CN101805096A - 两级uasb+a/o+sbr工艺处理不同时期垃圾渗滤液深度脱氮的方法 - Google Patents

Abstract

两级UASB+A/O+SBR工艺处理不同时期垃圾渗滤液深度脱氮的方法属于生物脱氮技术领域，适用于垃圾渗滤液深度处理。通过A/O反应器出水流经二沉池后一部分回流到一级UASB反应器进行反硝化，充分利用了原水充足的碳源，实现高效的反硝化效率，充分利用了垃圾渗滤液含有高浓度的有机物特点。通过溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和pH值传感器实时监测反应器内有机物降解和短程硝化/反硝化的进程，根据监测pH值与ORP值可以很好的控制短程硝化反硝化的进程。最终出水平均氨氮浓度在2mg/L，总氮浓度低于40mg/L，氨氮和总氮去除率均在98％以上。本发明完全依靠生物处理，降低了成本，简化工艺。对垃圾渗滤液进行脱氮处理，不仅实现完全硝化同时实现短程硝化，实现了垃圾渗滤液中氮的深度去除。

Description

两级UASB+A/O+SBR工艺处理不同时期垃圾渗滤液深度脱氮的方法

技术领域

本发明涉及一种处理垃圾渗滤液深度脱氮方法，属于厌氧和好氧联合工艺城市生活垃圾渗滤液生物脱氮技术领域，适用于垃圾渗滤液深度处理。

背景技术

由于我国的垃圾性质、经济实力和技术水平决定了垃圾处理中90％以上是采用卫生填埋法。但垃圾卫生填埋以后，由于垃圾的发酵、雨水的下渗以及地下水位的上升等导致垃圾填埋体内有相当数量的渗滤液。垃圾渗滤液是一种水质水量变化大、微生物营养元素比例失调、氨氮含量高、成分复杂的高浓度有机废水。早期渗滤液有机物和氨氮浓度都很高，但有机物易降解，晚期渗滤液中有机物浓度低且难降解，故高氨氮的有效去除是渗滤液处理的重点和难点。特别是随着国家2008年7月执行新排放标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)以来，研究方向更是集中在对垃圾渗滤液的总氮和氨氮的去除上。近年来，采用生物法、物理化学法对垃圾渗滤液进行处理的研究时有报道。有研究认为高氨氮对生化处理中的微生物会造成毒害或抑制作用，因而首先采用物化工艺将氨氮降低到适宜水平，然后再对剩余氨氮进行生化处理然而吹脱等物化预处理大大增加了处理成本，且使处理工艺复杂，管理难度提高目前对垃圾渗滤液的处理以生物法为主，如UASB工艺，Anammox工艺，MBR工艺，SBR工艺，厌氧-好氧工艺等。大多数研究人员认为，处理垃圾渗滤液最经济、有效的方法是厌氧-好氧组合工艺。因此，研究开发高效、低能耗的生物脱氮工艺和装置已成为当前水处理界重要的研究课题。

生物脱氮能够根本解决渗滤液氮污染问题，而实现稳定的短程硝化是解决渗滤液生物脱氮的有效途径之一。众所周知，生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程。第一步是由亚硝化菌(Nitrosomonas)将NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌(Nitrobacter)将NO₂ ^--N氧化为NO₃ ^--N的过程。然后通过反硝化作用将产生的NO₃ ^--N经由NO₂ ^--N、NO或N₂O转化为N₂，NO₂ ^--N是硝化和反硝化两个过程的中间产物。1975年，Voets等在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程中NO₂ ^--N积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念。其基本原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将亚硝酸氮还原为氮气，是经NH₄ ⁺-N→NO₂ ^--N→N₂这样的途径完成，整个过程较全程硝化反硝化大大缩短。根据硝化反应的化学计量学，与全程硝化反硝化脱氮相比，短程硝化反硝化具有以下几个优点：1)在硝化阶段可节约25％左右的需氧量，降低了能耗；2)反硝化过程可减少约40％的有机碳源，降低了运行费用；3)NO₂ ^--N的反硝化速率通常比NO₃ ^--N的高63％左右；4)减少了50％的污泥产量；5)反应器的容积可减少30％～40％左右；6)可减少投加碱度和外加碳源的量。故短程硝化就可以实现节能降耗。短程硝化的标志是有稳定且较高的NO₂ ^--N积累，即亚硝酸氮积累率较高。其中，影响亚硝酸氮积累的因素有温度、pH值、游离氨(FA)、泥龄、溶解氧(DO)浓度等。垃圾渗滤液氨氮浓度高，游离氨较高，当游离氨大于30mg/l时，在适宜的温度和溶解氧的条件下，就易于实现短程硝化。因此，该工艺对于实际工程应用具有重要意义。

