一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法
2023-05-27 00:49:16 1
專利名稱：：一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法
技術領域：
：本發明屬於環境工程水處理
技術領域：
，具體為一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法。
背景技術：
：由於受地域、氣候和生活習慣的影響，我國某些城市人均生活用水量較大，而且這些城市降雨較多造成地下水位較高，以及多為合流制的排水體系和不甚合理的化糞池設置等因素，總體上造成這些城市的生活汙水具有有機物濃度低、氮磷含量並不低的現象，通常把這種有機物含量低而氮、磷含量相對較高的城市汙水稱為低碳高氮磷城市汙水，簡稱低碳氮比汙水。城市汙水處理工藝通常是以普通活性汙泥法為基礎，採用AB法、A/0、A70法、SBR、氧化溝等多種汙水處理工藝。隨著城市周圍水體富營養化程度的加劇，具有脫氮除磷的這些工藝逐步需要強化實施，另外，出臺的《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)對氮、磷排放指標要求均相應進行了提高。目前應用廣泛的汙水生物處理廠，對低碳高氮磷城市汙水運行過程中存在較多問題，致使出水無法穩定達標。城市低濃度生活汙水量普遍較大，有機物濃度較低，碳氮比相對較小，採用這些生物處理工藝處理往往存在處理效率低，容易產生汙泥膨脹現象，工藝設備不能完全滿足高效低耗要求。產生這些問題的核心就是汙水中碳氮比相對偏低，加劇了汙水生物處理的難度，對水環境影響較大的氮磷等汙染物質的去除不利，直接影響到總氮的達標排放。在傳統的城市汙水脫氮除磷系統中，碳源主要消耗於缺氧反硝化、厭氧釋磷和異養菌等方面。當進水的COD/TN比值小於5.0時，生物脫氮效果就會受到影響，若比值小於3.0則難以進行生物除磷處理，只有當C0D/TN>6時，方有可能獲得良好的脫氮除磷效果。由此可見，低碳高氮磷城市汙水在進行生物脫氮除磷處理時存在的主要問題是碳源不足。有機碳源成為制約我國城市汙水處理廠生物脫氮除磷的主要因素。在我國，現行的汙水處理工程設計多為在水質水量特性不十分明確的前提下進行，設計水質一般按中等濃度設計，而實際運行水質遠小於設計值，設計值與實際運行值存在明顯差異，主要表現為實際COD/TN比值小於設計值，造成了總氮等指標達標困難等一系列問題。為提高和穩定生物脫氮除磷效率，當COD/TN〈5時，汙水廠一般都是投加外部碳源(如甲醇、乙酸等)用於反硝化，實現提高汙水C/N比的目的。但由於汙水處理量大，外加碳源(如甲醇、乙酸等)將明顯增加汙水處理費用，使汙水處理廠運行不堪重負。為了解決汙水處理廠生物脫氮除磷所需碳源不足的問題，解決環境水體氮素汙染問題，還必須要考慮碳源的經濟性，以便實現經濟效益、社會效益和環境效益三者的統一。城市垃圾滲濾液是垃圾在填埋過程中產生的一種高濃度有機廢水，具有COD較高的特點。如果對垃圾滲濾液加以利用，則必須對高濃度的氨氮進行預處理，以降低垃圾滲濾液中的NH3-N濃度，提高其C/N比。磷酸銨鎂沉澱法(俗稱鳥糞石沉澱法)是化學屮較多採用的一種同時沉澱較高濃度氦氮和磷酸根的方式，而且磷酸銨鎂作為一種重要的緩效性複合肥料可以得到利用。其基本原理為，在含麗/和P0/—的水中添加鎂鹽，發生以下的化學反應Mg2++HP042—+NH4++6H20—MgNH4P046H20I+H+(1)Mg2++PO/—+NH4++6H20—MgNH4P(X.6H20I(2)Mg2++H2P0f+NH4++6H20—MgNH4P046H20I+2H+(3)沉澱過濾後即可得到MAP(magnesium-ammonium-phosphate)，其分子式是MgNH4P(X6H20，其溶度積為2.5X10—13。城市生活汙水如果有比較充足的碳源，汙水的脫氮率就越高，但實際上城市生活汙水中的碳源物質是有限的，對於低碳高氮磷的低濃度甚至超低濃度的城市汙水，缺氧條件下可生物利用的碳源物質不足，就很難達到預期的脫氮率，同時也降低了汙水處理工藝的運行效率。因此對於低碳高氮磷城市汙水，應將其C/N比提高到一定範圍，就可能使總氮脫除率有較大提高。提高汙水C/N比的碳源物質，首先應該充分考慮利用既有的廢物碳源，儘量替代那些高成本的化工類有機碳源，這具有非常現實的社會效益、經濟效益和環境效益。磷酸銨鎂沉澱後的垃圾滲濾液具有較高的COD，C/N比得到了明顯改善，具有利用作為碳源的條件。
