专利名称：垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，属于低碳氮(C/N)比高浓度氨氮废水生物脱氮技术领域，适用于早期与中期垃圾渗滤液等低C/N 比的高氨氮废水的生物脱氮。
背景技术：
随着城市垃圾产量的不断增加和垃圾卫生填埋的推广应用，城市垃圾渗滤液对环境构成了日益严重的威胁。但现有的渗滤液处理技术存在效率低、成本高等问题，研究开发经济高效的渗滤液处理技术具有重要的理论意义和应用价值。污水生物脱氮通过硝化将NH/-N转化为NO3--N,再通过反硝化将NO3--N转化为氮气从水中逸出。反硝化阶段以NO3--N为电子受体，有机物作为电子供体，将氨氮转化为氮气完成生物脱氮。但对于高NH/-N中期垃圾渗滤液脱氮而言，其COD浓度较高因而难于直接处理，但同时其C/N比并不高，相对而言有机碳源不足，导致传统生物脱氮效率不高。而厌氧氨氧化具有如下优点由于厌氧氨氧化菌是自养菌，碳酸盐/ 二氧化碳是其生长所需的无机碳源，所以氨氮的氧化无需分子氧参与，同时亚硝态氮的还原也无需有机碳源，这将大大降低污水好氧生物脱氮的运行费用；AnammoX微生物的增长率(倍增时间为Ild)与产率(O. llg[VSS]/g[NH4+])是非常低的，故污泥产量低，然而氮的转化率却为
O.25mg[N]/(mg[SS] · d)，与传统的好氧硝化旗鼓相当；在不投加任何化学药品的条件下， 既能降低污水处理厂的运行费用，又能够实现氮的高效去除。对低C/N比高氨氮的垃圾渗滤液而言，实现厌氧氨氧化反应是其脱氮的最佳途径，同时也是与其水质特点最为适合的脱氮技术。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提出了一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，即首先实现城市垃圾填埋场渗滤液中高浓度COD与部分总氮的去除，而后进行高浓度NH/-N的短程硝化反应，再实现厌氧氨氧化反应，最终实现经济高效的垃圾渗滤液自养脱氮的装置。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的—种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，其特征在于所述装置包括一体化水箱、同步反硝化产甲烷反应器、A/0短程硝化反应器、沉淀池以及厌氧氨氧化反应器；一体化水箱包括渗滤液原水箱、加热水箱及温控加热装置；渗滤液原水箱与同步甲烷化反硝化反应器底部通过第一进水管与第一蠕动泵相连通；同步甲烷化反硝化反应器通过第一出水管和第四蠕动泵与A/0短程硝化反应器的作为缺氧区的第I格室相连通，该格室安装有搅拌器，A/0短程硝化反应器用上下交错设置过水孔的隔板分成为4-8个格室， 每个格室底部设有曝气头，每个格室上部设有空气调节阀，空气调节阀与曝气头连通并连接设置有曝气泵以及气体流量计；A/0短程硝化反应器通过第三出水管与沉淀池连通，沉淀池底部通过第三回流管和第六蠕动泵与A/0短程硝化反应器缺氧区即第I格室连通，沉淀池设有中心管，在中心管下方设有锥形反射板；沉淀池自上而下设置数个第二取样阀，沉淀池上部通过第四出水管和第七蠕动泵与厌氧氨氧化反应器底部连通，同步反硝化产甲烷反应器通过第二出水管和第五蠕动泵与厌氧氨氧化反应器底部相连通；同步反硝化产甲烷反应器设有第一温控加热带装置，其上部设有第一三相分离器和第一顶部密封板，该第一三相分离器的上部通过第一排气管与第一碱液瓶及第一气体流量计连通；同步反硝化产甲烷反应器上部上清液通过第三蠕动泵与第二回流管进入其底部进行自循环；同时甲烷化反硝化反应器出水一部分通过第一出水管和第四蠕动泵流入A/0 