然而目前对氨氮浓度很高的废水，实现完全硝化同时实现短程硝化的研究不多。并且到目前为止，经短程硝化途径在实际工程中实现生物脱氮的成功应用并不多见。其主要原因是影响亚硝酸盐积累的控制因素比较复杂，并且硝酸菌能够迅速地将NO₂ ^--N转化为NO₃ ^--N，因此，造成已经实现的短程硝化脱氮工艺又恢复为全程硝化过程。

而本工艺采用“两级UASB+A/O+SBR”处理城市生活垃圾渗滤液，完全依靠生物处理，降低了处理成本，简化了处理工艺。

发明内容

在现有的垃圾渗滤液处理中存在如下难题：物化预处理去除高质量浓度氨氮操作复杂，费用高；直接生化时高质量浓度的氨氮可能会抑制微生物的活性；高质量浓度的有机物会抑制硝化反应的进行；渗滤液水质随填埋时间发生很大变化，造成后期渗滤液营养比例失调，提高生化脱氮效率难度很大。因此需要一种完整的经济有效的处理工艺来处理垃圾渗滤液。

本发明的目的就是针对现有生物脱氮技术存在问题以及生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的处理现状，采用两级UASB与A/O和SBR组合工艺处理城市生活垃圾渗滤液，强化垃圾渗滤液的生物处理技术，尤其是高氨氮的生物去除，尽量减少物理化学方法的使用，最大限度的降低渗滤液的处理成本。而且由于后续的SBR工艺运行方式灵活，对于不同时期的城市生活垃圾渗滤液都可以达到很高的总氮和氨氮去除率。

本发明可广泛应用于高氨氮废水的处理，特别适用于各级城市垃圾填埋场处理城市生活垃圾渗滤液。

本发明的技术方案：

本发明设计的两级UASB+A/O+SBR处理不同时期的城市生活垃圾渗滤液的装置，其特征在于，包括一体化水箱I，两个UASB反应器(一级UASBII和二级UASBIII)，A/O反应器IV和二沉池V和SBR反应器VI串联组成；

一体化水箱I由原水格室1和硝化液回流格室2组成。所用渗滤液放在原渗滤液格室1内，原水格室1通过一级UASB II原渗滤液进水泵6及一级UASB II原渗滤液进水管7与一级UASB II底部进水口相连；在一级UASB II原渗滤液进水泵6前设有止回阀5；硝化液回流格室2通过一级UASB II硝化液进水泵8及一级UASB II硝化液进水管9与一级UASB II底部相连，一级UASB II硝化液进水泵8前设有阀门4；硝化液回流格室2通过管32与二沉池V相连。

一级UASB II内设有一级UASB II三相分离器10，顶部有一级UASB II排气管13，一级UASB II排气管13与一级UASB II碱液瓶15连接，一级UASBII碱液瓶15与一级UASB II气体流量计14连接，采用液体置换法计量产生的气体。一级UASB II顶部设有一级UASB II出水管16，与二级UASBIII底部进水口连接，出水管上部连接一根一级UASB II内循环管12，一级UASBII内循环泵11通过一级UASB II内循环管12与一级UASB II底部进水口相连；

二级UASBIII内设有二级UASBIII三相分离器20，顶部有二级UASBIII排气管21，二级UASBIII排气管21与二级UASBIII碱液瓶22连接，二级UASBIII碱液瓶22与二级UASBIII气体流量计23连接，采用液体置换法计量产生的气体。二级UASBIII顶部设有二级UASBIII出水管19，与A/O反应器IV连接，出水管上部连接一根二级UASBIII内循环管18，二级UASBIII内循环泵17通过二级UASBIII内循环管18与二级UASBIII底部进水口相连；

A/O反应器IV包括缺氧段和好氧段，缺氧段设有A/O反应器IV机械搅拌装置24，好氧段与A/O反应器IV气泵25通过A/O反应器IV供气管26相连，A/O反应器IV设有A/O反应器IV出水管30，A/O反应器IV出水管30与二沉池V相连，好氧段通过污泥回流泵28和污泥回流管27与二沉池V的底部相连。

