氨氧化技術(shù)是將NH4+-N和NO2--N直接轉(zhuǎn)化為 氮?dú)獾纳锓磻?yīng)技術(shù)。而短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝則結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，相對于 傳統(tǒng)工藝來說，大大減少了耗氧量、不需要投加外碳源、剩余污泥產(chǎn)量少且提高了脫氮效 率。為維持短程硝化，必須降低亞硝酸鹽氧化速率，提高氨氧化速率，其影響因素包括： pH、溶解氧、溫度、污泥停留時(shí)間、游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)，其中FA是重要的 影響因素。FA對硝化反應(yīng)速率的影響是通過AOB和NOB的選擇性抑制實(shí)現(xiàn)的。已有研 究表明，F(xiàn)A對NOB的抑制濃度為0.1～1.0mg·L-1，對AOB的抑制濃度為10～150mg·L-1。 而因垃圾滲濾液氨氮濃度很高，從而使得通過控制FA濃度實(shí)現(xiàn)短程硝化的可行性很高， 但短程硝化-厭氧氨氧化組合工藝在處理垃圾滲濾液時(shí)仍有很多技術(shù)難點(diǎn)：(1)短程硝化結(jié) 束時(shí)間難以控制，過曝氣不但浪費(fèi)能源，還會(huì)破壞短程效果;(2)厭氧氨氧化菌倍增時(shí)間長 (11～14天)，細(xì)胞產(chǎn)率低，導(dǎo)致厭氧氨氧化工藝啟動(dòng)時(shí)間長，且對環(huán)境條件敏感，難以穩(wěn)定 運(yùn)行;(3)厭氧氨氧化反應(yīng)所需NH4+-N與NO2--N比例為1:1.32，通常有兩種方法實(shí)現(xiàn)：一 是半短程，即在短程硝化反應(yīng)進(jìn)行到NH4+-N/NO2--N比為1:1.32時(shí)，停止曝氣攪拌，但由 于垃圾滲濾液水質(zhì)波動(dòng)較大，半短程極難控制;二是全短程，即使反應(yīng)器中的NH4+-N完 全硝化成為NO2--N，再與滲濾液原液混合，使混合液中NH4+-N/NO2--N比例為1:1.32，但 由于垃圾滲濾液往往堿度不夠，使得滲濾液中的NH4+-N難以完全短程硝化為NO2--N。(4) 厭氧氨氧化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一定量的硝態(tài)氮，從而導(dǎo)致出水總氮相對較高。
SBBR反應(yīng)器是通過在SBR反應(yīng)器中引入生物膜而形成的一種改良工藝。SBBR工藝 用于培養(yǎng)厭氧氨氧化菌有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)生物膜系統(tǒng)具有較長的污泥停留時(shí)間，適合于培養(yǎng) 生長速率較慢的厭氧氨氧化菌;(2)生物膜系統(tǒng)中菌種繁多，反硝化菌和厭氧氨氧化菌互利 共生，能為厭氧氨氧化菌提供良好的厭氧環(huán)境：生物膜表層生長的反硝化菌可利用水中的 COD進(jìn)行反硝化反應(yīng)，并為生長于里層的厭氧氨氧化菌提供一定量的NO2--N;(3)生物膜 系統(tǒng)具有良好的耐沖擊性能，有利于厭氧氨氧化反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供了一種垃圾滲濾液短程硝化-厭氧氨氧化生物 脫氮的裝置與方法，解決垃圾滲濾液因高氨氮、低C/N比難處理的問題，并解決了垃圾滲 濾液實(shí)現(xiàn)全短程時(shí)堿度不足以及厭氧氨氧化處理出水中殘留硝態(tài)氮較高的問題，提高了TN 去除率。
本發(fā)明的技術(shù)方案，SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液脫氮裝置與方法， 其特征在于：