短程硝化反应器第I格室，一部分通过第二出水管与第五蠕动泵流入厌氧氨氧化反应器； 同步反硝化产甲烷反应器上下设置有数个第一取样阀；厌氧氨氧化反应器设有第二温控加热带装置其上部设有第二三相分离器和第二顶部密封板，该第二三相分离器的上部通过第二排气管与第二碱液瓶及第二气体流量计连通；厌氧氨氧化反应器上部上清液通过第四回流管和第八蠕动泵回流到其底部进行自循环；沉淀池通过第四出水管和第七蠕动泵与厌氧氨氧化反应器底部连通，厌氧氨氧化反应器出水一部分通过第一回流管与第二蠕动泵回流到同步甲烷化反硝化反应器底部，一部分通过第五出水管排放；厌氧氨氧化反应器外部上下设有数个第三取样阀。利用上述装置实现垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷、短程硝化与厌氧氨氧化组合脱氮的方法，其特征在于包括以下步骤步骤一启动同步甲烷化反硝化反应器将取自垃圾填埋场反应器的厌氧污泥为种泥，注入同步甲烷化反硝化反应器中；将取自垃圾填埋场的渗滤液用自来水稀释，并加入适当浓度为300mg/L的亚硝态氮，将该混合液注入渗滤液原水箱，开启第一蠕动泵，通过第一温控加热带装置使得温度控制在35 V，在接种污泥初期，通过调节第三蠕动泵加大循环流量尽量保证泥水完全混合，当污泥适应垃圾渗滤液水质，产气量逐渐加大以后，即可减小内循环流量，当混合液COD去除率达到70%，亚硝态氮去除率达到90%以上时，此时同步甲烧化反硝化反应器启动成功；步骤二 启动A/0短程硝化反应器:A/0短程硝化反应器接种污泥来自城市污水处理厂，其污泥浓度为5000kg MLSS/m3左右,将渗滤液原液用自来水稀释使其氨氮浓度调节为200mg/L，并且通过则投加NaHCO3调节pH值使其维持在7. 8左右后注入A/0短程硝化反应器，随后启动由曝气头、曝气泵、气体流量计以及空气调节阀组成的曝气系统对流入A/ O短程硝化反应器的垃圾渗滤液进行硝化，反应过程维持溶解氧DO为2mg/L，同时维持进水 NH/-N负荷ALR = O. 5kgNH4+-N/m3d,通过保持pH值和ALR在上述值，使A/0短程硝化反应器中的平均游离氨FA浓度在3mg/L左右，在上述条件下运行A/0短程硝化反应器，当出水亚硝酸氮Ν02_-Ν累积率大于95%以上时，A/0短程硝化得以实现和维持，具备了厌氧氨氧化反应器的进水水质要求；步骤三启动厌氧氨氧化反应器将取自某个中试厌氧氨氧化反应器的具有一定厌氧氨氧化活性的污泥投加到厌氧氨氧化反应器，其污泥浓度为5kg MLSS/m3 ;厌氧氨氧化反应器通过第二温控加热带装置使得温度控制在35°C，将A/0短程硝化反应器出水氨氮浓度用自来水稀释到100mg/L，，并按照NH4+-N/N02_-N比例为I : I. 32混合入渗滤液原液，同时将将稀释后的上述混合水按照30L/d的流量泵入到厌氧氨氧化反应器，同时开启厌氧氨氧化反应器的第八蠕动泵使其回流比为3 I ;当厌氧氨氧化反应器出水NH4+-N与Ν02_-Ν 浓度均小于15mg/L时,厌氧氨氧化反应得以实现和维持；步骤四同步甲烷化反硝化反应器、A/0短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器分别完成启动后，将其串联运行将垃圾渗滤液注入渗滤液原水箱并通过第一进水管与第一蠕动泵泵入同步甲烷化反硝化反应器，厌氧氨氧化反应器出水通过第一回流管和第二蠕动泵泵入同步甲烷化反硝化反应器，同步甲烷化反硝化反应器出水通过第一出水管和第四蠕动泵泵入到A/0短程硝化反应器的缺氧区，A/0短程硝化反应器中混合液进入到沉淀池中进行泥水分离，同时沉淀池中的污泥通过污泥通过第三回流管和第六蠕动泵按照100%的比例回流到缺氧区，沉淀池上清液通过第四出水管和第七蠕动泵泵入到厌氧氨氧化反应器底端，当NH4+-N/N02_-N比例偏离I : I. 32时，通过控制第一蠕动泵调节渗滤液原水箱进入同步甲烷化反硝化反应器的流量大小；同步甲烷化反硝化反应器部分出水通过第二出水管与第五蠕动泵泵入到厌氧氨氧化反应器与来自沉淀池的硝化液混合从而进行厌氧氨氧化反应；当厌氧氨氧化反应器总氮负荷达到Ikg TN/m3d以上，并且出水NH4+-N与Ν02__Ν去除率大于90%时，则完成了垃圾渗滤液的全程自养脱氮过程。有益效果本实用新型的一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置与现有技术相比，具有下列优点I)在不投加外加碳源的条件下，实现垃圾渗滤液的高效生物脱氮，解决了高浓度氨氮，低碳氮比的渗滤液的处理难题，大大降低了运行和建设费用。2)在同时甲烷化反硝化UASB中，厌氧反应降解COD回收能源的同时，因为处理水回流到中反硝化可回收碱度，此碱度可以弥补好氧反应器中硝化所消耗的碱度，同时提高系统的pH，促进了短程硝化反硝化的发生。3)短程硝化的实现，使得氨氮的转化方式有别于传统硝化方式，降低了能耗，提高了效率，减少了污泥产量。4)厌氧氨氧化反应器总氮容积负荷可以达到O. 8kg TN/m3d以上，不需要消耗碱度，进一步减少了运行费用。5)该技术成熟运行后，不需要添加外加药剂，并且不需要外加水源稀释原液，简化了管理流程，可以直接处理高氨氮浓度的晚期渗滤液。
图I为本实用新型的垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置结构示意图。图中，I-渗滤液原水箱；2_加热水箱；3_温控加热装置；4_第一取样阀；5-第一温控加热带装置；6_第一三相分离器；7_同步反硝化产甲烷反应器；8_第一顶部密封板； 9-第一排气管；10_第四螺动泵；11_第一出水管；12_第一碱液瓶；13_第一气体流量计； 14-搅拌器；15-A/0短程硝化反应器；16_曝气头；17_第三出水管；18_沉淀池；19_第二取样阀；20_第二气体流量计；21_第二碱液瓶；22_第二排气管；23_第二三相分离器；24_第二顶部密封板；25_第一进水管；26_—体化水箱；27_第一蠕动泵；28_第二蠕动泵；29_第一回流管；30_第二回流管；31_第三蠕动泵；32_第二出水管；33_第五蠕动泵；34_气体流量计；35_曝气泵；36_第三回流管；37_第六蠕动泵；38_第四出水管；39_第七蠕动泵； 40-第四回流管；41_第八蠕动泵；42_第二温控加热带装置；43_厌氧氨氧化反应器；44_第五出水管；45_第三取样阀；46_空气调节阀；47_中心管；48_锥形反射板；
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请专利作进一步的说明如图I所示，一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，包括一体化水箱26、同步反硝化产甲烷反应器7、A/0短程硝化反应器15、沉淀池18以及厌氧氨氧化反应器43 ;—体化水箱26包括渗滤液原水箱I、加热水箱2及温控加热装置3 ;渗滤液原水箱I与同步甲烷化反硝化反应器 7底部通过第一进水管25与第一蠕动泵27相连通；同步甲烷化反硝化反应器7通过第一出水管11和第四蠕动泵10与A/0短程硝化反应器15的作为缺氧区的第I格室相连通，该格室安装有搅拌器14，A/0短程硝化反应器15用上下交错设置过水孔的隔板分成为4-8个格室，每个格室底部设有曝气头16，每个格室上部设有空气调节阀46，空气调节阀46与曝气头16连通并连接设置有曝气泵35以及气体流量计34 ；A/0短程硝化反应器15通过第三出水管17与沉淀池18连通，沉淀池18底部通过第三回流管36和第六蠕动泵37与A/0短程硝化反应器15缺氧区即第I格室连通，沉淀池18设有中心管47，在中心管47下方设有锥形反射板48 ;沉淀池18自上而下设置数个第二取样阀19，沉淀池18上部通过第四出水管38和第七蠕动泵39与厌氧氨氧化反应器43底部连通，同步反硝化产甲烷反应器7通过第二出水管32和第五蠕动泵33与厌氧氨氧化反应器43底部相连通；同步反硝化产甲烷反应器7设有第一温控加热带装置5，其上部设有第一三相分离器6和第一顶部密封板8，该第一三相分离器6的上部通过第一排气管9与第一碱液瓶 12及第一气体流量计13连通；同步反硝化产甲烷反应器7上部上清液通过第三蠕动泵31 与第二回流管30进入其底部进行自循环；同时甲烷化反硝化反应器7出水一部分通过第一出水管11和第四蠕动泵10流入A/0短程硝化反应器15第I格室，一部分通过第二出水管 32与第五蠕动泵33流入厌氧氨氧化反应器43 ;同步反硝化产甲烷反应器7上下设置有数个第一取样阀4 ；厌氧氨氧化反应器43设有第二温控加热带装置42其上部设有第二三相分离器23 和第二顶部密封板24，该第二三相分离器23的上部通过第二排气管22与第二碱液瓶21及第二气体流量计20连通；厌氧氨氧化反应器43上部上清液通过第四回流管40和第八蠕动泵41回流到其底部进行自循环；沉淀池18通过第四出水管38和第七蠕动泵39与厌氧氨氧化反应器43底部连通，厌氧氨氧化反应器43出水一部分通过第一回流管29与第二蠕动泵28回流到同步甲烷化反硝化反应器7底部，一部分通过第五出水管44排放；厌氧氨氧化反应器43外部上下设有数个第三取样阀45。一体化水箱26内径为40cm，高度为60cm，总容积为50L。同步甲烷化反硝化反应器7由上、下两部分组成，上部分的内径、外径和高度分别为8、9、45cm，下部分的内径、外径和高度分别为6、7、145cm，上、下两部分由圆台形有机玻璃管连接，有效容积为5. 5Ι^Α/0短程硝化反应器15与厌氧氨氧化反应器43的有效容积分别为10L，11. 5L，沉淀池的有效容积为20L，Α/0短程硝化反应器15的尺寸为LXBXH = 50cmX IOcmX 30cm，平均分为8个格室，第I格室为缺氧搅拌区。厌氧氨氧化反应器43由上、下两部分组成，上部分的内径、外径和高度分别为12、13、50cm，下部分的内径、外径和高度分别为8、9、140cm，上、下两部分由圆台形有机玻璃管连接，有效容积为11. 5L。取北京市某填垃圾埋场场的渗滤液，其氨氮浓度高达1900mg/L，C0D/NH4+_N =
3.5，为典型晚期垃圾渗滤液。具体实现方法为步骤一启动同步甲烷化反硝化反应器7 :将取自垃圾填埋场反应器的厌氧污泥为种泥，注入同步甲烷化反硝化反应器7中；将取自垃圾填埋场的渗滤液用自来水稀释，并加入适当浓度为300mg/L的亚硝态氮，将该混合液注入渗滤液原水箱1，开启第一蠕动泵 27，通过第一温控加热带装置5使得温度控制在35°C，在接种污泥初期，通过调节第三蠕动泵31加大循环流量尽量保证泥水完全混合，当污泥适应垃圾渗滤液水质，产气量逐渐加大以后，即可减小内循环流量，当混合液COD去除率达到70%，亚硝态氮去除率达到90%以上时，此时同步甲烷化反硝化反应器7启动成功；步骤二 启动A/0短程硝化反应器15 A/0短程硝化反应器15接种污泥来自城市污水处理厂，其污泥浓度为5000kg MLSS/m3左右,将渗滤液原液用自来水稀释使其氨氮浓度调节为200mg/L，并且通过则投加NaHCO3调节pH值使其维持在7. 