二沉池V上部设有二沉池V出水管33，该管一段通过SBR反应器VI进水泵35和SBR反应器VI进水管36与SBR反应器VI相连，在SBR反应器VI进水泵35前设有控制阀34，一段通过硝化液回流管32与硝化液回流格室2相连。

SBR反应器VI设有SBR反应器VI进水管36，SBR反应器VI出水管40，在SBR反应器VI进水管36上设有SBR反应器VI进水控制阀37；SBR反应器VI出水管设有SBR反应器VI排水阀39；SBR反应器VI设有SBR反应器VI机械搅拌装置38；在SBR反应器VI底部设有SBR反应器VI曝气头42，SBR反应器VI曝气头42与SBR反应器VI曝气管43相连，在SBR反应器VI曝气管43上设有SBR反应器VI气体流量计41，SBR反应器VI曝气管43进口处与SBR反应器VI气泵44相连。

本发明设计的两级UASB+A/O+SBR处理不同时期的城市生活垃圾渗滤液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)试验所用渗滤液从一体化水箱I由原水格室1通过一级UASB II进水泵6及一级UASB II原渗滤液进水管7进入到一级UASB II，与此同时，一部分A/O反应器IV出水经过二沉池V后通过硝化液回流管32被硝化液回流泵31泵入到一体化水箱1的硝化液回流格室2，回流的硝化液从硝化液回流格室2通过一级UASB II的硝化液进水泵8及一级UASB II硝化液进水管9进入到一级UASB II底部；同时，启动一级UASB II内循环泵11；其中当处理早期渗滤液时，进入到一级UASB II的原渗滤液与回流的硝化液体积比在1∶3～1∶4，当处理晚期渗滤液时，进入到一级UASB II的原渗滤液与回流的硝化液体积比在1∶1～1∶2；回流硝化液中的亚硝态氮与硝态氮在一级UASB II中作为电子供体，利用原水中的有机碳源，通过反硝化反应转化为N₂，完成氮的去除。并且，在一级UASB II中还通过厌氧产甲烷菌发生厌氧产甲烷反应，实现有机物的去除；

(2)一级UASB II出水进入到二级UASBIII中，同时启动二级UASBIII内循环泵17，当处理早期渗滤液时，在二级UASBIII中通过产甲烷反应去除残余有机物；当处理晚期渗滤液时，在二级UASBIII中继续进行反硝化反应去除残余NO_X ^--N(亚硝态氮与硝态氮)。

(3)二级UASBIII出水进入A/O反应器IV缺氧段，启动A/O反应器IV机械搅拌装置24，同时，二沉池V的污泥通过污泥回流泵28回流到A/O反应器IV缺氧段，回流比为50～100％，回流污泥中的NO_X ^--N在此进行反硝化。在A/O反应器IV好氧段，开启A/O反应器IV气泵25，通过A/O反应器IV气泵25，空气进入A/O反应器IV供气管26、和A/O反应器IV曝气头29，为A/O反应器IV中的微生物提供所需氧气。在A/O反应器IV好氧段，硝化细菌以NH₄ ⁺-N为电子供体，氧气为电子受体，通过短程硝化反应，将NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N，从而去除氨氮，其中NO₂ ^--N累积率在80～99％

(4)A/O反应器IV出水通过A/O反应器IV出水管30流入到二沉池V，在二沉池V进行泥水分离，分离结束后，开启污泥回流泵28，通过污泥回流管27回流到A/O反应器IV的缺氧段。二沉池V出水一部分回流到一体化水箱1的硝化液回流格室2，其中回流的硝化液即部分二沉池V的出水与原渗滤液体积比当处理早期渗滤液时为3∶1～4∶1，当处理晚期渗滤液时，此体积比为1∶1～2∶1。其余二沉池V出水通过SBR反应器VI进水管36进入到SBR反应器VI中进行深度处理。