一種SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液脫氮裝置，其特征在于：
如圖1所示，整個(gè)組合裝置由SBRSBNRA、一體化水箱B、和SBBRANAMMOXC串聯(lián)而 成;
SBRSBNRA至上而下設(shè)有第一取樣閥9，機(jī)械攪拌裝置3和曝氣頭8，曝氣頭通過氣體 流量計(jì)6與曝氣泵7相連;反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有第一溫度傳感器4，外圍第一控溫加熱帶10， 與溫控箱5相連;配有DO儀1、第一pH儀2和第一ORP儀11;
一體化水箱B設(shè)有垃圾滲濾液原水箱25、SBRSBNR出水箱27和SBBRANAMMOX出水回 流箱21，分別設(shè)置有SBBRANAMMOX出水回流箱進(jìn)水閥24、SBBRANAMMOX出水回流箱出水 閥和SBRSBNR出水箱進(jìn)水閥31與SBRSBNR出水箱出水閥28;水箱內(nèi)設(shè)置有第二溫度傳感 器26，外圍第二控溫加熱帶22，與溫控箱5相連;
SBBRANAMMOXC至上而下設(shè)有第二取樣閥32，內(nèi)部填充有海綿填料36，配有第二ORP 儀39、第二pH儀40;反應(yīng)器頂部設(shè)有排氣口35，經(jīng)過干燥管34與集氣袋33相連;內(nèi)設(shè) 置有第三溫度傳感器37，外圍第三控溫加熱帶38，與溫控箱5相連，底部設(shè)置有磁力攪 拌儀42;
一體化水箱的垃圾滲濾液原水箱25出水管通過垃圾滲濾液原水箱出水泵20分別與 SBRSBNR進(jìn)水管12和SBBRANAMMOX進(jìn)水管15相連，SBBRANAMMOX出水回流箱出水管13 通過SBBRANAMMOX出水回流箱出水泵14也與SBRSBNR進(jìn)水管12相連;SBRSBNR出水管 17通過SBRSBNR出水泵16與SBRSBNR出水箱進(jìn)水閥31相連;SBRSBNR出水箱出水管30 通過SBRSBNR出水箱出水泵29與SBBRANAMMOX進(jìn)水管15相連;SBBRANAMMOX出水回流 管19通過SBBRANAMMOX出水回流泵18與SBBRANAMMOX出水回流箱21相連;系統(tǒng)出水 通過SBBRANAMMOX出水管41排出。
根據(jù)以上述裝置，實(shí)現(xiàn)晚期垃圾滲濾液的脫氮處理方法，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)SBRSBNR：SBRSBNR的接種污泥為城市污水處理廠的硝化污泥，以城市垃圾填 埋場晚期滲濾液為原液作為反應(yīng)器進(jìn)水。在反應(yīng)過程中，控制反應(yīng)溫度為25℃，調(diào)節(jié)曝氣 量來控制反應(yīng)器中DO濃度為2mg/L，同時(shí)通過添加緩沖劑調(diào)節(jié)pH在7～8.5之間。在啟動(dòng) 過程中，逐漸增加進(jìn)水量，保證反應(yīng)器中的FA濃度高于NOB的抑制濃度而不抑制AOB， 同時(shí)控制反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)器運(yùn)行周期，當(dāng)反應(yīng)器出水亞硝酸積累率達(dá)到97%以上后，則可 認(rèn)為SBRSBNR啟動(dòng)成功。
(2)啟動(dòng)SBBRANAMMOX：以城市污水厭氧氨氧化反應(yīng)器中的污泥為接種污泥，投加到 加了海綿填料的SBBRANAMMOX中，填充比為30%～50%。將SBRSBNR啟動(dòng)成功后的出水與 垃圾滲濾液混合后作為SBBRANAMMOX進(jìn)水，保證進(jìn)水混合液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度 比為1:1.2～1.4。通過加熱帶控制SBBRANAMMOX溫度穩(wěn)定在30℃，通過磁力攪拌儀進(jìn)行厭 氧攪拌。當(dāng)生物膜掛膜成功且進(jìn)水總氮TN濃度達(dá)到450mg/L以上、反應(yīng)器出水的NH4+-N 與NO2--N濃度均小于10mg/L后，表明厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動(dòng)成功。
