專利名稱：一種生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法
技術領域：
本發明涉及環境保護領域的脫除垃圾滲濾液中總氮的方法，特別是涉及一種生化 脫除垃圾滲濾液總氮的方法，該方法可廣泛應用于垃圾滲濾液的深度處理，使處理后的垃 圾滲濾液中總氮的指標達到國家規定的排放標準。
背景技術：
為了防止水體的富營養化，必須脫除排放入水體中的氮。以前對于廢水中的氮的 控制，主要控制廢水中的氨氮，從2008年起，國家重視廢水中總氮的控制。廢水中的總氮包 括氨氮，硝酸根，亞硝酸根，有機氮等。脫除廢水中總氮的方法有物理法，化學法，和生化 法。物理法有反滲透膜法，氨氮吹脫法；化學法有離子交換法，及化學氧化脫氨氮法，生物脫 氮技術主要有傳統的硝化反硝化工藝(A/0)、同時硝化反硝化(SND)、短程(或簡捷)硝化 反硝化、厭氧氨氧化、氧限制自養硝化反硝化、好氧反硝化等在脫氮的工程應用中，A/0 (缺氧-好氧)系統應用最廣，也最為穩定，該方法是20 世紀70年代，美國的Supetor在研究污泥膨脹時發現的，由該方法開發出許多變型的A/0 工藝，如Α-Α/0工藝以及SBR法等，這些都是現在常用的一些方法。垃圾滲濾液進行深度處理脫總氮時，其殘留的總氮大部分為硝態氮，因此脫除的 要點在于缺氧反硝化，同時，經過反硝化以后，補加的甲醇會有殘留，在反硝化后要設置合 適的好氧處理裝置去除殘留的甲醇。傳統的A-O工藝雖然可以去除總氮，但是由于此類系 統一般沒有添加生物填料，抗沖擊能力較差，垃圾滲濾液的成分復雜，毒性較大，因此，傳統 A-O脫除總氮的效果不穩定，同時傳統A-O由于處理負荷較低，脫除100-200mg/L的硝態氮， 往往需要的總生化停留時間高達2-3天。因此必須在垃圾滲濾液脫除總氮的處理中，采用 高效的改良的A-O工藝，提高垃圾滲濾液脫除總氮的效率和穩定性。
發明內容
本發明的目的是克服現有的A-O總氮脫除技術存在的缺點，提供一種具有處理效 果穩定，停留時間短，處理負荷高的生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法。本發明根據垃圾滲濾液經前段強化生化處理后，廢水中的COD已降到100mg/L，而 總氮仍高達100-400mg/L，且總氮中的氮主要是硝酸根的特點，采用陶粒作為生化處理填 料，采用反硝化-硝化的脫氮方法，兼具有同步硝化反硝化的脫氮原理，使處理后的出水的 總氮低于40mg/L，達到國家規定的排放標準，同時具有工藝流程短，抗沖擊能力強，處理成 本低等優點。本發明目的通過如下技術方案實現一種生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法，包括如下步驟和工藝條件(1)經物化處理，生化處理， 再經芬頓化學氧化處理后垃圾填埋場的垃圾滲濾液， 滲濾液中的COD值降為100mg/L以下，廢水的總氮為150_250mg/L ；在滲濾液中投加甲 醇，控制甲醇在滲濾液中的濃度為400-600mg/L，混合均勻后，滲濾液進入一個填充有直徑2-5mm陶粒作為厭氧微生物載體的缺氧生化反應柱，通過控制滲濾液進入厭氧生化反應柱 的流量，將滲濾液廢水在厭氧生化反應柱中的停留時間控制在6-12小時；(2)將步驟(1)處理的滲濾液，再進入填充有直徑2_5mm陶粒作為好氧微生物載體 的上流式好氧反應柱，在好氧生化反應柱的底部，安裝有曝氣器，調節曝氣的風量，進而調 節氧生化反應器中的溶解氧，控制生化反應器中的溶解氧濃度為l_2mg/L ；通過控制滲濾 液的進水流量，控制滲濾液在好氧生化反應器中的停留時間為6-12小時。