(5)开启SBR反应器VI进水泵35，二沉池V出水被泵入到SBR反应器VI中。当处理早期渗滤液时，在A/O反应器IV的短程硝化很完全，A/O反应器IV出水的氨氮浓度小于10mg/L，因此，在SBR反应器VI中只需通过反硝化反应去除亚硝态氮与硝态氮即可。故在SBR反应器VI中投加碳源，为NO_X ^--N即亚硝态氮与硝态氮反硝化提供电子供体。同时，开启SBR反应器VI机械搅拌装置38，使得完全混合，反硝化充分，将NO_X ^--N完全转化为N₂，使得氮得到深度去除。由于反硝化反应产生碱度，在反硝化过程中，pH值逐渐升高，而氧化还原电位ORP逐渐降低，当反硝化结束时，pH值达到最大值并出现拐点，而氧化还原电位ORP逐渐降低出现平台。因此，当pH升到最高点不再变化时，则指示反硝化反应结束，此时关闭SBR反应器VI机械搅拌装置38，停止缺氧搅拌；当处理晚期渗滤液时，由于在A/O反应器IV中硝化不彻底，因此在SBR反应器VI中，首先开启SBR反应器VI气泵44，气体通过SBR反应器VI曝气管43，SBR反应器VI气体流量计41和SBR反应器VI曝气头42，去除残余氨氮。此时仍然为短程硝化。在硝化过程中，由于硝化反应产生H⁺，系统内pH值逐渐降低，硝化结束时降至最低，出现“氨谷”，而氧化还原电位ORP则出现突越。故当pH值降至最低点“氨谷”时，表明硝化反应结束。此时，停止曝气关闭SBR反应器VI气泵44，之后投加外碳源，开启SBR反应器VI机械搅拌装置38，进行反硝化。当pH值升至最高点不再变化时，表明反硝化反应结束。

(6)反硝化完成后，关闭SBR反应器VI机械搅拌装置38，之后，静止沉淀30～60分钟，进行泥水分离，开启SBR反应器VI排水阀39将上清液排出。其最终出水的氨氮浓度仅为3～10mg·L^-1，达到90～99％的氨氮去除率；最终出水的亚硝态氮与硝态氮浓度在3～5mg·L^-1左右，总氮浓度为20～40mg·L^-1。因此，此工艺实现了高氨氮的生化去除，不仅完全达到了国家2008年最新公布的生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)中对总氮浓度不超过40mg·L^-1的要求，同时还得到95～98％的总氮去除率。

技术原理

本发明两级UASB+A/O+SBR工艺处理垃圾渗滤液短程生物脱氮工艺的机理：

当处理早期渗滤液时，由于早期渗滤液的碳氮比很高，原水中含有丰富的碳源，故有机物首先作为反硝化碳源在一级UASB中被反硝化所利用，剩余有机物在二级UASB中通过产甲烷反应进一步降解，A/O工艺主要进行氨氮的硝化。从而充分利用了原水中有机碳源，不用外加碳源节省了运行费用。由于在一级UASB中反硝化可以产生部分碱度，因此为高氨氮在A/O反应器中硝化提供了充足的碱度，在A/O反应器中氨氮进行了充足的硝化，A/O反应器出水的氨氮浓度在10mg/l以下。因此在SBR反应器中只需去除硝化产生的亚硝态氮及硝态氮即可，从而使总氮降低到40mg/l以下达到深度脱氮的目的。同时亚硝态氮属于致癌物质，排放到环境中会对环境产生很大的危害，危及人类健康，通过SBR反应器进行反硝化不仅去除了亚硝态氮及硝态氮还使总氮降低到40mg/l以下，进一步提高了总氮的去除率，达到了深度脱氮的目的。

晚期垃圾渗滤液碳氮比很低，可生化性差。晚期渗滤液生物脱氮时反硝化的有机碳源不足，通常需补充部分碳源，而短程硝化反硝化可节省碳源的40％，所以实现晚期垃圾渗滤液处理的短程硝化将更有意义。同处理早期渗滤液一样，试验所用渗滤液从一体化水箱通过一级UASB渗滤液进水泵泵入到一级UASB，与此同时，一部分A/O工艺出水经过二沉池后也通过蠕动泵回流到一级UASB中作为电子供体(回流体积比2∶1)，其中的NO_X ^--N(亚硝态氮与硝态氮)利用原水中的有机碳源进行反硝化，但反硝化不完全。在二级UASB中继续反硝化。系统中能利用的有机物已经很少。同时，二沉池的污泥回流到A/O工艺缺氧段，回流污泥中的NO_X ^--N在此进行反硝化。

有机物首先作为反硝化碳源在一级UASB中被反硝化所利用。但是，由于晚期垃圾渗滤液的碳氮比很低，反硝化的有机碳源就不是很充足。特别是在经过两级UASB出水后，在A/O反应器的缺氧段反硝化时两级UASB出水中的有机物浓度作为碳源就不能满足反硝化的需要由于碳源不足导致反硝化不彻底，同时也不能补充硝化所消耗的碱度，致使由于碱度不足又造成硝化不彻底，亚硝酸盐累积率很低。在一级UASB中有亚硝态氮和硝态氮剩余，说明此时已达到了有机碳源利用的极限。

