短程硝化反硝化工艺处理低C_N垃圾渗滤液_李军

短程硝化反硝化工艺处理低CN垃圾渗滤液＊李军1彭锋1何建平2刘红2孟光辉2王磊1陈刚1杜文利3金永祥1(1.北京工业大学,北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京100022;2.北京市城市节水用水管理中心,北京100036;3.北京市六里屯卫生填埋场,北京100094)摘要针对本试验垃圾渗滤液的水质特点和传统生物脱氮工艺存在的问题,结合目前国内外在该方向的研究现状,提出短程硝化反硝化处理垃圾渗滤液的新工艺。通过控制曝气池内溶解氧浓度平均在2.0mgL,温度(30±2)℃,实现了稳定的亚硝氮积累和较高的氨氮去除率,亚硝化率和氨氮去除率分别维持在83%和85%左右。试验结果表明,该工艺与传统生物脱氮工艺相比,污泥负荷明显增加,耗氧量和反硝化所需碳源减少,反硝化效率和速率明显提高,从而总氮去除率也显著提高。关键词生物脱氮垃圾渗滤液低CN短程硝化反硝化＊国家基金(50678008),北京市基金(8052005),北京市节水办项目(KQ0403200394)0引言原生垃圾渗滤液经厌氧处理后,由于大部分易生物降解的有机物被降解掉,而有机氮化合物经氨化作用转化为氨氮,使得氨氮浓度升高而导致CN偏低,采用常规的生物脱氮工艺总氮去除率较低[1]。采用AO工艺处理垃圾渗滤液时,常常由于缺氧池内碳源不足,反硝化不完全,部分NO-3-N仅转化为NO-2-N而没有被进一步还原为N2,而这部分NO-2-N在好氧池内又被氧化为NO-3-N,无谓的增加了碳源和氧的消耗,使得水力停留时间加长,而总氮去除率并没有提高。如果能控制硝化阶段NO-2-N长久稳定地积累,并在缺氧池内脱除NO-2-N,则既可减少好氧池内氧的消耗量,又可减少缺氧池内反硝化所需碳源,从而提高反硝化速率和总氮去除率[2]。实现短程硝化的关键是使硝化过程终止于亚硝氮阶段,这不仅需要抑制亚硝氮的氧化,还要使氨氮氧化不受影响。影响亚硝氮积累的因素主要有温度、DO、pH、游离氨和污泥龄等。从实际可行性和经济合理性两方面考虑,本研究主要考察DO和温度对氨氮去除和亚硝氮积累的影响。1试验装置及试验条件1.1试验装置及工艺流程如图1,本试验模型由缺氧(A)-好氧(O)生物反应器和竖流式沉淀池组成,材质为有机玻璃。AO生物反应器分2个廊道,每个廊道长118cm、宽21cm,高72cm,有效水深51cm,有效容积116L。沿池长方向上每隔19.6cm设置一对竖直向插槽,并配以相应的隔板,可以将整个反应器沿池长方向分成若干个小格,在每个隔板上开一个直径为25mm的圆孔,安放时使相邻圆孔上下交错,有助于整个反应器内形成推流。图1试验流程示意图本工艺流程的特点:①采用前置反硝化,优先保证了碳源的利用,不但有利于反硝化,不会因过高的有机物浓度对后续自养硝化菌产生影响,而且由于反硝化产生碱度,硝化需要碱度,有利于硝化的顺利进行[3];②按短程硝化反硝化运行,此工艺可节省25%的耗氧量和40%的反硝化碳源[4],另外,Charles[5]等人在对反硝化过程的研究中发现:在亚硝化型脱氮过程中,反硝化碳源不再为硝酸盐还原菌优先利用,加速了反硝化速率;③改变传统的污泥和硝化液各自回流至缺氧段,采用污泥和硝化液一起回流至缺氧段,降低了运行费用,避免内循环硝化液中的DO对反硝化进程的影响。15环境工程2007年4月第25卷第2期DOI:10.13205/j.hjgc.2007.02.0041.2试验水质试验用水由上流式厌氧污泥床反应器出水和原生渗滤液按一定比例混合,试验用水水质如表1所示。表1试验用水水质mgL(pH除外)CODCrNH+4-NNO-2-N水温℃TNNO-3-N碱度pH2500～60001000～20000～55～201200～24000～59000～150007.5～8.42试验运行效果与分析讨论2.1硝化污泥的培养接种污泥取自北京市六里屯卫生填埋场渗滤液处理系统的好氧池内,培养阶段每天都接种污泥,采用逐步增大负荷的方法培养。在开始阶段,控制反应器内水温(30±2)℃,好氧池内DO平均3.5mgL[6],通过提高进水氨氮浓度和减小水力停留时间,经过24d的培养,氨氮的容积负荷从0.18kg(m3·d)逐步增大到1.58kg(m3·d),当氨氮的容积负荷达到1.58kg(m3·d)时,同时测定氨氮的去除率,此时氨氮的进水浓度1473mgL,而出水浓度58mgL,达到了96%的氨氮去除率,此时认为污泥已经培养成熟,污泥浓度达到4000mgL。由于硝化污泥培养阶段DO平均保持在3.5mgL,因此,出水中亚硝氮浓度很低,不超过10mgL。2.2DO对曝气池内氨氮去除率和亚硝化率的影响当硝化污泥培养成熟后,在保持温度为(30±2)℃,曝气池进水氨氮平均浓度450mgL(由于污泥和硝化液回流的稀释作用),进水CODCr