厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮工藝的專用裝置的製作方法
2023-10-10 20:28:44
本實用新型屬於低碳氮比高氨氮廢水生物脫氮技術領域，具體講就是涉及一種厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮工藝的專用裝置，特別適用於晚期垃圾滲濾液的高效脫氮處理。
背景技術：
近幾年來，隨著城市垃圾產量的不斷增加，填埋法逐漸成為國內外應用最廣泛的垃圾處理和處置方法。填埋產生的垃圾滲濾液成分複雜、水質水量變化大、氨氮和有機物濃度高、微生物營養元素比例失調等，處理難度較大。目前，垃圾滲濾液的脫氮處理主要採用傳統硝化反硝化脫氮工藝。傳統的硝化反硝化脫氮是通過硝化細菌將氨氮轉化為硝酸鹽氮，再通過反硝化細菌將硝酸鹽氮轉化為氮氣從水中逸出，從而達到脫氮的目的。但對於填埋場晚期的垃圾滲濾液而言，該工藝存在以下幾個問題：
(1)滲濾液碳氮比極低(1左右)，即嚴重缺乏有機碳源，反硝化過程需要投加大量的碳源，運行費用高；
(2)硝化過程的曝氣量較大，能耗高；
(3)對總氮的去除效率有限，出水中殘餘大量的總氮，即便通過深度處理後，也難以達到現有的排放標準。
上述問題造成垃圾滲濾液處理達標難、處理費用高等弊端，導致許多填埋場垃圾滲濾液處理設施無法正常運行，因此，需要提出有效的脫氮技術。
厭氧氨氧化技術是利用厭氧氨氧化菌是自養菌，其生長過程只需要碳酸鹽和二氧化碳等無機碳源，而且氨氮的氧化無需分子氧參與，亞硝態氮的還原也無需有機碳源等這一特點，將廢水中的氨氮與亞硝酸鹽氮同時進行去除，從而達到脫氮的目的。該技術大大降低了廢水生物脫氮的運行費用，而且厭氧氨氧化的汙泥產量低，不產生溫室氣體。因此，對於低碳氮比高氨氮的垃圾滲濾液而言，實現厭氧氨氧化反應是其脫氮的最佳途徑。
但是，厭氧氨氧化菌的倍增時間長，其培養及生長過程需要的條件較為嚴格，如需要穩定的進水水質、穩定的生長環境、嚴格的厭氧條件等，現有技術都很難實現穩定的厭氧氨氧化反應，脫氮效率沒有大幅度提高，這在一定程度上限制了其實際的大規模應用。因此，研發一種能夠有效實現厭氧氨氧化反應並穩定運行的工藝及裝置具有十分重要的意義。
技術實現要素：
本實用新型的目的是針對上述現有厭氧氨氧化工藝中，進水氨氮與亞硝酸鹽氮的比例及含量不穩定、反應系統不穩定、進水含有溶解氧等技術問題，提供厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮工藝的專用裝置，大幅度提高脫氮效率，將垃圾滲濾液中的總氮達標排放。
技術方案
為了實現上述技術目的，本實用新型設計一種厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮的工藝，其特徵在於，它包括以下幾個步驟：
第一步，反硝化：垃圾滲濾液進入短程硝化-反硝化反應器的缺氧區，進行反硝化脫氮處理，降低廢水中的總氮；
第二步，短程硝化：將第一步的反硝化出水進行短程硝化處理，得到亞硝化出水；
第三步，泥水分離：將第二步的亞硝化出水通入泥水分離設備，進行泥水分離；
第四步，中間處理：將第三步的出水與少量的垃圾滲濾液、氮氣或二氧化碳均勻混合；
第五步，厭氧氨氧化：將第四步的出水進行厭氧氨氧化反應，去除水中剩餘的總氮。
進一步，所述第一步中反硝化反應溫度為20～40℃、溶解氧DO≤0.3mg/L；第二步中短程硝化反應溫度為20～40℃、溶解氧DO為0.6～1.2mg/L；其中，根據實際需要，短程硝化與反硝化可設置為一級或者兩級。
所述第四步中垃圾滲濾液原液流量Q2與進入短程硝化-反硝化反應器的缺氧區的垃圾滲濾液流量Q1的比值小於1。
所述第五步中進水總氮形式主要為氨氮與亞硝酸鹽氮，且二者的比例為(1:1.3)～(1:1.4)，該反應是在20～50℃的密閉條件下進行，且出水按照一定比例回流至進水，以稀釋進水，提高脫氮效果。
用於上述厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮工藝的專用裝置，其特徵在於：它包括短程硝化-反硝化反應器、泥水分離器、中間水箱、厭氧氨氧化反應器；
原水箱與短程硝化-反硝化反應器連接，連接管路上裝有第一進水泵和控制閥，且原水箱同時與中間水箱連接，連接管路上裝有控制閥；短程硝化-反硝化反應器的出水端與泥水分離器連接；泥水分離器的輸出端與中間水箱連接；中間水箱的輸出端與厭氧氨氧化反應器連接，連接管路上裝有第二進水泵；厭氧氨氧化反應器的出水輸出端連接產水箱。
進一步，所述短程硝化-反硝化反應器中設置有多塊隔板，將反應器分為多格室，第一格室為缺氧區，後續格室均為限氧區，其中，第一格室中設有攪拌機，每格限氧區中均設有曝氣管，曝氣管與外部的鼓風機連接。
