公布日：2023.12.08
申請(qǐng)日：2023.09.25
分類號(hào)：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，進(jìn)行反硝化作用；將厭氧池出水通入缺氧池內(nèi)，進(jìn)行短程反硝化和厭氧氨氧化；將缺氧池出水通入好氧池內(nèi)，利用分別負(fù)載于生物填料外層和內(nèi)層的好氧和厭氧氨氧化菌進(jìn)行好氧和厭氧氨氧化；將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)，剩余通入膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌降解有機(jī)物，同時(shí)進(jìn)行氨到硝酸鹽的轉(zhuǎn)化；將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。本發(fā)明的深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑之間較好的配合，避免單一脫氮途徑的缺陷，對(duì)碳源依賴性較小，且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小，對(duì)脫氮條件的要求較低。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，利用反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)猓唬?/span>2）將厭氧池出水通入到缺氧池內(nèi)，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓唬?/span>3）將缺氧池出水通入到好氧池內(nèi)，利用生物填料外層負(fù)載的好氧氨氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內(nèi)層負(fù)載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓唬?/span>4）將好氧池出水通入到膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，利用好氧氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；（5）將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)；（6）將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：生物填料外層還負(fù)載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；生物填料的內(nèi)層還負(fù)載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)狻?/span>
3.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：所述好氧池內(nèi)的生物填料內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶。
4.如權(quán)利要求3所述的深度脫氮方法，其特征在于，所述好氧池內(nèi)的生物填料中，負(fù)載有單胺氧化酶的內(nèi)層直徑為生物填料直徑的30~50%。
5.如權(quán)利要求3或4所述的深度脫氮方法，其特征在于，所述好氧池內(nèi)的生物填料的制備方法包括以下步驟：（A）將含有滌綸成分的纖維束進(jìn)行蛇形走線，中央固定在中心繩束內(nèi)，形成多個(gè)以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級(jí)纖維束環(huán)，獲得辮帶式的初編填料；（B）對(duì)初編填料進(jìn)行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；（C）將單胺氧化酶通過(guò)戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料；（D）按照步驟（A）中的方法，在單胺氧化酶復(fù)合初編填料上，用纖維束制成多個(gè)以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級(jí)纖維束環(huán)，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
6.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）中：在將廢水通入?yún)捬醭厍埃葦嚢杈鶆颉?/span>
7.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（5）中：所述好氧池末端的泥水混合物的回流比為100~500%。
8.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（6）中：所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物的回流比為50~150%。
9.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）~（4）中：所述厭氧池內(nèi)廢水的溶解氧含量不高于0.2mg/L，缺氧池、好氧池和膜生物反應(yīng)器內(nèi)廢水的溶解氧含量分別為0.1~0.6、0.5~2.0和1~3mg/L。
