公布日：2023.12.08
申請日：2023.09.25
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，公開了一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，進(jìn)行反硝化作用；將厭氧池出水通入缺氧池內(nèi)，進(jìn)行短程反硝化和厭氧氨氧化；將缺氧池出水通入好氧池內(nèi)，利用分別負(fù)載于生物填料外層和內(nèi)層的好氧和厭氧氨氧化菌進(jìn)行好氧和厭氧氨氧化；將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)，剩余通入膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌降解有機(jī)物，同時(shí)進(jìn)行氨到硝酸鹽的轉(zhuǎn)化；將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。本發(fā)明的深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑之間較好的配合，避免單一脫氮途徑的缺陷，對碳源依賴性較小，且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小，對脫氮條件的要求較低。
權(quán)利要求書
1.一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，利用反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)�；�?/span>2）將厭氧池出水通入到缺氧池內(nèi)，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓唬?/span>3）將缺氧池出水通入到好氧池內(nèi)，利用生物填料外層負(fù)載的好氧氨氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內(nèi)層負(fù)載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)�；�?/span>4）將好氧池出水通入到膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，利用好氧氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；（5）將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)；（6）將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：生物填料外層還負(fù)載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；生物填料的內(nèi)層還負(fù)載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)狻?/span>
3.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：所述好氧池內(nèi)的生物填料內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶。
4.如權(quán)利要求3所述的深度脫氮方法，其特征在于，所述好氧池內(nèi)的生物填料中，負(fù)載有單胺氧化酶的內(nèi)層直徑為生物填料直徑的30~50%。
5.如權(quán)利要求3或4所述的深度脫氮方法，其特征在于，所述好氧池內(nèi)的生物填料的制備方法包括以下步驟：（A）將含有滌綸成分的纖維束進(jìn)行蛇形走線，中央固定在中心繩束內(nèi)，形成多個(gè)以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級纖維束環(huán)，獲得辮帶式的初編填料；（B）對初編填料進(jìn)行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；（C）將單胺氧化酶通過戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料；（D）按照步驟（A）中的方法，在單胺氧化酶復(fù)合初編填料上，用纖維束制成多個(gè)以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級纖維束環(huán)，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
6.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）中：在將廢水通入?yún)捬醭厍埃葦嚢杈鶆颉?/span>
7.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（5）中：所述好氧池末端的泥水混合物的回流比為100~500%。
8.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（6）中：所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物的回流比為50~150%。
9.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）~（4）中：所述厭氧池內(nèi)廢水的溶解氧含量不高于0.2mg/L，缺氧池、好氧池和膜生物反應(yīng)器內(nèi)廢水的溶解氧含量分別為0.1~0.6、0.5~2.0和1~3mg/L。
10.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）~（3）中，所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)的水力停留時(shí)間分別為2~4h、5~7h和8~14h。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的硝化反硝化脫氮方法需要外加碳源，且曝氣量和污泥產(chǎn)量大，成本高，而現(xiàn)有的基于厭氧氨氧化的脫氮方法對脫氮條件的要求嚴(yán)格的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法。該深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑之間較好的配合，對碳源的依賴性較小，在進(jìn)行垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液的脫氮時(shí)無需外加碳源，且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小，對脫氮條件的要求較低。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：(1)將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，利用反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)猓?/span>(2)將厭氧池出水通入到缺氧池內(nèi)，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?/span>(3)將缺氧池出水通入到好氧池內(nèi)，利用生物填料外層負(fù)載的好氧氨氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內(nèi)層負(fù)載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?/span>(4)將好氧池出水通入到膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，利用好氧氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；(5)將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)；(6)將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。
采用本發(fā)明的方法，能夠充分利用好氧和厭氧氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、反硝化菌等不同微生物的生化作用，使硝化-反硝化、短程硝化-厭氧氨氧化、短程反硝化-厭氧氨氧化之間較好地配合，避免了單一脫氮途徑的缺陷，在不外加碳源且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小的情況下，即可使可生化有機(jī)物含量有限的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液實(shí)現(xiàn)較大程度的脫氮，并且，脫氮效果受到脫氮條件的限制相對較小，因而對脫氮條件的要求較低。