為進一步實現本發明目的，所述該缺氧生化反應柱包括反應柱殼 體、布水系統、陶 粒填料、出水系統和反沖洗系統，布水系統由濾板及鵝卵石承托層組成，陶粒填料由2-5mm 直徑的小陶粒堆積而成，出水系統包括出水堰和出水管，反沖洗系統由反沖洗風機和水泵 及反沖洗排水管組成；在反應柱殼體下端依次設有濾板、鵝卵石承托層和陶粒填料，反應柱 殼體上端設有出水堰和出水管，進水管和反沖洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位 于反應柱殼體的下端，三個管均直接與反應柱預埋管連接。所述上流式好氧反應柱包括反應柱殼體、布水系統、布氣系統、陶粒填料、出水系 統、反沖洗系統組成，布水系統由濾板及鵝卵石承托層組成，布氣系統由曝氣風機及曝氣 器；陶粒填料由2-5mm直徑的小陶粒堆積而成，出水系統為出水堰及出水管，反沖洗系統由 反沖洗風機和水泵及反沖洗排水管組成。在反應柱殼體下端依次設有濾板、鵝卵石承托層 和陶粒填料，反應柱殼體上端設有出水堰及出水管；曝氣器設置在鵝卵石承托層中，與曝氣 風機連接；進水管和反沖洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位于反應柱殼體的下 端；三個管均直接與反應柱預埋管連接。垃圾滲濾液具有廢水有機物濃度高，且含有高濃度氨氮等特點，必須進行處理，使 其達到規定的排放標準。由于氨氮濃度高，滲濾液在前段的強化生化處理過程中，一部分 氨氮脫除了，小部分氨氮轉化為硝酸根，而難以脫除，使滲濾液經處理后，氨氮已降到15mg/ L以下，COD也降到100mg/L以下，而總氮仍有100_500mg/L，不能達到國家規定的總氮小于 40mg/L新的排放標準。本發明采用陶粒作為生化處理填料，采用反硝化_硝化的脫氮方法，兼具有同 步硝化反硝化的脫氮原理，使用一級反硝化-硝化的脫總氮，可將廢水中的總氮脫除 40-80%。相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果要脫除垃圾滲濾液經強化生化處理后，滲濾液中以硝酸根為主的總氮有一定的困 難。用反滲透法處理，存在滲濾液電解質濃度高，反滲濾所需壓力較大，運行費用較高，膜容 易堵塞的問題，另外反滲濾濃相難處理也是另一個困難；用離子交換法也存在離子交換柱 吸附飽和后，離子交換樹脂如何再生和再生液難處理的難題。生化法脫總氮，具有脫氮成本低，脫氮效果穩定，沒有反滲透濃水與離子交換劑的 再生問題。只要補充一定的碳源，調整適宜的厭氧反硝化與好氧硝化條件，就可穩定地將垃 圾滲濾液中的總氮處理達到規定的排放標準。由于此厭氧反硝化與好氧硝化反應系統中， 使用了易于生物掛膜，多孔，比表面積大的陶粒作為生物載體，大大提高了生化反應系統的 效率，增強了系統的抗沖擊能力，使此脫總氮的生化反應系統操作更簡單，脫總氮效果更穩 定。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實 施例表述的范圍。垃圾滲濾液經前段的物化處理，及強化生化處理后，滲濾液中的可生物降解的COD 較低，而廢水中的總氮主要以硝酸根為主。對這種滲濾液，按滲濾液中總氮的濃度，投加甲 醇或面粉等有機碳源，有機碳源的投加量為增加的COD值是廢水中要脫除總氮值的5-16 倍；調整滲濾液的PH值，將其pH值調整到7-8 ；添加碳源與調整好pH值后的廢水，進入一個填充有直徑2_5mm陶粒作為厭氧微生 物載體的缺氧生化反應器，廢水在此缺氧生化反應器中的停留時間6-12小時。