公布日：2023.12.08
申請日：2023.09.25
分類號：C02F3/30(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發明涉及廢水處理領域，公開了一種垃圾中轉站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：將廢水通入厭氧池內，進行反硝化作用；將厭氧池出水通入缺氧池內，進行短程反硝化和厭氧氨氧化；將缺氧池出水通入好氧池內，利用分別負載于生物填料外層和內層的好氧和厭氧氨氧化菌進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，剩余通入膜生物反應器內，進行泥水分離，并在曝氣下利用異養菌降解有機物，同時進行氨到硝酸鹽的轉化；將膜生物反應器內的泥水混合物部分回流到厭氧池內。本發明的深度脫氮方法能夠實現多條脫氮途徑之間較好的配合，避免單一脫氮途徑的缺陷，對碳源依賴性較小，且曝氣量和污泥產量較小，對脫氮條件的要求較低。
權利要求書
1.一種垃圾中轉站滲濾液深度脫氮方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將廢水通入厭氧池內，利用反硝化菌將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽和氮氣；（2）將厭氧池出水通入到缺氧池內，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉化為氮氣；（3）將缺氧池出水通入到好氧池內，利用生物填料外層負載的好氧氨氧化菌將氨轉化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內層負載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉化為氮氣；（4）將好氧池出水通入到膜生物反應器內，進行泥水分離，并在曝氣下利用異養菌將有機物轉化成水和二氧化碳，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；（6）將膜生物反應器內的泥水混合物部分回流到厭氧池內。
2.如權利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：生物填料外層還負載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽；生物填料的內層還負載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽和氮氣。
3.如權利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（3）中：所述好氧池內的生物填料內層負載有單胺氧化酶，外層不負載有單胺氧化酶。
4.如權利要求3所述的深度脫氮方法，其特征在于，所述好氧池內的生物填料中，負載有單胺氧化酶的內層直徑為生物填料直徑的30~50%。
5.如權利要求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行蛇形走線，中央固定在中心繩束內，形成多個以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級纖維束環，獲得辮帶式的初編填料；（B）對初編填料進行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；（C）將單胺氧化酶通過戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復合初編填料；（D）按照步驟（A）中的方法，在單胺氧化酶復合初編填料上，用纖維束制成多個以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級纖維束環，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
6.如權利要求1所述的深度脫氮方法，其特征在于，步驟（1）中：在將廢水通入厭氧池前，先攪拌均勻。
7.如權利要求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：所述膜生物反應器內的泥水混合物的回流比為50~150%。
9.如權利要求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器內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、缺氧池和好氧池內的水力停留時間分別為2~4h、5~7h和8~14h。
發明內容
為了解決現有的硝化反硝化脫氮方法需要外加碳源，且曝氣量和污泥產量大，成本高，而現有的基于厭氧氨氧化的脫氮方法對脫氮條件的要求嚴格的技術問題，本發明提供了一種垃圾中轉站滲濾液深度脫氮方法。該深度脫氮方法能夠實現多條脫氮途徑之間較好的配合，對碳源的依賴性較小，在進行垃圾中轉站滲濾液的脫氮時無需外加碳源，且曝氣量和污泥產量較小，對脫氮條件的要求較低。
本發明的具體技術方案為：一種垃圾中轉站滲濾液深度脫氮方法，包括以下步驟：(1)將廢水通入厭氧池內，利用反硝化菌將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽和氮氣；(2)將厭氧池出水通入到缺氧池內，利用短程反硝化菌將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽，并利用厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉化為氮氣；(3)將缺氧池出水通入到好氧池內，利用生物填料外層負載的好氧氨氧化菌將氨轉化為亞硝酸鹽，并利用生物填料內層負載的厭氧氨氧化菌將亞硝酸鹽和氨轉化為氮氣；(4)將好氧池出水通入到膜生物反應器內，進行泥水分離，并在曝氣下利用異養菌將有機物轉化成水和二氧化碳，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；(6)將膜生物反應器內的泥水混合物部分回流到厭氧池內。