(3)SBRSBNR和SBBRANAMMOX分別完成啟動(dòng)后，將兩反應(yīng)器與一體化水箱串聯(lián)運(yùn)行， 組成為SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮裝置：
�、賹⒁惑w化水箱中的垃圾滲濾液原水箱與SBBRANAMMOX出水回流箱的出水管通過蠕 動(dòng)泵與SBRSBNR進(jìn)水管相連，使垃圾滲濾液與SBBRANAMMOX出水回流液以1:3.5～4.5的體 積比混合注入SBRSBNR中，保證滲濾液原液中的有機(jī)碳源能在反硝化階段全部去除，且FA 濃度高于NOB的抑制濃度而不抑制AOB。
�、陂_啟SBRSBNR的機(jī)械攪拌裝置，從而利用原滲濾液中的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。這樣 既去除了滲濾液中的COD，也能去除SBBRANAMMOX出水中的殘留NO3--N及SBRSBNR中 未排出的NO2--N，在提高了TN去除率的同時(shí)，也為后續(xù)的短程硝化反應(yīng)補(bǔ)充了一定量的 堿度，利于實(shí)現(xiàn)全短程。開啟SBRSBNR的溫控裝置，使反應(yīng)器溫度為25℃。在此階段，通 過觀察反應(yīng)器中的ORP和pH值的變化來判定反硝化終點(diǎn)。當(dāng)ORP逐漸下降到出現(xiàn)平臺(tái)， pH值逐漸升高到不再變化時(shí)，表明反硝化結(jié)束。此時(shí)關(guān)閉SBRSBNR的機(jī)械攪拌裝置，停 止缺氧攪拌。
③開啟SBRSBNR的曝氣裝置和機(jī)械攪拌裝置進(jìn)行短程硝化反應(yīng)。在此階段，通過觀察 反應(yīng)器中的ORP、pH值和DO濃度的變化來判定硝化終點(diǎn)。隨著硝化反應(yīng)時(shí)間增加，pH 值因產(chǎn)酸而逐漸降低，DO濃度緩慢增加，ORP值逐漸增大。當(dāng)NH4+-N被消耗完時(shí)，NO2--N 濃度達(dá)到最大值，pH因吹脫作用而增大，DO濃度因反應(yīng)結(jié)束而迅速增加到4mg/L以上， 同時(shí)ORP值也出現(xiàn)平臺(tái)不再增大。此時(shí)表明硝化反應(yīng)結(jié)束，關(guān)閉氣泵和機(jī)械攪拌裝置，停 止曝氣和攪拌。靜置沉淀后出水排入一體化水箱中的SBRSBNR出水箱。
�、軐⒁惑w化水箱中的垃圾滲濾液原水箱與SBRSBNR出水箱的出水管通過蠕動(dòng)泵與 SBBRANAMMOX進(jìn)水管相連，使垃圾滲濾液與SBRSBNR出水混合后注入SBBRANAMMOX中， 保證混合液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度比為1:1.2～1.4。
�、蓍_啟SBBRANAMMOX的溫控裝置和磁力攪拌儀進(jìn)行反應(yīng)，控制反應(yīng)器溫度為30℃。 因生物膜系統(tǒng)中反硝化菌與厭氧氨氧化菌同時(shí)存在，所以系統(tǒng)中存在反硝化反應(yīng)和厭氧氨 氧化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，把出水部分回流到SBBRANAMMOX出水回流箱中。當(dāng)SBBRANAMMOX總氮負(fù)荷高于0.5Kg TN/(m3d)，并且系統(tǒng)出水中總氮TN小于50mg/L N后，系統(tǒng)完成 了垃圾滲濾液的全程自養(yǎng)脫氮過程。