廢水經缺氧生化反應器后，進入一個填充有直徑2_5mm陶粒作為好氧微生物載體 的好氧生化反應器，在好氧生化反應器的底部，安裝有曝氣器，通過調節曝氣的風量，調節 好氧生化反應器中的溶解氧，控制好氧生化反應器中的溶解氧濃度在l_4mg/L。廢水在此好 氧生化反應器中的停留時間為6-12小時。經此帶有填料的缺氧反硝化-好氧硝化處理系統，進水中的總氮能脫除40-80%， 總氮的脫除率主要取決于進水總氮的濃度。實施例1某垃圾填埋場的垃圾滲濾液，經前段的物化處理，生化處理，再經芬頓化學氧化處 理后，廢水的COD值降為60-100mg/L，但廢水的總氮仍有250mg/L，離排放標準40mg/L仍然 差距極大。在芬頓化學氧化及后續的沉淀過程中，已經將廢水的PH值調整為7-8。在此廢水中，投加工業甲醇，用量為控制工業甲醇在廢水中的濃度為500mg/L(約 增加COD值1000mg/L)，混合均勻后，將水進入一個填充有直徑2_5mm陶粒作為厭氧微生物 載體的缺氧生化反應柱；該缺氧生化反應柱包括反應柱殼體、布水系統、陶粒填料、出水系 統和反沖洗系統，布水系統由濾板及鵝卵石承托層組成，陶粒填料由2-5mm直徑的小陶粒 堆積而成，出水系統包括出水堰和出水管，反沖洗系統由反沖洗風機和水泵及反沖洗排水 管組成。在反應柱殼體下端依次設有濾板、鵝卵石承托層和陶粒填料，反應柱殼體上端設有 出水堰和出水管，進水管和反沖洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位于反應柱殼體 的下端，三個管均直接與反應柱預埋管連接。運行時，廢水通過進水泵泵入反應柱，經過濾 板及鵝卵石承托層，上升進入填料陶粒處理，最后由出水系統流出。反沖洗時候，反沖洗水 和反沖洗氣由反沖洗水泵和風機提供，對陶粒進行反沖洗，反沖洗排水由反沖洗排水管排 出，反沖洗水和反沖洗氣由反沖洗水泵和風機提供，反沖洗水為處理后存放在清水池中的 水，反沖洗氣、水都通過濾板和鵝卵石承托層進行均勻分布，反沖洗排水經過反沖洗管自流 流出，排回進水池。通過控制進入厭氧生化反應柱的流量，將廢水在厭氧生化反應柱中的停 留時間控制在12小時。廢水經厭氧生化處理后，再進入上流式好氧反應柱；該上流式好氧反應柱包括反 應柱殼體、布水系統、布氣系統、陶粒填料、出水系統、反沖洗系統組成，布水系統由濾板及 鵝卵石承托層組成，布氣系 統由曝氣風機及曝氣器；陶粒填料由2-5mm直徑的小陶粒堆積 而成，出水系統為出水堰及出水管，反沖洗系統由反沖洗風機和水泵及反沖洗排水管組成。 在反應柱殼體下端依次設有濾板、鵝卵石承托層和陶粒填料，反應柱殼體上端設有出水堰 及出水管；曝氣器設置在鵝卵石承托層中，與曝氣風機連接；進水管和反沖洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位于反應柱殼體的下端；三個管均直接與反應柱預埋管連接。 正常運行時候，廢水通過進水泵泵入反應柱，廢水經過布水系統，上升進入填料陶粒系統， 通過布氣系統給陶粒中的好氧微生物提供氧氣，進行處理，最后由出水系統流出。反沖洗時 候，反沖洗水和反沖洗氣由反沖洗水泵和風機提供，對陶粒進行反沖洗，反沖洗排水由反沖 洗排水管排出；反沖洗水和反沖洗氣由反沖洗水泵和風機提供，反沖洗水為處理后存放在 清水池中的水，反沖洗氣水都通過濾板和鵝卵石承托層進行均勻分布，反沖洗排水經過反 沖洗管自流流出，排回進水池。