發明內容本發明的目的是針對城市汙水普遍存在碳源不足而造成的汙水處理工藝運行對總氮脫除率不高的難題，提供一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，實現提高總氮脫除率的目的。本發明的技術方案如下一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先對垃圾滲濾液進行處理，根據垃圾滲濾液氨氮的摩爾濃度，投加磷酸鹽和鎂鹽，投加後磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍，鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的11.5倍，形成磷酸銨鎂沉澱,使處理後的垃圾滲濾液氨氮濃度為100200mg/L，垃圾滲濾液C/N比為15—80;2)將經處理後的垃圾滲濾液投加到待處理的汙水中，使待處理的汙水C0D含量處於280—400mg/L之間，C/N比值為6.5_12;3)利用生物處理工藝對步驟2)中的汙水進行處理，達到城鎮汙水處理廠汙染物排放標準對總氮的排放標準要求。上述技術方案中，所述的低碳氮比城市汙水的C/N比值低於5。所述的鎂鹽優選採用氯化鎂或硫酸鎂，磷鹽優選採用磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。具體實施例方式本發明提供的一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先對垃圾滲濾液進行處理，根據垃圾滲濾液氨氮的摩爾濃度，投加磷酸鹽和鎂鹽，投加後磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍，鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的11.5倍，形成磷酸銨鎂沉澱，使處理後的垃圾滲濾液氨氮濃度100200mg/L，垃圾滲濾液C/N比為丄5—80;2)將經處理後的垃圾滲濾液投加到待處理的汙水中，使待處理的汙水COD含量處於280—400mg/L之間，C/N比值為6.5_12;3)利用生物處理工藝對步驟2)中的汙水進行處理，達到城鎮汙水處理廠汙染物排放標準對總氮的排放標準要求。本發明所述的低碳氮比城市汙水的C/N比值低於5。所述的鎂鹽採用氯化鎂或硫酸鎂，磷鹽採用磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。下面結合實例對本發明進一步說明實施例1從深圳市下坪固體廢棄物填埋場取得的垃圾滲濾液，在深圳布吉汙水廠實驗室分析，該垃圾滲濾液成份基本穩定，有機汙染和氨氮汙染最重，因此調節其pH為9、採用硫酸鎂作為鎂鹽來源，採用磷酸二氫鈉作為磷酸根來源、按照氨氮的摩爾比為1添加磷鹽和鎂鹽、沉澱反應時間為30min等條件，考察處理前後的垃圾滲濾液中的C0D&/TN比例變化。表l垃圾滲濾液主要水質指標tableseeoriginaldocumentpage5磷酸銨鎂沉澱的過程就是一個改變C/N比的過程，垃圾滲濾液經過處理後，氨氮濃度大大降低，降低到153mg/L;TN也降低到186mg/L，C0D/TN值由1.8升高到17.8。在同樣的反應器進行對比SBR試驗，開始採用實際低C0D/TN比城市生活汙水進行處理，不投加碳源；然後按3.9%和5.5%比例加入磷酸銨鎂處理後的垃圾滲濾液，分別重複試驗，考察總氮脫除率的變化。反應控制進水時間0.5h，厭氧攪拌4.5h,曝氣6h，沉澱出水lh，試驗前後的水質見表3和表4。