本發(fā)明SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液脫氮工藝的機(jī)理：SBRSBNR先后經(jīng)過了反硝化和短程硝化兩個(gè)階段，在反硝化階段，由于厭氧氨氧化反應(yīng)器出水回流， 使得滲濾液原液得到稀釋，且同時(shí)去除了原液中的有機(jī)物、SBBRANAMMOX出水中的NO3--N 及SBRSBNR中未排出的NO2--N，在提高了TN去除率的同時(shí)，也為后續(xù)的短程硝化反應(yīng)補(bǔ) 充了一定量的堿度，保證短程硝化反應(yīng)完全進(jìn)行。在硝化階段，由于垃圾滲濾液中的FA 和FNA對NOB的抑制作用，使得NO2--N大量積累，實(shí)現(xiàn)短程硝化，為之后的厭氧氨氧 化反應(yīng)做準(zhǔn)備。在SBBRANAMMOX中，因生物膜系統(tǒng)中菌種繁多，反硝化菌和厭氧氨氧化 菌互利共生，使得反應(yīng)系統(tǒng)能同時(shí)進(jìn)行反硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)，SBRSBNR出水與滲濾液 原液混合，使得混合液中含有COD、NH4+-N和NO2--N，滿足厭氧氨氧化反應(yīng)的條件。
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)短程硝化-厭氧氨氧化組合脫氮工藝，有別于傳統(tǒng)的硝化-反硝化脫氮工藝，無需投 加外加碳源，縮短了曝氣時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間，減少了剩余污泥產(chǎn)量，大大節(jié)省了能耗及運(yùn)行 費(fèi)用。
(2)本發(fā)明在運(yùn)行過程中，直接通過回流水稀釋原液來保證FA濃度，不需要外加水稀 釋，且不需添加其他藥劑，進(jìn)一步節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，流程簡單，易于管理。
(3)SBRSBNR中先反硝化，同時(shí)去除了原液中的有機(jī)物、SBBRANAMMOX出水中的NO3--N 及SBRSBNR中部分未排出的NO2--N，提高了總氮去除率，同時(shí)還為后續(xù)的短程硝化反應(yīng)補(bǔ) 充了一定量的堿度。
(4)通過動(dòng)態(tài)控制來實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液短程硝化反應(yīng)，在線監(jiān)測ORP、pH值和DO濃度 的變化值，能快速了解反硝化和硝化反應(yīng)的結(jié)束時(shí)間，節(jié)省了能耗，同時(shí)能確保維持較高 的亞硝積累率。
(5)用序批式生物膜反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧氨氧化菌，縮短了厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間; 生物量高，提高了處理效率，且剩余污泥產(chǎn)量少;受外界環(huán)境及水質(zhì)變化的影響小，有利 于長期穩(wěn)定運(yùn)行。
(6)生物膜系統(tǒng)中菌種繁多，反硝化菌和厭氧氨氧化菌互利共生，能為厭氧氨氧化菌提 供一個(gè)良好的厭氧環(huán)境。反硝化菌可以利用滲濾液原液中的COD，去除厭氧氨氧化反應(yīng)產(chǎn) 生的NO3--N。
附圖說明
圖1是SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液脫氮裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
A-SBRSBNR短程硝化反應(yīng)器：1-DO儀、2-第一pH儀、3-機(jī)械攪拌裝置、4-第一溫 度傳感器、5-溫控箱、6-氣體流量計(jì)、7-曝氣泵、8-曝氣頭、9-第一取樣閥、10-第一控溫 加熱帶、11-第一ORP儀、12-SBRSBNR進(jìn)水管、16-SBRSBNR出水泵、17-SBRSBNR出水管;