進一步，所述泥水分離器採用膜生物反應器或沉澱池或者其他汙泥脫水設備，其底部連接短程硝化-反硝化反應器，連接管路上設有汙泥回流泵，且回流管路上設有剩餘汙泥排泥閥。
進一步，所述中間水箱設有氮氣或二氧化碳製備器。
進一步，所述厭氧氨氧化反應器設有回流泵與生物填料，頂部設有排氣裝置。
有益效果
本實用新型通過在硝化階段嚴格控制較低的溶解氧濃度，使氨氮氧化至亞硝酸鹽氮，再通過在反硝化階段將其轉化為氮氣逸出，從而降低垃圾滲濾液中的總氮，然後出水進行泥水分離，之後將其與少量的垃圾滲濾液原液充分混合，目的是控制廢水中氨氮與亞硝酸鹽氮的比例和含量；同時補充氮氣或二氧化碳，目的是降低水中的溶解氧，從而為後續的厭氧氨氧化反應提供了有利的進水條件和嚴格的厭氧條件，最後在厭氧氨氧化反應器中設置親水性、大比表面積的生物填料，為厭氧氨氧化菌提供穩定的生長環境，從而使得厭氧氨氧化脫氮反應順利進行，實現了填埋場晚期垃圾滲濾液的總氮達到標準排放的同時節能降耗。
附圖說明
附圖1是本實用新型實施例的工藝流程圖。
附圖2是本實用新型實施例的設備連接關係示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本實用新型做進一步說明。
實施例
如附圖2所示，用於上述厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮的專用裝置，其特徵在於：它包括短程硝化-反硝化反應器1、泥水分離器2、中間水箱3、厭氧氨氧化反應器4；
原水箱5與短程硝化-反硝化反應器1連接，連接管路上裝有第一進水泵6和控制閥7，且原水箱5同時與中間水箱3連接，原水箱5與中間水箱3連接管路上裝有控制閥7,短程硝化-反硝化反應器1的出水端與泥水分離器2連接；泥水分離器2的輸出端與中間水箱3連接；中間水箱3的輸出端與厭氧氨氧化反應器4連接，中間水箱3的輸出端與厭氧氨氧化反應器4連接管路上裝有第二進水泵15；厭氧氨氧化反應器4的出水輸出端連接產水箱18。
所述短程硝化-反硝化反應器1中設置有多塊隔板9，將反應器分為多格室，第一格室為缺氧區，後續格室均為限氧區，其中，第一格室中設有攪拌機8，每格限氧區中均設有曝氣管11，曝氣管11與外部的鼓風機10連接。
所述泥水分離器2採用膜生物反應器MBR或沉澱池或者其他汙泥脫水設備，其底部連接短程硝化-反硝化反應器1，連接管路上設有汙泥回流泵12，且回流管路上設有剩餘汙泥排泥閥13。
所述中間水箱3設有氮氣或二氧化碳製備器14。
所述厭氧氨氧化反應器4設有回流泵16與生物填料17，頂部設有排氣裝置。
利用上述專用裝置進行厭氧氨氧化去除垃圾滲濾液中總氮的工藝過程如下：
第一步,反硝化：垃圾滲濾液進入短程硝化-反硝化反應器的缺氧區，在反應溫度為20～40℃、溶解氧DO≤0.3mg/L、攪拌的作用下進行反硝化脫氮產生氮氣逸出系統，使得廢水中的總氮降低。
第二步,短程硝化：缺氧區的出水進入限氧區，在反應溫度為20～40℃、溶解氧DO為0.6～1.2mg/L的條件下進行短程硝化，將水中的氨氮轉化為亞硝酸鹽氮，部分硝化液回流至缺氧區，以提供反硝化過程所需的電子受體亞硝酸鹽氮，且根據實際需要，短程硝化與反硝化可設置為一級或者兩級。
第三步,泥水分離：短程硝化出水進入泥水分離系統進行泥水分離，得到出水和活性汙泥，其中，活性汙泥按照一定比例回流至短程硝化-反硝化的缺氧區，以維持系統中較高的汙泥濃度，從而提高脫氮效率，剩餘的活性汙泥通過排泥閥排放至汙泥池。
第四步,中間處理：泥水分離出水與少量的垃圾滲濾液原液、氮氣或二氧化碳均勻混合，得到中間出水。其中，垃圾滲濾液原液的流量Q2與進入短程硝化-反硝化反應器的缺氧區的垃圾滲濾液流量Q1的比值小於1。
第五步,厭氧氨氧化：中間出水從底部進入厭氧氨氧化反應器，該進水中總氮形式主要為氨氮與亞硝酸鹽氮，且二者的比例為(1:1.3)～(1:1.4)。進水進入反應器後經過生物填料，此時水中的氨氮與亞硝酸鹽氮被生物填料上附著的微生物氧化與還原，產生氮氣從頂部排氣口排出，從而達到深度脫氮的目的。其中，整個反應過程是在20～50℃的密閉條件下進行，且出水按照一定比例回流至進水，以稀釋進水，提高了脫氮效果。
本實施例通過在硝化階段嚴格控制較低的溶解氧濃度，使氨氮氧化至亞硝酸鹽氮，再通過在反硝化階段將其轉化為氮氣逸出，從而降低垃圾滲濾液中的總氮，然後出水進行泥水分離，之後將其與少量的垃圾滲濾液原液充分混合，目的是控制廢水中氨氮與亞硝酸鹽氮的比例和含量；同時補充氮氣或二氧化碳，目的是降低水中的溶解氧，從而為後續的厭氧氨氧化反應提供了有利的進水條件和嚴格的厭氧條件，最後在厭氧氨氧化反應器中設置親水性、大比表面積的生物填料，為厭氧氨氧化菌提供穩定的生長環境，從而使得厭氧氨氧化脫氮反應順利進行，實現了填埋場晚期垃圾滲濾液的總氮達到標準排放的同時節能降耗。