10.如權(quán)利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）~（3）中，所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)的水力停留時(shí)間分別為2~4h、5~7h和8~14h。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的硝化反硝化脫氮方法需要外加碳源，且曝氣量和污泥產(chǎn)量大，成本高，而現(xiàn)有的基于厭氧氨氧化的脫氮方法對(duì)脫氮條件的要求嚴(yán)格的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法。該深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑之間較好的配合，對(duì)碳源的依賴性較小，在進(jìn)行垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液的脫氮時(shí)無(wú)需外加碳源，且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小，對(duì)脫氮條件的要求較低。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：(1)將廢水通入?yún)捬醭貎?nèi)，利用反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)猓?/span>(2)將厭氧池出水通入到缺氧池內(nèi)，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?/span>(3)將缺氧池出水通入到好氧池內(nèi)，利用生物填料外層負(fù)載的好氧氨氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內(nèi)層負(fù)載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓?/span>(4)將好氧池出水通入到膜生物反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行泥水分離，并在曝氣下利用異養(yǎng)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，利用好氧氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌將氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；(5)將好氧池末端的泥水混合物部分回流到缺氧池內(nèi)；(6)將膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物部分回流到厭氧池內(nèi)。
采用本發(fā)明的方法，能夠充分利用好氧和厭氧氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌、反硝化菌等不同微生物的生化作用，使硝化-反硝化、短程硝化-厭氧氨氧化、短程反硝化-厭氧氨氧化之間較好地配合，避免了單一脫氮途徑的缺陷，在不外加碳源且曝氣量和污泥產(chǎn)量較小的情況下，即可使可生化有機(jī)物含量有限的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液實(shí)現(xiàn)較大程度的脫氮，并且，脫氮效果受到脫氮條件的限制相對(duì)較小，因而對(duì)脫氮條件的要求較低。
作為優(yōu)選，步驟(3)中：生物填料外層還負(fù)載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽；生物填料的內(nèi)層還負(fù)載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和氮?dú)狻?/span>
利用好氧池內(nèi)生物填料外層的亞硝酸鹽氧化菌和內(nèi)層的反硝化菌，能夠與整個(gè)深度脫氮流程中的其他微生物配合，進(jìn)一步提高廢水脫氮效果。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(3)中：所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)，均采用辮帶式生物填料作為微生物載體。
辮帶式生物填料(生物繩)由中心繩束和以中心繩束為軸心向四周放射狀分布的無(wú)數(shù)纖維束環(huán)構(gòu)成，能夠解決懸浮污泥易于發(fā)生污泥膨脹和隨水流流失的問(wèn)題，同時(shí)還具有較大的比表面積，有利于功能菌附著在其上形成生物膜，且有利于生物膜與廢水接觸并傳質(zhì)。
作為優(yōu)選，步驟(3)中：所述好氧池內(nèi)的生物填料內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶。
在好氧池內(nèi)的生物填料中，外層的好氧氨氧化菌所產(chǎn)生的亞硝酸鹽能夠快速傳遞給內(nèi)層的厭氧氨氧化菌，同時(shí)，內(nèi)層的厭氧氨氧化菌有助于減輕亞硝酸鹽的積累對(duì)好氧氨氧化菌造成的毒性，通過(guò)這種方式，將好氧和厭氧氨氧化菌集成在同一生物填料中，有利于提高脫氮效果。
不過(guò)，雖然外層的好氧氨氧化菌會(huì)消耗氧氣，減少進(jìn)入內(nèi)層的氧氣量，但厭氧氨氧化菌的生長(zhǎng)和厭氧氨氧化作用要求嚴(yán)格厭氧(有研究表明，僅當(dāng)1μmol/L氧氣存在時(shí)，厭氧氨氧化菌的活性就會(huì)被抑制)。為此，本發(fā)明在生物填料的內(nèi)層負(fù)載了單胺氧化酶，能夠催化廢水中的有機(jī)胺在氧氣作用下轉(zhuǎn)化為氨，因而能夠在降低廢水中有機(jī)胺含量并為內(nèi)層厭氧氨氧化菌提供氨的同時(shí)，消耗氧氣，進(jìn)一步減少氧氣進(jìn)入生物填料內(nèi)層以及減少內(nèi)層中的氧氣，從而確保內(nèi)層中的厭氧氨氧化菌具有較高的活性，能夠較好地將亞硝酸鹽和氨轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓p輕亞硝酸鹽的積累對(duì)外層好氧氨氧化菌造成的毒性，進(jìn)而提高廢水脫氮效果。
