[实用新型]游离氨抑制结合pH值快速实现短程生物脱氮的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高氨氮废水快速实现短程生物脱氮的装置，属于污水生物脱氮技术领域。 

背景技术

城市垃圾渗滤液是生活垃圾在堆放和填埋过程中由于消解和雨水的淋溶、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡而产生的污水，其主要水质特征如下：(1)氨氮含量较高。由于垃圾中含有大量的含氮物质，所以其产生的渗滤液氨氮含量很高。渗滤液中的氮主要以氨氮的形式存在，新鲜渗滤液中氨氮的含量大约占总氮的85％～90％。垃圾渗滤液属高浓度氨氮废水，氨氮浓度可达2500mg/L以上。(2)低C/N比。垃圾渗滤液是各种不同填埋年限的渗滤液形成的混合污水，经过了较长时间的微生物作用，废水中相当部分易生物降解有机物己被去除，从而使可生物降解有机物的含量显明降低。较低的C/N比不但对生物处理过程有较强的抑制作用，而且有机碳源的缺乏使得反硝化反应难以有效的进行。 

废水生物脱氮，一般由硝化和反硝化两个过程完成，而硝化过程可分为两个阶段，分别是由氨氧化菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(Nitrite oxidizing bacteria,NOB)两类细菌独立催化完成。第一阶段：在AOB的作用下，将氨氮化为亚硝态氮。第二阶段，在NOB的作用下，将亚硝态氮氧化为硝态氮。由于硝化反应是由两类细菌独立催化完成的两类不同反应，可以分开，故将硝化反应控制在亚硝态氮阶段，随后以亚硝态氮为电子受体，以有机物为电子供体，直接进行反硝化反应。与完全硝化和反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下优点：(1)由于AOB的时代周期比NOB短，所以污泥龄短；(2)硝化和反硝化速率加快，缩短了硝化和反硝化反应时间；(3)硝化过程节省约25％的供氧量，反硝化过程节省约40％的外加碳源，节省运行费用；(4)硝化反应器容积可减少8％，反硝化反应器容积可减少33％，节省基建投资；(5)硝化过程污泥产量24％～33％，反硝化过程污泥产量减少50％，减少污泥处理费用。 

实现短程硝化的难点在于如何将硝化反应及时、准确的控制在亚硝化阶段，避免亚硝态氮向硝态氮的继续转化，从而获得持久、稳定较高浓度的亚硝态氮积累。实现硝化过程亚硝态氮积累的途径很多，主要包括控制低溶解氧(DO)(<0.5mg/L)；高温(>25℃)和较高游离氨(FA)抑制。这些途径均利用AOB和NOB两类细菌的生理特性差异，人为控制有利于AOB增殖的环境，从而选择性抑制NOB的增殖或活性，实现系统中硝化菌群的优化，进而稳定实现短程硝化。 

垃圾渗滤液内较高氨氮所形成的FA是实现短程硝化的一个重要因素，通常认为高氨氮对生物处理系统中的微生物会产生有害的抑制作用，在生物处理之前都采取物化等预处理工艺将氨氮降低到一定范围之内，这恰恰忽略和破坏了渗滤液本身实现短程硝化的固有水质条件。因此，通过FA抑制实现渗滤液短程硝化，既利用了废水，又实现了节能，可谓“一举两得”。 

实用新型内容

为解决垃圾渗滤液短短程生物脱氮的快速实现及稳定维持的瓶颈难题，本实用新型基于长期的探索研究，提出了FA抑制结合pH值快速实现程硝化的装置，利用此装置实现交替好氧/缺氧反应器工艺内快速的亚硝态氮积累，并优化工艺运行，最后通过试验进行验证。 

本实用新型的目的是基于以下原理实现的：(1)垃圾渗滤液内所形成的FA对AOB和NOB的活性均具有抑制作用，但相对于NOB，AOB具有更强的耐FA抑制能力；(2)由于FA是氨氮浓度、温度和pH值三者的函数，与三个参数正相关，因此在硝化反应过程中，随着反应不断进行，氨氮浓度和pH值不断降低，导致系统内FA浓度不断降低。当硝化反应完成时，极低的氨氮浓度和pH值使FA处于非常低的条件，因此失去了对NOB活性的抑制。此外，如果不能准确控制氨氧化终点，过曝气会导致系统长期在低FA条件下运行，FA逐渐失去对NOB活性的抑制作用，难以形成稳定的亚硝态氮氮积累；(3)短程硝化结束时，pH曲线上共出现“氨谷”特征点，可指示硝化完成。这不仅避免了过曝气导致的FA对NOB活性抑制的失去，还可以避免曝气导致工艺运行费用的增加。