此时，A/O反应器出水流经二沉池之后进入SBR反应器。由于在A/O反应器中硝化不彻底，因此在SBR中，首先曝气去除残余氨氮。此时仍然为短程硝化。之后投加外碳源，开始缺氧搅拌，进行反硝化，反硝化结束后沉淀排水。反硝化与硝化过程是相辅相成的，充分的反硝化作用补充了碱度促进了硝化顺利地进行。

通常认为游离氨浓度FA对NOB抑制作用较大，0.1～1mg/L的FA就会对NOB抑制。相对于NOB，AOB承受FA的抑制能力更强，其抑制范围一般在10～150mg/L。在本发明中二沉池出水回流至一级UASB，不仅可以反硝化去除总氮，而且可以稀释进水的氨氮浓度，进而控制游离氨的浓度。从而在A/O反应器中从进水到出水呈梯度递减趋势，维持在70-2mg/L。在这样的游离氨浓度下在A/O反应器整个流程都对NOB产生抑制，实现了稳定高效的短程硝化。

在A/O反应器的好氧段，随着硝化反应地进行，pH值不断降低，当硝化结束时，pH曲线降低到最低值“氨谷”，硝化结束后pH持续升高。因此，pH的变化可以准确地指示硝化反应的进程。通过监测pH值，当“氨谷”出现时，可以减少曝气量，降低运行费用。

A/O反应器出水流经二沉池后进入到SBR反应器中进行深度处理。在SBR反应器中投加少量的外碳源作为反硝化的碳源进行反硝化，结束反硝化后沉淀排水即可。

在反硝化阶段氧化还原电位ORP逐渐下降直到出现平台同时pH值上升到最高点不再变化时反硝化反应结束。通过在线检测氧化还原电位ORP和pH值把握短程硝化反硝化的进程，用过程控制的方法实时调节搅拌时间，从而达到节能的目的。

本发明设计的的两级UASB+A/O+SBR处理不同时期的城市生活垃圾渗滤液的方法与现有技术相比，具有下列优点：

(1)通过A/O反应器出水流经二沉池后一部分回流到一级UASB反应器进行反硝化，充分利用原水充足的碳源，实现了高效的反硝化效率。从而充分利用了垃圾渗滤液含有高浓度的有机物特点，把垃圾渗滤液水质的缺点变为优点。

(2)通过A/O反应器出水流经二沉池后一部分回流到一级UASB反应器起到了一定的稀释作用，避免高氨氮浓度对微生物的毒害作用。

不为硝酸盐菌在亚硝酸盐积累条件下提供充足的溶解氧，使反应器内硝化产生的亚硝酸盐氮及时经缺氧搅拌还原为氮气，不为硝酸菌提供生长所需的底物，从根本上抑制硝酸菌的生长。因此，从根本上减小了短程硝化向传统全程硝化转化的可能性，使短程硝化类型更稳定、持久。

(3)在一级UASB中反硝化可以为在A/O反应器中的好氧段进行的高氨氮的硝化提供碱度。

(4)脱氮方法采用的是短程硝化生物脱氮工艺，因而它节省了好氧阶段供氧量25％左右；节约反硝化所需碳源40％左右；减少污泥生成量。特别是晚期渗滤液生物脱氮时反硝化的有机碳源不足，通常需补充部分碳源，而短程硝化反硝化可节省碳源的40％，所以实现晚期垃圾渗滤液处理的短程硝化将更有意义。

(5)通过对工艺各阶段的调整，特别是对早期和晚期渗滤液提出了不同方案的处理，解决了其他工艺只能处理单一水质，抗冲击负荷差的问题。本工艺不仅能处理早期垃圾渗滤液同时还能高效去除晚期垃圾渗滤液，克服了垃圾渗滤液水质变化大的缺点。

(6)该系统对总氮和氨氮都实现了高效的去除。出水总氮在40mg/L以下，氨氮在10mg/L左右，完全达到了2008年7月新排放标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求。