在好氧生化反應柱填充有直徑2-5mm陶粒作為好氧微生物 載體，在好氧生化反應柱的底部，安裝有曝氣器，調節曝氣的風量，進而調節氧生化反應器 中的溶解氧，控制生化反應器中的溶解氧濃度為l_2mg/L。廢水在此好氧生化反應器中的停 留時間為12小時。經檢測，處理后的廢水的COD值仍小于100mg/L(具體為60_90mg/L)，幾乎沒有變 化，但廢水中的總氮，從原來的250mg/L，降為90mg/L，總氮脫除率達64%，削減了大部分的 總氮負荷，如果才有多級串聯處理，可以達標排放。實施例2
某垃圾填埋場的垃圾滲濾液，經前段的物化處理，MBR生化處理，再經芬頓化學氧 化處理后，廢水的COD值降為60-90mg/L，但廢水的總氮仍有80mg/L。在芬頓化學氧化及后 續的沉淀過程中，已經將廢水的PH值調整為7-8。在該廢水中，投加工業甲醇，控制工業甲醇在廢水中的濃度為200mg/L(約增加 COD值400mg/L)，混合均勻后，將水進入一個填充有直徑2-5MM陶粒作為厭氧微生物載體的 缺氧生化反應柱，通過控制進入厭氧生化反應柱的流量，將廢水在厭氧生化反應柱中的停 留時間控制在8小時。廢水經厭氧生化處理后，再進入上流式好氧反應柱，在好氧生化反應柱填充有直 徑2-5MM陶粒作為好氧微生物載體，在好氧生化反應柱的底部，安裝有曝氣器，通過調節曝 氣的風量，調節氧生化反應器中的溶解氧，控制氧生化反應器中的溶解氧濃度在2-3mg/L。 廢水在此好氧生化反應器中的停留時間為8小時。經此系統處理，進水中的COD值仍小于100mg/L，具體為60_90mg/L，幾乎沒有變 化，但廢水中的總氮，從原來的80mg/L，降為35mg/L，總氮脫除率達56%。本實施例中厭氧 生化反應柱和上流式好氧反應柱的結構和工作原理參見實施例1。實施例3某垃圾填埋場的垃圾滲濾液，經前段的物化處理，生化處理，再經芬頓化學氧化處 理后，廢水的COD值降為100mg/L以下，但廢水的總氮仍有200mg/L。在芬頓化學氧化及后 續的沉淀過程中，已經將廢水的PH值調整為7-8。一級處理在此廢水中，投加工業甲醇400mg/L (約增加COD值800mg/L)，混合均 勻后，將水進入一個填充有直徑2-5MM陶粒作為厭氧微生物載體的缺氧生化反應柱，通過 控制進入厭氧生化反應柱的流量，將廢水在厭氧生化反應柱中的停留時間控制在12小時。廢水經厭氧生化處理后，再進入上流式好氧反應柱，在好氧生化反應柱填充有直 徑2-5MM陶粒作為好氧微生物載體，在好氧生化反應柱的底部，安裝有曝氣器，通過調節曝 氣的風量，調節氧生化反應器中的溶解氧，控制氧生化反應器中的溶解氧濃度在l_2mg/L。 廢水在此好氧生化反應器中的停留時間為12小時。
二級處理經一級處理的廢水中再投加工業甲醇，控制甲醇再該廢水中的濃度為 200mg/L (約增加COD值400mg/L)，混合均勻后，廢水進入缺氧生化反應柱，再進入上流式好
氧反應柱進行二級處理。一級處理后，進水中的COD值仍小于100mg/L，具體為60_90mg/L，幾乎沒有變化， 但廢水中的總氮，從原來的200mg/L，降為90mg/L，總氮脫除率達55% ；二級處理后，進水中 的COD值仍小于100mg/L，幾乎沒有變化，但廢水中的總氮，從原來的90mg/L，降為40mg/L， 總氮脫除率達55. 5% ；兩級處理后，總氮脫除率達80%，出水總氮達到《生活垃圾填埋污染 控制標 準》(GB16889-2008)表2標準。本實施例中厭氧生化反應柱和上流式好氧反應柱的 結構和工作原理參見實施例1。