B-一體化水箱：13-SBBRANAMMOX出水回流箱出水管、14-SBBRANAMMOX出水回流箱出 水泵、20-垃圾滲濾液原水箱出水泵、21-SBBRANAMMOX出水回流箱、22-第二控溫加熱帶、 23-SBBRANAMMOX出水回流箱出水閥、24-SBBRANAMMOX出水回流箱進(jìn)水閥、25-垃圾滲濾 液原水箱、26-第二溫度傳感器、27-SBRSBNR出水箱、28-SBRSBNR出水箱出水閥、29-SBRSBNR出水箱出水泵、30-SBRSBNR出水箱出水管、31-SBRSBNR出水箱進(jìn)水閥;
C-SBBRANAMMOX：15-SBBRANAMMOX進(jìn)水管、18-SBBRANAMMOX出水回流泵、 19-SBBRANAMMOX出水回流管、32-第二取樣閥、33-集氣袋、34-干燥管、35-排氣口、36- 海綿填料、37-第三溫度傳感器、38-第三控溫加熱帶、39-第二ORP儀、40-第二pH儀、 41-SBBRANAMMOX出水管、42-磁力攪拌儀。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明專利：
本發(fā)明提供裝置如圖1所示，是由SBRSBNR(A)、一體化水箱(B)、和SBBRANAMMOX(C) 串聯(lián)而成。其中一體化水箱(B)分為垃圾滲濾液原水箱(25)、SBRSBNR出水箱(27)和 SBBRANAMMOX出水回流箱(21)，體積分別為20L、15L、15L。
SBRSBNR(A)內(nèi)徑為10cm，外徑為11cm，高70cm，有效容積為5L。SBBRANAMMOX(C) 填充有海綿填料，內(nèi)徑為13cm，外徑為14cm，高45cm，有效容積為5.5L。應(yīng)用本發(fā)明 工藝進(jìn)行垃圾滲濾液處理的具體步驟如下：
以北京市某垃圾填埋場的晚期滲濾液為處理對象，其COD濃度為2200mg/L左右，氨 氮濃度為2000mg/L左右，氧化態(tài)氮(NO2-和NO3-)濃度為5mg/L以內(nèi)。
(1)啟動(dòng)SBRSBNR(A)：SBRSBNR(A)的接種污泥為城市污水處理廠的硝化污泥，污泥濃 度為5000kgMLSS/m3左右。反應(yīng)器運(yùn)行步驟是進(jìn)水后先缺氧攪拌進(jìn)行反硝化，再曝氣攪 拌進(jìn)行硝化反應(yīng)，進(jìn)水體積由0.2L逐漸增加到1L。在曝氣攪拌階段，調(diào)節(jié)曝氣量使反應(yīng) 器中溶解氧濃度維持在2mg/L。在反應(yīng)過程中通過加熱帶控制反應(yīng)溫度穩(wěn)定在25℃，同時(shí) 應(yīng)注意監(jiān)測反應(yīng)器中DO濃度、pH值及ORP值，在反應(yīng)結(jié)束就停止曝氣攪拌。按照上述 步驟穩(wěn)定運(yùn)行多個(gè)周期，當(dāng)反應(yīng)器出水亞硝酸積累率達(dá)到97%以上后，則可認(rèn)為SBRSBNR啟動(dòng)成功。
(2)啟動(dòng)SBBRANAMMOX(C)：以城市污水厭氧氨氧化反應(yīng)器中的污泥為接種污泥， SBBRANAMMOX(C)中的海綿填料填充比為35%。將SBRSBNR(A)啟動(dòng)成功后的出水與垃圾滲 濾液以8.8:1混合，保證混合液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度比為1:1.2～1.4。在啟動(dòng)培養(yǎng)過 程中，逐漸增加進(jìn)水TN濃度到450mg/L左右。通過加熱帶控制SBBRANAMMOX溫度穩(wěn)定 在30℃，通過磁力攪拌儀進(jìn)行厭氧攪拌，同時(shí)合理控制反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)周期，當(dāng)生物膜掛 膜成功且反應(yīng)器出水的NH4+-N與NO2--N濃度均小于10mg/L后，即可認(rèn)定厭氧氨氧化反 應(yīng)啟動(dòng)成功。