(7)后续的SBR工艺可以灵活运行，强化了系统的脱氮能力，提高了总氮去除率。

本发明可广泛应用于高氨氮废水或有机物、氮素含量变化较大的工业废水的处理，特别适用于垃圾填埋场处理各时期的垃圾渗滤液。

附图说明

图1是两级UASB+A/O+SBR工艺深度脱氮的装置示意图

I-一体化水箱，II-一级UASB，III-二级UASB，IV-A/O反应器，V-二沉池，VI-SBR反应器；

I-一体化水箱：1-原渗滤液格室，2-A/O硝化液回流水格室，3-硝化液回流水管控制阀，4-硝化液回流水控制阀，5-止回阀；

II-一级UASB：6-一级UASB II原渗滤液进水泵，7-一级UASB II原渗滤液进水管，8-一级UASB II硝化液进水泵、9-一级UASB II硝化液进水管，10-一级UASB II三相分离器、11-一级UASB II内循环泵，12-一级UASB II内循环水管、13-一级UASB II排气管、14-一级UASB II气体流量计、15-一级UASB II碱液瓶，16-一级UASB II出水管，

III-二级UASB：17-二级UASBIII内循环泵，18-二级UASBIII内循环水管、19-二级UASBIII出水管，20-二级UASBIII三相分离器，21-二级UASBIII排气管、22-二级UASBIII碱液瓶，23-二级UASBIII气体流量计

IV-A/O反应器：24-A/O反应器IV机械搅拌装置，25-A/O反应器IV气泵，26-A/O反应器IV供气管，27-污泥回流管，28-污泥回流泵，29-A/O反应器IV曝气头，30-A/O反应器IV出水管

V-二沉池：31-硝化液回流水泵，32-硝化液回流水管，33-二沉池V出水管，34-控制阀；

VI-SBR反应器：35-SBR反应器VI进水泵，36-SBR反应器VI进水管，37-SBR反应器VI进水控制阀，38-SBR反应器VI机械搅拌装置，39-SBR反应器VI排水阀，40-SBR反应器VI排水管，41-SBR反应器VI气体流量计，42-SBR反应器VI曝气头，43-SBR反应器VI供气管，44-SBR反应器VI气泵

具体实施方式

结合实例：实验用水取自北京六里屯垃圾填埋场，其水质如下：COD＝3000～5000mg·L-1，NH₄ ⁺-N＝1600～2400mg·L^-1，TP＝9～15mg·L^-1，TN＝1700～2700mg·L^-1，NO_x ^--N＝0.5～15mg·L^-1，pH＝7～8。COD、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等常规水质指标均采用国家标准方法。TON、TN、TOC、IC、TC等采用TN/TOC分析仪(Multi N/C3000，德国耶拿)。UASB1和UASB2的有效容积分别为4.25L、8.25L。A/O反应器材质为有机玻璃其有效容积为15L，平均分成10个格室，第1格室为缺氧区，其余为好氧区。SBR反应器为8L，每个周期处理3L水。

如图1所示，本发明处理垃圾渗滤液的具体步骤如下：

(1)试验所用渗滤液从一体化水箱I由原水格室1通过一级UASB II进水泵6及一级UASB II原渗滤液进水管7从一级UASB II底部进水孔进入到一级UASB II，与此同时，一部分A/O反应器IV出水经过二沉池V后通过硝化液回流管32被硝化液回流泵31泵入到一体化水箱1的硝化液回流格室2，回流的硝化液从硝化液回流格室2通过一级UASB II硝化液进水泵8及一级UASBII硝化液进水管9进入到一级UASB II底部；同时，启动一级UASB II内循环泵11；其中所用渗滤液为晚期渗滤液，因此进入到一级UASB II的原渗滤液与回流的硝化液体积比在1∶1～1∶2；回流硝化液中的亚硝态氮与硝态氮在一级UASB II中作为电子供体，利用原水中的有机碳源，通过短程反硝化反应转化为N₂，完成氮的去除。并且，在一级UASB II中还通过厌氧产甲烷菌发生厌氧产甲烷反应，实现有机物的去除；产生的气体经过一级UASB II三相分离器10的分离，通过一级UASB II排气管13进入到一级UASB II碱液瓶15，其中，产生的CO₂被碱液吸收，N₂和CH₄通过一级UASB II气体流量计14计量后排放。经过一级UASB II三相分离器10的分离，一级UASB II出水通过一级UASB II出水管16进入到二级UASBIII中。

(2)启动二级UASBIII内循环泵17，当处理早期渗滤液时，在二级UASBIII中通过产甲烷反应去除残余有机物；当处理晚期渗滤液时，在二级UASBIII中继续进行反硝化反应去除残余NO_X ^--N(亚硝态氮与硝态氮)。产生的气体经过二级UASBIII三相分离器20的分离，通过二级UASBIII排气管21进入到二级UASBIII碱液瓶22，其中，产生的CO₂被碱液吸收，N₂和CH₄通过二级UASBIII气体流量计23计量后排放。经过二级UASBIII三相分离器20的分离，二级UASBIII出水通过二级UASBIII出水管19进入到A/O反应器IV。