8左右后注入A/0短程硝化反应器15，随后启动由曝气头16、曝气泵35、气体流量计34以及空气调节阀46组成的曝气系统对流入A/0短程硝化反应器15的垃圾渗滤液进行硝化，反应过程维持溶解氧DO 为2mg/L，同时维持进水NH4+-N负荷ALR = O. 5kgNH4+-N/m3d,通过保持pH值和ALR在上述值，使A/0短程硝化反应器15中的平均游离氨FA浓度在3mg/L左右，在上述条件下运行A/ O短程硝化反应器15，当出水亚硝酸氮Ν02_-Ν累积率大于95%以上时，A/0短程硝化得以实现和维持，具备了厌氧氨氧化反应器43的进水水质要求；步骤三启动厌氧氨氧化反应器43 :将取自某个中试厌氧氨氧化反应器的具有一定厌氧氨氧化活性的污泥投加到厌氧氨氧化反应器43，其污泥浓度为5kg MLSS/m3 ;厌氧氨氧化反应器43通过第二温控加热带装置42使得温度控制在35°C，将A/0短程硝化反应器15出水氨氮浓度用自来水稀释到100mg/L，，并按照NH4+-N/N02_-N比例为I : I. 32混合入渗滤液原液，同时将将稀释后的上述混合水按照30L/d的流量泵入到厌氧氨氧化反应器 43，同时开启厌氧氨氧化反应器43的第八蠕动泵41使其回流比为3 I;当厌氧氨氧化反应器43出水NH4+-N与Ν02_-Ν浓度均小于15mg/L时,厌氧氨氧化反应得以实现和维持；步骤四同步甲烷化反硝化反应器7、A/0短程硝化反应器15与厌氧氨氧化反应器 43分别完成启动后，将其串联运行将垃圾渗滤液注入渗滤液原水箱I并通过第一进水管 25与第一蠕动泵27泵入同步甲烷化反硝化反应器7，厌氧氨氧化反应器43出水通过第一回流管29和第二蠕动泵28泵入同步甲烷化反硝化反应器7。同步甲烷化反硝化反应器7 出水通过第一出水管11和第四蠕动泵10泵入到A/0短程硝化反应器15的缺氧区，A/0短程硝化反应器15中混合液进入到沉淀池18中进行泥水分离，同时沉淀池18中的污泥通过污泥通过第三回流管36和第六蠕动泵37按照100%的比例回流到缺氧区，沉淀池18上清液通过第四出水管38和第七蠕动泵39泵入到厌氧氨氧化反应器43底端，当NH4+-N/N02_-N 比例偏离I : I. 32时，通过控制第一蠕动泵27调节渗滤液原水箱I进入同步甲烷化反硝化反应器7的流量大小；同步甲烷化反硝化反应器7部分出水通过第二出水管32与第五蠕动泵33泵入到厌氧氨氧化反应器43与来自沉淀池18的硝化液混合从而进行厌氧氨氧化反应；当厌氧氨氧化反应器43总氮负荷达到Ikg TN/m3d以上，并且出水NH/-N与Ν02__Ν去除率大于90%时，则完成了垃圾渗滤液的全程自养脱氮过程。A/0短程硝化反应器15在室温下20_30°C，厌氧氨氧化反应器43的运行温度为 35°C，A/0短程硝化反应器15的污泥浓度MLSS为3. 5kg/m3，垃圾渗滤液平均氨氮浓度为 1900mg/L, C0D/NH4+N = 3. 5的条件下，稳定运行的试验结果表明A/0反应器短程硝化反应器NO2--N累积率为95%以上，系统出水的总氮TN < 45mg/L，TN去除率大于85%，同时甲烷化反硝化反应器中COD去除率大于70%，出水NH4+-N与NO2--N均小于14mg/L，厌氧氨氧化反应器的总氮负荷为O. 8Kg TN/m3左右。以上是本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的实施不限于此。