(3)SBRSBNR(A)和SBBRANAMMOX(C)分別完成啟動(dòng)后，將兩反應(yīng)器與一體化水箱(B)串聯(lián) 運(yùn)行，組成為SBR短程硝化-SBBR厭氧氨氧化組合垃圾滲濾液生物脫氮裝置：
①將一體化水箱中的垃圾滲濾液原水箱25與SBBRANAMMOX出水回流箱21的出水管 13通過SBBRANAMMOX出水回流箱出水泵14與SBRSBNR進(jìn)水管12相連，使垃圾滲濾液與 SBBRANAMMOX出水回流液以1:4混合注入SBRSBNR中，以保證碳源足夠進(jìn)行反硝化，進(jìn)水 體積為4L。
②開啟SBRSBNR的第一機(jī)械攪拌裝置3，從而利于原水中的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。在 此階段，觀察反應(yīng)器中的ORP和pH值。當(dāng)ORP逐漸下降到出現(xiàn)平臺(tái)，同時(shí)pH值上升 到最高點(diǎn)不再變化時(shí)，表明反硝化結(jié)束。此時(shí)關(guān)閉SBRSBNR的第一機(jī)械攪拌裝置3，停止 缺氧攪拌。
③開啟SBRSBNR的曝氣泵7和第一機(jī)械攪拌裝置3進(jìn)行硝化反應(yīng)。在此階段，觀察反 應(yīng)器中的ORP、pH值和DO濃度。隨著硝化反應(yīng)時(shí)間增加，pH值因產(chǎn)酸而逐漸降低， DO濃度緩慢增加，ORP值逐漸增大。當(dāng)NH4+-N被消耗完時(shí)，NO2--N濃度達(dá)到最大值， pH會(huì)因吹脫作用而增大，DO濃度因反應(yīng)結(jié)束而迅速增加，同時(shí)ORP值也出現(xiàn)平臺(tái)不在 增大。此時(shí)表明硝化反應(yīng)結(jié)束，關(guān)閉曝氣泵7和第一機(jī)械攪拌裝置3，停止曝氣和攪拌。 靜置沉淀后出水排入一體化水箱中B的SBRSBNR出水箱27，排水體積為4L。
④將一體化水箱中的垃圾滲濾液原水箱25與SBRSBNR出水箱27的出水管30通過 SBRSBNR出水箱出水泵29與SBBRANAMMOX進(jìn)水管15相連，使垃圾滲濾液與SBRSBNR出水 以1:8.8混合注入SBBRANAMMOX中，使混合液中NH4+-N/NO2--N質(zhì)量濃度比為1:1.2～1.4。 進(jìn)水體積為4.4L。
⑤開啟SBBRANAMMOX的溫控裝置5和磁力攪拌儀42進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)，溫度控制 在30℃。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，排水4.4L，同時(shí)回流72%的出水到SBBRANAMMOX出水回流箱中。 當(dāng)厭氧氨氧化反應(yīng)器總氮負(fù)荷達(dá)到0.7kg TN/(m3d)，并且系統(tǒng)出水總氮TN小于50mg/L 時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了垃圾滲濾液的全程自養(yǎng)脫氮過程。
經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)步驟，當(dāng)整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，SBRSBNR出水的NO2--N累積率為97% 以上，系統(tǒng)出水的COD濃度為180mg/L，NH4+-N小于9mg/L，NO2--N小于12mg/L，NO3--N 小于25mg/L，總氮TN小于50mg/L。系統(tǒng)COD去除率為91%，TN去除率大于97.5%， SBBRANAMMOX反應(yīng)器的總氮負(fù)荷為0.7Kg TN/(m3d)左右。