(3)二级UASBIII出水进入A/O反应器IV缺氧段，启动机A/O反应器IV械搅拌装置24，同时，二沉池V的污泥通过污泥回流泵28回流到A/O反应器IV缺氧段，回流比为50～100％，回流污泥中的NO_X ^--N在此进行反硝化。在A/O反应器IV好氧段，开启A/O反应器IV气泵25，通过A/O反应器IV气泵25，空气进入A/O反应器IV供气管26、和A/O反应器IV曝气头29，为A/O反应器IV中的微生物提供所需氧气。在A/O反应器IV好氧段，硝化细菌以NH₄ ⁺-N为电子供体，氧气为电子受体，通过短程硝化反应，将NH₄ ⁺-N氧化为NO₂ ^--N，从而去除氨氮。

(4)A/O反应器IV出水通过A/O反应器IV出水管30流入到二沉池V，在二沉池V进行泥水分离，分离结束后，开启污泥回流泵28，通过污泥回流管27回流到A/O反应器IV的缺氧段。二沉池V出水一部分回流到一体化水箱1的硝化液回流格室2，其中回流的硝化液即部分二沉池V的出水与原渗滤液体积比为1∶1～2∶1。其余二沉池V出水通过SBR反应器VI进水管36进入到SBR反应器VI中进行深度处理。

(5)开启SBR反应器VI进水泵35，二沉池V出水被泵入到SBR反应器VI中。由于处理的是晚期渗滤液，在A/O反应器IV中硝化不彻底，因此在SBR反应器VI中，首先开启SBR反应器VI气泵44，气体通过SBR反应器VI曝气管43，SBR反应器VI气体流量计41和SBR反应器VI曝气头42，通过短程硝化去除残余氨氮。在硝化过程中，由于硝化反应产生H⁺，系统内pH值逐渐降低，硝化结束时降至最低，出现“氨谷”，而氧化还原电位ORP则出现突越。故当pH值降至最低点“氨谷”时，表明硝化反应结束。此时，停止曝气，关闭SBR反应器VI气泵44，开启SBR反应器VI机械搅拌装置38，投加外碳源，为NO_X ^--N即亚硝态氮与硝态氮反硝化提供电子供体，进行反硝化。由于反硝化反应产生碱度，在反硝化过程中，pH值逐渐升高，而氧化还原电位ORP逐渐降低，当反硝化结束时，pH值达到最大值并出现拐点，而氧化还原电位ORP逐渐降低出现平台。因此，当pH升到最高点不再变化时，则指示反硝化反应结束，此时关闭SBR反应器VI机械搅拌装置38，停止缺氧搅拌；反硝化结束后，NO_X ^--N完全转化为N₂，氮得到了深度去除。

(6)反硝化完成后，关闭SBR反应器VI机械搅拌装置38，之后，静止沉淀30～60分钟，进行泥水分离，开启SBR反应器VI排水阀39将上清液排出。

连续实验结果表明：

原渗滤液TN＝1700～2700mg·L^-1，NH₄ ⁺-N＝1600～2400mg·L^-1时，经过两级UASB+A/O+SBR处理后，最终出水的氨氮浓度仅为3mg·L^-1，达到99％的氨氮去除率；最终出水的亚硝态氮与硝态氮浓度在3mg·L^-1左右，总氮浓度为26mg·L^-1。因此，此工艺实现了高氨氮的生化去除，不仅完全达到了国家2008年最新公布的生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)中对总氮浓度不超过40mg·L^-1的要求，同时还得到98％的总氮去除率。

Claims (1)

1.两级UASB+A/O+SBR工艺处理不同时期垃圾渗滤液深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.)渗滤液从一体化水箱(I)由原水格室(1)通过一级UASB(II)进水泵(6)及一级UASB(II)原渗滤液进水管(7)进入到一级UASB(II)，与此同时，一部分A/O反应器(IV)出水经过二沉池(V)后通过硝化液回流管(32)被硝化液回流泵(31)泵入到一体化水箱(1)的硝化液回流格室(2)，回流的硝化液从硝化液回流格室(2)通过一级UASB(II)的硝化液进水泵(8)及一级UASB(II)硝化液进水管(9)进入到一级UASB(II)底部；同时，启动一级UASB(II)内循环泵(11)；其中当处理早期渗滤液时，进入到一级UASB(II)的原渗滤液与回流的硝化液体积比在1∶3～1∶4，当处理晚期渗滤液时，进入到一级UASB(II)的原渗滤液与回流的硝化液体积比在1∶1～1∶2；回流硝化液中的亚硝态氮与硝态氮在一级UASB(II)中作为电子供体，利用原水中的有机碳源，通过反硝化反应转化为N₂，完成氮的去除；并且，在一级UASB(II)中还通过厌氧产甲烷菌发生厌氧产甲烷反应，实现有机物的去除；