作為優(yōu)選，步驟(3)中：生物填料外層還負(fù)載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；生物填料的內(nèi)層還負(fù)載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)狻?/span>
利用好氧池內(nèi)生物填料外層的亞硝酸鹽氧化菌和內(nèi)層的反硝化菌，能夠與整個(gè)深度脫氮流程中的其他微生物配合，進(jìn)一步提高廢水脫氮效果。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(3)中：所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)，均采用辮帶式生物填料作為微生物載體。
辮帶式生物填料(生物繩)由中心繩束和以中心繩束為軸心向四周放射狀分布的無數(shù)纖維束環(huán)構(gòu)成，能夠解決懸浮污泥易于發(fā)生污泥膨脹和隨水流流失的問題，同時(shí)還具有較大的比表面積，有利于功能菌附著在其上形成生物膜，且有利于生物膜與廢水接觸并傳質(zhì)。
作為優(yōu)選，步驟(3)中：所述好氧池內(nèi)的生物填料內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶。
在好氧池內(nèi)的生物填料中，外層的好氧氨氧化菌所產(chǎn)生的亞硝酸鹽能夠快速傳遞給內(nèi)層的厭氧氨氧化菌，同時(shí)，內(nèi)層的厭氧氨氧化菌有助于減輕亞硝酸鹽的積累對好氧氨氧化菌造成的毒性，通過這種方式，將好氧和厭氧氨氧化菌集成在同一生物填料中，有利于提高脫氮效果。
不過，雖然外層的好氧氨氧化菌會消耗氧氣，減少進(jìn)入內(nèi)層的氧氣量，但厭氧氨氧化菌的生長和厭氧氨氧化作用要求嚴(yán)格厭氧(有研究表明，僅當(dāng)1μmol/L氧氣存在時(shí)，厭氧氨氧化菌的活性就會被抑制)。為此，本發(fā)明在生物填料的內(nèi)層負(fù)載了單胺氧化酶，能夠催化廢水中的有機(jī)胺在氧氣作用下轉(zhuǎn)化為氨，因而能夠在降低廢水中有機(jī)胺含量并為內(nèi)層厭氧氨氧化菌提供氨的同時(shí)，消耗氧氣，進(jìn)一步減少氧氣進(jìn)入生物填料內(nèi)層以及減少內(nèi)層中的氧氣，從而確保內(nèi)層中的厭氧氨氧化菌具有較高的活性，能夠較好地將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓p輕亞硝酸鹽的積累對外層好氧氨氧化菌造成的毒性，進(jìn)而提高廢水脫氮效果。
作為優(yōu)選，所述好氧池內(nèi)的生物填料中，負(fù)載有單胺氧化酶的內(nèi)層直徑為生物填料直徑的30～50％。
作為優(yōu)選，所述好氧池內(nèi)的生物填料的制備方法包括以下步驟：(A)將含有滌綸成分的纖維束進(jìn)行蛇形走線，中央固定在中心繩束內(nèi)，形成多個(gè)以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級纖維束環(huán)，獲得辮帶式的初編填料；(B)對初編填料進(jìn)行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；(C)將單胺氧化酶通過戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料；(D)按照步驟(A)中的方法，在單胺氧化酶復(fù)合初編填料上，用纖維束制成多個(gè)以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級纖維束環(huán)，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
上述過程在常規(guī)辮帶式生物填料的編制方法基礎(chǔ)上，將其制成直徑較小的一級纖維束環(huán)和直徑較大的二級纖維束環(huán)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使一級纖維束環(huán)位于內(nèi)層，二級纖維束環(huán)位于外層，并在制成一級纖維束環(huán)后負(fù)載單胺氧化酶，實(shí)現(xiàn)了“內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶”的生物填料的制備，能夠利用一級纖維束環(huán)上負(fù)載的單胺氧化酶有效降低內(nèi)層中的氧含量，提高內(nèi)層厭氧胺氧化酶的活性。
作為優(yōu)選，步驟(A)和(D)中：所述初編填料和生物填料的線質(zhì)量之比為1:3～6。
作為優(yōu)選，步驟(B)的具體過程包括以下步驟：將初編填料在硝酸溶液中浸泡后取出，在60～80℃下反應(yīng)20～30min，洗滌后浸入含硫化鈉和碳酸鈉的還原劑溶液中，在90～95℃下反應(yīng)30～40min，取出并洗滌，獲得氨基化初編填料。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述硝酸溶液的濃度為1.0～2.5wt％；所述還原劑溶液中，硫化鈉和碳酸鈉的濃度分別為1.5～3.5wt％和1～4wt％。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述初編填料、硝酸溶液和還原劑溶液的質(zhì)量比為1:30～50:80～120。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述浸泡的時(shí)間為20～40min。
作為優(yōu)選，步驟(C)的具體過程包括以下步驟：將氨基化初編填料浸入戊二醛溶液中，浸泡1～2h后取出并洗滌，再浸入單胺氧化酶溶液中，在3～10℃下反應(yīng)10～12h，取出并洗滌，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料。
進(jìn)一步地，步驟(C)中：所述戊二醛溶液的濃度為5～10wt％；所述單胺氧化酶溶液的濃度為1～3wt％。
進(jìn)一步地，步驟(B)和(C)中：所述初編填料、戊二醛溶液和單胺氧化酶溶液的質(zhì)量比為1:80～120:80～120。
作為優(yōu)選，步驟(1)中：在將廢水通入?yún)捬醭厍�，先攪拌均勻�?/span>
作為優(yōu)選，步驟(5)中：所述好氧池末端的泥水混合物的回流比為100～500％。
作為優(yōu)選，步驟(6)中：所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物的回流比為50～150％。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(4)中：所述厭氧池內(nèi)廢水的溶解氧含量不高于0.2mg/L，缺氧池、好氧池和膜生物反應(yīng)器內(nèi)廢水的溶解氧含量分別為0.1～0.6、0.5～2.0和1～3mg/L。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(3)中，所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)的水力停留時(shí)間分別為2～4h、5～7h和8～14h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明的深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑(包括硝化-反硝化、短程硝化-厭氧氨氧化、短程反硝化-厭氧氨氧化等)之間較好的配合，避免單一脫氮途徑的缺陷，在不外加碳源且曝氣和污泥產(chǎn)量較少的情況下，即可使可生化有機(jī)物含量有限的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液實(shí)現(xiàn)較大程度的脫氮，且對脫氮條件的要求較低；(2)本發(fā)明在厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)采用辮帶式生物填料作為微生物載體，與懸浮污泥工藝相比，功能菌能夠附著在辮帶式生物填料上形成生物膜，不易發(fā)生污泥膨脹，也不易隨水流流失，并且，辮帶式生物填料具有較大的比表面積和孔隙率，可以為微生物提供更多附著點(diǎn)，減少成膜時(shí)間。
(3)本發(fā)明在好氧池內(nèi)，采用內(nèi)層負(fù)載單胺氧化酶、外層不負(fù)載單胺氧化酶的生物填料，能夠在降低廢水中有機(jī)胺含量并為內(nèi)層厭氧氨氧化菌提供氨的同時(shí)，降低內(nèi)層中的氧含量，進(jìn)而提高廢水脫氮效果。
（發(fā)明人：高杰;蘇德欣;孟家興;肖艷）
