[发明专利]垃圾渗滤液生物脱氮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种垃圾处理装置，尤其是涉及一种基于缺氧/好氧生物脱氮技术的垃圾渗滤液生物脱氮装置。

背景技术

城市垃圾填埋场排出的渗滤液中含高浓度的氨氮，由于高浓度的氨氮对微生物具有抑制作用，严重影响渗滤液生化处理系统的正常运行，直接导致处理出水不达标，因此垃圾渗滤液的氨氮生物脱除技术已成为环保领域中的研究热点。

氨氮处理方法可以分为物化法和生化联合法。目前常用的氨氮物化控制技术主要包括空气吹脱法、磷酸铵镁沉淀法、选择性离子法和Fenton氧化法等。采用物化法去除垃圾渗滤液中的氨氮速度快，效果好，但是物化法往往需要消耗化学药剂，费用较高，同时还容易产生二次污染；与物化法相比，生化法可以去除废水中绝大多数有机物、氰化物、氨氮等污染物，具有污染物去除范围广、运行管理方便、运行费用低等优点。

生物脱氮过程可分为硝化反应(Nitrification)阶段和反硝化反应(De-nitrification)阶段。硝化反应是在有氧条件下将氨氮转化为硝酸态氮的过程，它包括两个反应步骤：(1)亚硝化反应，氨氮在亚硝酸菌作用下首先氧化为亚硝酸态氮；(2)硝化反应，亚硝酸态氮在硝酸菌作用下进一步氧化为硝酸态氮；其反应式如下：

NH₄⁺+1.5O₂→NO₂^-+2H⁺+H₂O

NO₂^-+1.5O₂→NO₃^-

反硝化反应是在缺氧(无分子态氧)条件下反硝化菌利用可生物降解的有机物作为碳源、能源和电子供体，以硝酸态氮或亚硝酸态氮为电子受体，将亚硝酸态氮和硝酸态氮进一步还原为氮气的过程；其反应式如下：

NO₃^-+3H⁺(电子供体)→1/2N₂+H₂O+OH^-

NO₂^-+6H⁺(电子供体)→1/2N₂+H₂O+OH^-

废水中含有的多种可生物降解性的有机物，如多糖类、有机酸类、醇类等物质均可作为反硝化反应的电子供体。此外，少量的硝酸态氮可通过微生物内源呼吸过程被反硝化为氮气和氨氮，其反应式如下：

由于硝化反应需要消耗大量的碱度，当污水中氨氮负荷过高时，碱度不足将导致装置中硝化污泥混合液的pH值降至6.5以下，偏离硝化菌生长代谢的适宜pH值，表现为硝化活性降低，硝化反应速率下降。此外，由于在缺氧条件下渗滤液中高浓度的有机物被酸化分解，将导致缺氧槽出水的pH值低下，再流入好氧硝化槽，使pH值降的更低。目前，补充碱度的方式主要是投加NaHCO₃或NaOH，这无疑增加了运行成本与管理的难度。

缺氧生物滤池具有结构简单、缺氧转化率高、运行费用低、管理方便等优点。常用的填料有无机类和有机类两种，其中无机类填料有砂石、陶粒等，而有机类主要采用玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯维尼伦等制造的不同规则形状的滤料。海产废弃贝壳中含有丰富的CaCO₃，它可以代替NaHCO₃或NaOH为硝化提供碱度。在贝壳的溶出实验中发现，贝壳中含有丰富的CaCO₃可在弱酸性条件下逐渐溶出，通过结合水中的H⁺而游离出OH^-；如将海产废弃贝壳作为缺氧生物滤池的填料，既克服了出水的pH值低下问题，又实现了废弃贝壳的处置。

好氧膜生物反应器(Membrance bioreactor，简称MBR)是直接将膜组件安装在曝气池内，可使污染物的生物转化和活性污泥与处理水的分离两个过程同时进行的反应装置。它既克服了传统活性污泥法本身的一些不可避免的弊病，同时又具有占地少、处理率高、运行管理方便、混合液浓度高、泥龄长、剩余污泥少、出水无悬浮固体与病菌等优点。

2004年任鹤云等(任鹤云，李月中等.MBR法处理垃圾渗滤液工程实例[J].给水排水，2004，30(10)：36-38)报道了有关MBR法处理垃圾渗滤液工程实例。