2.)一级UASB(II)出水进入到二级UASB(III)中，同时启动二级UASB(III)内循环泵(17)，当处理早期渗滤液时，在二级UASB(III)中通过产甲烷反应去除残余有机物；当处理晚期渗滤液时，在二级UASB(III)中继续进行反硝化反应去除残余亚硝态氮与硝态氮；

3.)二级UASB(III)出水进入A/O反应器(IV)缺氧段，启动A/O反应器(IV)机械搅拌装置(24)，同时，二沉池(V)的污泥通过污泥回流泵(28)回流到A/O反应器(IV)缺氧段，回流体积50～100％，回流污泥中的亚硝态氮与硝态氮在此进行反硝化；在A/O反应器(IV)好氧段，开启A/O反应器(IV)气泵(25)，通过A/O反应器(IV)气泵(25)，空气进入A/O反应器(IV)供气管(26)、和A/O反应器(IV)曝气头(29)，为A/O反应器(IV)中的微生物提供所需氧气；

4.)A/O反应器(IV)出水通过A/O反应器(IV)出水管(30)流入到二沉池(V)，在二沉池(V)进行泥水分离，分离结束后，开启污泥回流泵(28)，通过污泥回流管(27)回流到A/O反应器(IV)的缺氧段；二沉池(V)出水一部分回流到一体化水箱(1)的硝化液回流格室(2)，其中回流的硝化液即部分二沉池(V)的出水与原渗滤液体积比当处理早期渗滤液时为3∶1～4∶1，当处理晚期渗滤液时，此体积比为1∶1～2∶1；其余二沉池(V)出水通过SBR反应器(VI)进水管(36)进入到SBR反应器(VI)中进行深度处理；

5.)开启SBR反应器(VI)进水泵(35)，二沉池(V)出水被泵入到SBR反应器(VI)中；当处理早期渗滤液时，在A/O反应器(VI)的短程硝化很完全，A/O反应器(IV)出水的氨氮浓度小于10mg/L，因此，在SBR反应器(VI)中只需通过反硝化反应去除亚硝态氮与硝态氮即可；故在SBR反应器(VI)中投加碳源，为NO_X ^--N即亚硝态氮与硝态氮反硝化提供电子供体；同时，开启SBR反应器(VI)机械搅拌装置(38)，使得完全混合，反硝化充分，将NO_X ^--N完全转化为N₂，使得氮得到深度去除；由于反硝化反应产生碱度，在反硝化过程中，pH值逐渐升高，而氧化还原电位ORP逐渐降低，当反硝化结束时，pH值达到最大值并出现拐点，而氧化还原电位ORP逐渐降低出现平台；因此，当pH升到最高点不再变化时，则指示反硝化反应结束，此时关闭SBR反应器(VI)机械搅拌装置(38)，停止缺氧搅拌；当处理晚期渗滤液时，由于在A/O反应器(IV)中硝化不彻底，因此在SBR反应器(VI)中，首先开启SBR反应器(VI)气泵(44)，气体通过SBR反应器(VI)曝气管(43)，SBR反应器(VI)气体流量计(41)和SBR反应器(VI)曝气头(42)，去除残余氨氮；此时仍然为短程硝化；在硝化过程中，由于硝化反应产生H⁺，系统内pH值逐渐降低，硝化结束时降至最低，出现“氨谷”，而氧化还原电位ORP则出现突越；故当pH值降至最低点“氨谷”时，表明硝化反应结束；此时，停止曝气关闭SBR反应器(VI)气泵(44)，之后投加外碳源，开启SBR反应器(VI)机械搅拌装置(38)，进行反硝化；当pH值升至最高点不再变化时，表明反硝化反应结束；

6.)反硝化完成后，关闭SBR反应器(VI)机械搅拌装置(38)，之后，静止沉淀30～60分钟，进行泥水分离，开启SBR反应器(VI)排水阀(39)将上清液排出。

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