权利要求1.一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，其特征在于所述装置包括一体化水箱(26)、同步反硝化产甲烷反应器(7)、A/0短程硝化反应器(15)、沉淀池(18) 以及厌氧氨氧化反应器(43);—体化水箱(26)包括渗滤液原水箱(I)、加热水箱(2)及温控加热装置(3);渗滤液原水箱(I)与同步甲烷化反硝化反应器(7)底部通过第一进水管(25)与第一蠕动泵(27)相连通；同步甲烷化反硝化反应器(7)通过第一出水管(11)和第四蠕动泵(10)与A/0短程硝化反应器(15)的作为缺氧区的第I格室相连通，该格室安装有搅拌器(14)，A/0短程硝化反应器(15)用上下交错设置过水孔的隔板分成为4-8个格室，每个格室底部设有曝气头(16)，每个格室上部设有空气调节阀(46)，空气调节阀(46) 与曝气头(16)连通并连接设置有曝气泵(35)以及气体流量计(34) ；A/0短程硝化反应器(15)通过第三出水管(17)与沉淀池(18)连通，沉淀池(18)底部通过第三回流管(36)和第六蠕动泵(37)与A/0短程硝化反应器(15)缺氧区即第I格室连通，沉淀池(18)设有中心管(47)，在中心管(47)下方设有锥形反射板(48);沉淀池(18)自上而下设置数个第二取样阀(19)，沉淀池(18)上部通过第四出水管(38)和第七蠕动泵(39)与厌氧氨氧化反应器(43)底部连通，同步反硝化产甲烷反应器(7)通过第二出水管(32)和第五蠕动泵(33) 与厌氧氨氧化反应器(43)底部相连通；同步反硝化产甲烷反应器(7)设有第一温控加热带装置(5)，其上部设有第一三相分离器(6)和第一顶部密封板(8)，该第一三相分离器￠)的上部通过第一排气管(9)与第一碱液瓶(12)及第一气体流量计(13)连通；同步反硝化产甲烷反应器(7)上部上清液通过第三蠕动泵(31)与第二回流管(30)进入其底部进行自循环；同时甲烷化反硝化反应器(7)出水一部分通过第一出水管(11)和第四蠕动泵(10)流入A/0短程硝化反应器(15) 第I格室，一部分通过第二出水管(32)与第五蠕动泵(33)流入厌氧氨氧化反应器(43)； 同步反硝化产甲烷反应器(7)上下设置有数个第一取样阀(4);厌氧氨氧化反应器(43)设有第二温控加热带装置(42)，其上部设有第二三相分离器(23)和第二顶部密封板(24)，该第二三相分离器(23)的上部通过第二排气管(22)与第二碱液瓶(21)及第二气体流量计(20)连通；厌氧氨氧化反应器(43)上部上清液通过第四回流管(40)和第八蠕动泵(41)回流到其底部进行自循环；沉淀池(18)通过第四出水管(38)和第七蠕动泵(39)与厌氧氨氧化反应器(43)底部连通，厌氧氨氧化反应器(43)出水一部分通过第一回流管(29)与第二蠕动泵(28)回流到同步甲烷化反硝化反应器(7)底部，一部分通过第五出水管(44)排放； 厌氧氨氧化反应器(43)外部上下设有数个第三取样阀(45)。
专利摘要本实用新型涉及一种垃圾渗滤液同步反硝化产甲烷与自养脱氮组合装置，该装置设有一体化水箱、同步反硝化产甲烷反应器、A/O短程硝化反应器、沉淀池、厌氧氨氧化反应器；渗滤液原液与厌氧氨氧化反应器出水回流液的混合液首先流入同步反硝化产甲烷反应器，而后其出水流入A/O反应器进行短程硝化与反硝化，沉淀池出水流入厌氧氨氧化反应器；同步反硝化产甲烷反应器出水管与厌氧氨氧化反应器相连；包括以下步骤启动同步反硝化产甲烷反应器、启动A/O短程硝化反应器、启动厌氧氨氧化反应器、其三者串联运行。本实用新型的装置适用于垃圾填埋场的早期与中期垃圾渗滤液的COD与氮的去除，节能降耗优势明显。
文档编号C07C9/04GK202346874SQ201120512689
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘牡, 刘甜甜, 彭永臻, 王博, 王淑莹 申请人:北京工业大学