按3.9%和5.5%比例加入磷酸銨鎂沉澱後的垃圾滲濾液作為碳源後，出水水質總氮明顯降低，說明磷酸銨鎂沉澱後的熱解剩餘汙泥脫水液作為碳源具有良好的提高總氮脫除率作用。表3磷酸銨鎂法沉澱後垃圾滲濾液添加對低碳氮比汙水的改變tableseeoriginaldocumentpage6表4SBR處理效果對比tableseeoriginaldocumentpage61實施例2從深圳市下坪固體廢棄物填埋場取得的垃圾滲濾液，調節其pH為9、採用氯化鎂作為鎂鹽來源，採用磷酸氫二鈉作為磷酸根來源、按照氨氮的摩爾比的l倍添加磷鹽和氨氮的摩爾比的1.5倍添加鎂鹽、沉澱反應時間為30min等條件，考察處理前後的垃圾滲濾液中的COD。/TN比例變化。表5垃圾滲濾液主要水質指標tableseeoriginaldocumentpage6表6磷酸銨鎂法沉澱後的主要水質指標tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7磷酸銨鎂沉澱的過程就是一個改變C/N比的過程，垃圾滲濾液經過處理後，氨氮濃度大大降低，降低到112mg/L;TN也降低到133mg/L，C0D/TN值由2.1升高到33。在同樣的反應器進行對比SBR試驗，開始採用實際低C0D/TN比城市生活汙水進行處理，不投加碳源；然後按4.0%和5.0%比例加入磷酸銨鎂處理後的垃圾滲濾液，分別重複試驗，考察總氮脫除率的變化。反應控制進水時間0.5h，厭氧攪拌4.5h，曝氣6h，沉澱出水lh，試驗前後的水質見表7和表8。按4.0%和5.0%比例加入磷酸銨鎂沉澱後的垃圾滲濾液作為碳源後，出水水質總氮明顯降低，說明磷酸銨鎂沉澱後的垃圾滲濾液作為碳源具有良好的提高總氮脫除率作用。tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1.一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，其特徵在於該方法包括如下步驟1)首先對垃圾滲濾液進行處理，根據垃圾滲濾液氨氮的摩爾濃度，投加鎂鹽和磷酸鹽，投加後鎂鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1～1.5倍，磷酸鹽的摩爾濃度為氨氮摩爾濃度的1倍，形成磷酸銨鎂沉澱，使處理後的垃圾滲濾液氨氮濃度為100～200mg/L，垃圾滲濾液C/N比為15-80；2)將經處理後的垃圾滲濾液投加到待處理的汙水中，使待處理的汙水COD含量處於280-400mg/L之間，C/N比值為6.5-12；3)利用生物處理工藝對步驟2)中的汙水進行處理，達到城鎮汙水處理廠汙染物排放標準對總氮的排放標準要求。2.根據權利要求1所述的一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，其特徵在於所述的低碳氮比城巿汙水的C/N比值低於5。3.根據權利要求1所述的一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，其特徵在於所述的鎂鹽釆用氯化鎂或硫酸鎂，磷鹽採用磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉。全文摘要一種垃圾滲濾液作碳源對低碳氮比城市汙水的處理方法，屬於環境工程水處理
技術領域：
。本發明的主要技術特點是利用垃圾滲濾液中較高的有機物含量作為碳源，通過磷酸銨鎂沉澱法改變垃圾滲濾液的C/N比，將其利用到因為碳源不足而總氮脫除率較低的汙水處理中，實現改變C/N比的汙水在處理後總氮的脫除率有明顯提高。本發明與現有技術相比，具有以廢治廢，節約垃圾滲濾液處理費和汙水廠投加甲醇等碳源成本，易於操作，具有很好的環境效益、經濟效益和社會效益。文檔編號C02F3/00GK101575140SQ200910086828公開日2009年11月11日申請日期2009年6月8日優先權日2009年6月8日發明者徐康寧,波楊,汪誠文,葛春風申請人:清華大學