采用本發明的方法，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量較小的情況下，即可使可生化有機物含量有限的垃圾中轉站滲濾液實現較大程度的脫氮，并且，脫氮效果受到脫氮條件的限制相對較小，因而對脫氮條件的要求較低。
作為優選，步驟(3)中：生物填料外層還負載有亞硝酸鹽氧化菌，用于將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽；生物填料的內層還負載有反硝化菌，用于將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽和氮氣。
利用好氧池內生物填料外層的亞硝酸鹽氧化菌和內層的反硝化菌，能夠與整個深度脫氮流程中的其他微生物配合，進一步提高廢水脫氮效果。
作為優選，步驟(1)～(3)中：所述厭氧池、缺氧池和好氧池內，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數纖維束環構成，能夠解決懸浮污泥易于發生污泥膨脹和隨水流流失的問題，同時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。
作為優選，步驟(3)中：所述好氧池內的生物填料內層負載有單胺氧化酶，外層不負載有單胺氧化酶。
在好氧池內的生物填料中，外層的好氧氨氧化菌所產生的亞硝酸鹽能夠快速傳遞給內層的厭氧氨氧化菌，同時，內層的厭氧氨氧化菌有助于減輕亞硝酸鹽的積累對好氧氨氧化菌造成的毒性，通過這種方式，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，雖然外層的好氧氨氧化菌會消耗氧氣，減少進入內層的氧氣量，但厭氧氨氧化菌的生長和厭氧氨氧化作用要求嚴格厭氧(有研究表明，僅當1μmol/L氧氣存在時，厭氧氨氧化菌的活性就會被抑制)。為此，本發明在生物填料的內層負載了單胺氧化酶，能夠催化廢水中的有機胺在氧氣作用下轉化為氨，因而能夠在降低廢水中有機胺含量并為內層厭氧氨氧化菌提供氨的同時，消耗氧氣，進一步減少氧氣進入生物填料內層以及減少內層中的氧氣，從而確保內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化成氮氣，并減輕亞硝酸鹽的積累對外層好氧氨氧化菌造成的毒性，進而提高廢水脫氮效果。
作為優選，所述好氧池內的生物填料中，負載有單胺氧化酶的內層直徑為生物填料直徑的30～50％。
作為優選，所述好氧池內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行蛇形走線，中央固定在中心繩束內，形成多個以中心繩束為軸心呈放射狀分布的一級纖維束環，獲得辮帶式的初編填料；(B)對初編填料進行硝化引入硝基后，將引入的硝基還原成氨基，獲得氨基化初編填料；(C)將單胺氧化酶通過戊二醛連接到氨基化初編填料上，獲得單胺氧化酶復合初編填料；(D)按照步驟(A)中的方法，在單胺氧化酶復合初編填料上，用纖維束制成多個以所述中心繩束為軸心呈放射狀分布的二級纖維束環，獲得直徑大于初編填料的生物填料。
上述過程在常規辮帶式生物填料的編制方法基礎上，將其制成直徑較小的一級纖維束環和直徑較大的二級纖維束環的復合結構，使一級纖維束環位于內層，二級纖維束環位于外層，并在制成一級纖維束環后負載單胺氧化酶，實現了“內層負載有單胺氧化酶，外層不負載有單胺氧化酶”的生物填料的制備，能夠利用一級纖維束環上負載的單胺氧化酶有效降低內層中的氧含量，提高內層厭氧胺氧化酶的活性。
作為優選，步驟(A)和(D)中：所述初編填料和生物填料的線質量之比為1:3～6。
作為優選，步驟(B)的具體過程包括以下步驟：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30～40min，取出并洗滌，獲得氨基化初編填料。
進一步地，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量比為1:30～50:80～120。
進一步地，步驟(B)中：所述浸泡的時間為20～40min。
作為優選，步驟(C)的具體過程包括以下步驟：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10～12h，取出并洗滌，獲得單胺氧化酶復合初編填料。
進一步地，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量比為1:80～120:80～120。
作為優選，步驟(1)中：在將廢水通入厭氧池前，先攪拌均勻。
作為優選，步驟(5)中：所述好氧池末端的泥水混合物的回流比為100～500％。
作為優選，步驟(6)中：所述膜生物反應器內的泥水混合物的回流比為50～150％。
作為優選，步驟(1)～(4)中：所述厭氧池內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器內廢水的溶解氧含量分別為0.1～0.6、0.5～2.0和1～3mg/L。
作為優選，步驟(1)～(3)中，所述厭氧池、缺氧池和好氧池內的水力停留時間分別為2～4h、5～7h和8～14h。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：(1)本發明的深度脫氮方法能夠實現多條脫氮途徑(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量較少的情況下，即可使可生化有機物含量有限的垃圾中轉站滲濾液實現較大程度的脫氮，且對脫氮條件的要求較低；(2)本發明在厭氧池、缺氧池和好氧池內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，減少成膜時間。
(3)本發明在好氧池內，采用內層負載單胺氧化酶、外層不負載單胺氧化酶的生物填料，能夠在降低廢水中有機胺含量并為內層厭氧氨氧化菌提供氨的同時，降低內層中的氧含量，進而提高廢水脫氮效果。
（發明人：高杰;蘇德欣;孟家興;肖艷）