作為優(yōu)選，所述好氧池內(nèi)的生物填料中，負(fù)載有單胺氧化酶的內(nèi)層直徑為生物填料直徑的30～50％。
作為優(yōu)選，所述好氧池內(nèi)的生物填料的制備方法包括以下步驟：(A)將含有滌綸成分的纖維束進(jìn)行蛇形走線，中央固定在中心繩束內(nèi)，形成多個(gè)以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級(jí)纖維束環(huán)，獲得辮帶式的初編填料；(B)對(duì)初編填料進(jìn)行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；(C)將單胺氧化酶通過(guò)戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料；(D)按照步驟(A)中的方法，在單胺氧化酶復(fù)合初編填料上，用纖維束制成多個(gè)以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級(jí)纖維束環(huán)，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
上述過(guò)程在常規(guī)辮帶式生物填料的編制方法基礎(chǔ)上，將其制成直徑較小的一級(jí)纖維束環(huán)和直徑較大的二級(jí)纖維束環(huán)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，使一級(jí)纖維束環(huán)位于內(nèi)層，二級(jí)纖維束環(huán)位于外層，并在制成一級(jí)纖維束環(huán)后負(fù)載單胺氧化酶，實(shí)現(xiàn)了“內(nèi)層負(fù)載有單胺氧化酶，外層不負(fù)載有單胺氧化酶”的生物填料的制備，能夠利用一級(jí)纖維束環(huán)上負(fù)載的單胺氧化酶有效降低內(nèi)層中的氧含量，提高內(nèi)層厭氧胺氧化酶的活性。
作為優(yōu)選，步驟(A)和(D)中：所述初編填料和生物填料的線質(zhì)量之比為1:3～6。
作為優(yōu)選，步驟(B)的具體過(guò)程包括以下步驟：將初編填料在硝酸溶液中浸泡后取出，在60～80℃下反應(yīng)20～30min，洗滌后浸入含硫化鈉和碳酸鈉的還原劑溶液中，在90～95℃下反應(yīng)30～40min，取出并洗滌，獲得氨基化初編填料。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述硝酸溶液的濃度為1.0～2.5wt％；所述還原劑溶液中，硫化鈉和碳酸鈉的濃度分別為1.5～3.5wt％和1～4wt％。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述初編填料、硝酸溶液和還原劑溶液的質(zhì)量比為1:30～50:80～120。
進(jìn)一步地，步驟(B)中：所述浸泡的時(shí)間為20～40min。
作為優(yōu)選，步驟(C)的具體過(guò)程包括以下步驟：將氨基化初編填料浸入戊二醛溶液中，浸泡1～2h后取出并洗滌，再浸入單胺氧化酶溶液中，在3～10℃下反應(yīng)10～12h，取出并洗滌，獲得單胺氧化酶復(fù)合初編填料。
進(jìn)一步地，步驟(C)中：所述戊二醛溶液的濃度為5～10wt％；所述單胺氧化酶溶液的濃度為1～3wt％。
進(jìn)一步地，步驟(B)和(C)中：所述初編填料、戊二醛溶液和單胺氧化酶溶液的質(zhì)量比為1:80～120:80～120。
作為優(yōu)選，步驟(1)中：在將廢水通入?yún)捬醭厍埃葦嚢杈鶆颉?/span>
作為優(yōu)選，步驟(5)中：所述好氧池末端的泥水混合物的回流比為100～500％。
作為優(yōu)選，步驟(6)中：所述膜生物反應(yīng)器內(nèi)的泥水混合物的回流比為50～150％。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(4)中：所述厭氧池內(nèi)廢水的溶解氧含量不高于0.2mg/L，缺氧池、好氧池和膜生物反應(yīng)器內(nèi)廢水的溶解氧含量分別為0.1～0.6、0.5～2.0和1～3mg/L。
作為優(yōu)選，步驟(1)～(3)中，所述厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)的水力停留時(shí)間分別為2～4h、5～7h和8～14h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明的深度脫氮方法能夠?qū)崿F(xiàn)多條脫氮途徑(包括硝化-反硝化、短程硝化-厭氧氨氧化、短程反硝化-厭氧氨氧化等)之間較好的配合，避免單一脫氮途徑的缺陷，在不外加碳源且曝氣和污泥產(chǎn)量較少的情況下，即可使可生化有機(jī)物含量有限的垃圾中轉(zhuǎn)站滲濾液實(shí)現(xiàn)較大程度的脫氮，且對(duì)脫氮條件的要求較低；(2)本發(fā)明在厭氧池、缺氧池和好氧池內(nèi)采用辮帶式生物填料作為微生物載體，與懸浮污泥工藝相比，功能菌能夠附著在辮帶式生物填料上形成生物膜，不易發(fā)生污泥膨脹，也不易隨水流流失，并且，辮帶式生物填料具有較大的比表面積和孔隙率，可以為微生物提供更多附著點(diǎn)，減少成膜時(shí)間。
(3)本發(fā)明在好氧池內(nèi)，采用內(nèi)層負(fù)載單胺氧化酶、外層不負(fù)載單胺氧化酶的生物填料，能夠在降低廢水中有機(jī)胺含量并為內(nèi)層厭氧氨氧化菌提供氨的同時(shí)，降低內(nèi)層中的氧含量，進(jìn)而提高廢水脫氮效果。
（發(fā)明人：高杰;蘇德欣;孟家興;肖艷）