權利要求
一種生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)經物化處理，生化處理，再經芬頓化學氧化處理后垃圾填埋場的垃圾滲濾液，滲濾液中的COD值降為100mg/L以下，廢水的總氮為150-250mg/L；在滲濾液中投加甲醇，控制甲醇在滲濾液中的濃度為400-600mg/L，混合均勻后，滲濾液進入一個填充有直徑2-5mm陶粒作為厭氧微生物載體的缺氧生化反應柱，通過控制滲濾液進入厭氧生化反應柱的流量，將滲濾液廢水在厭氧生化反應柱中的停留時間控制在6-12小時；(2)將步驟(1)處理的滲濾液，再進入填充有直徑2-5mm陶粒作為好氧微生物載體的上流式好氧反應柱，在好氧生化反應柱的底部，安裝有曝氣器，調節曝氣的風量，進而調節氧生化反應器中的溶解氧，控制生化反應器中的溶解氧濃度為1-2mg/L；通過控制滲濾液的進水流量，控制滲濾液在好氧生化反應器中的停留時間為6-12小時。
2.根據權利要求1所述的生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法，其特征在于所述該缺氧 生化反應柱包括反應柱殼體、布水系統、陶粒填料、出水系統和反沖洗系統，布水系統由濾 板及鵝卵石承托層組成，陶粒填料由2-5mm直徑的小陶粒堆積而成，出水系統包括出水堰 和出水管，反沖洗系統由反沖洗風機和水泵及反沖洗排水管組成；在反應柱殼體下端依次 設有濾板、鵝卵石承托層和陶粒填料，反應柱殼體上端設有出水堰和出水管，進水管和反沖 洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位于反應柱殼體的下端，三個管均直接與反應柱 預埋管連接。
3.根據權利要求1所述的生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法，其特征在于所述上流式 好氧反應柱包括反應柱殼體、布水系統、布氣系統、陶粒填料、出水系統、反沖洗系統組成， 布水系統由濾板及鵝卵石承托層組成，布氣系統由曝氣風機及曝氣器；陶粒填料由2-5mm 直徑的小陶粒堆積而成，出水系統為出水堰及出水管，反沖洗系統由反沖洗風機和水泵及 反沖洗排水管組成。在反應柱殼體下端依次設有濾板、鵝卵石承托層和陶粒填料，反應柱殼 體上端設有出水堰及出水管；曝氣器設置在鵝卵石承托層中，與曝氣風機連接；進水管和 反沖洗系統的反沖洗進氣管和反沖洗進水管均位于反應柱殼體的下端；三個管均直接與反 應柱預埋管連接。
全文摘要
本發明公開了一種生化脫除垃圾滲濾液總氮的方法，在滲濾液中投加工業甲醇，控制甲醇在滲濾液中的濃度為400-600mg/L，混合均勻后，滲濾液進入一個填充有直徑2-5mm陶粒作為厭氧微生物載體的缺氧生化反應柱，在厭氧生化反應柱中的停留時間控制在6-12小時；滲濾液再進入填充有直徑2-5mm陶粒作為好氧微生物載體的上流式好氧反應柱，控制生化反應器中的溶解氧濃度為1-2mg/L；滲濾液在好氧生化反應器中的停留時間為6-12小時。本發明只要補充一定的碳源，調整適宜的厭氧反硝化與好氧硝化條件，就可穩定地將垃圾滲濾液中的總氮處理達到規定的排放標準，本發明脫總氮的生化反應系統操作簡單，脫總氮效果穩定。
文檔編號C02F3/10GK101844853SQ20101014082
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者劉劍玉, 汪曉軍, 簡磊, 顧曉揚 申請人:華南理工大學