基于短程硝化工艺的垃圾渗滤液脱氮处理研究进展

垃圾填埋时间达5 a以上便产生“中老龄”垃圾渗滤液,由于这类废水氨氮浓度较高,无机离子含量高,C/N较低,是目前普遍认为的难降解废水。总结了该类垃圾渗滤液的水质特点,介绍了短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化新型生物脱氮工艺的原理与优势,可以在提高脱氮效率的同时可显著降低运行成本。此外,对新型生物脱氮技术应用于垃圾渗滤液脱氮处理的国内外现状进行了总结,目前,国内将其应用于中晚期渗滤液处理方面的研究还很少,但具有很大的潜力,因此,对处理效果、最佳运行条件和反应机理等方面都有待深入研究。     

晚期垃圾渗滤液短程硝化氮平衡的研究

为了更有效地控制晚期垃圾渗滤液短程硝化反应过程,需了解反应器内氮素转化规律。通过氮平衡实验,对亚硝酸型硝化反应器反应前后氮素构成进行分析,了解反应器内氮素转化规律。结果表明:进入反应柱的凯氏氮(包括氨氮和有机氮)转化成亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、用于合成细胞进入污泥的凯氏氮、未转化的凯氏氮、出现的误差及微量氨吹脱的影响所占的百分比分别为1.96%、0.83%、1.29%、92.1%、3.82%。同时得出该晚期垃圾渗滤液中氨氮占凯氏氮比例约为0.898,有机氮可转化成氨氮的比例为89.6%。     

短程硝化反硝化工艺处理低C/N垃圾渗滤液

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2.0 mg/L,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。     

高氮城市生活垃圾渗滤液短程生物脱氮

采用"两级UASB-缺氧-好氧系统"处理高COD与高NH4 -N的城市生活垃圾渗滤液.180天的试验结果表明:UASB1(一级UASB)与UASB2(二级UASB)最大COD去除速率分别为12.5、8.5 kg·m-3·d-1,UASB1的NOx--N的最大去除速率为3.0 kg·m-3·d-1.系统COD去除率为80%～92%,出水COD为800～1500 mg·L-1.原渗滤液的NH 4-N为1100～2000 mg·L-1,A/O工艺的最大NH4 -N去除速率为0.68kg·m-3·d-1;在17～30℃,通过NO-2-N累积率为90%～99%的短程硝化,NH4 -N的去除率在99%左右,出水NH4 -N小于15 mg·L-1.回流处理水和二沉池回流污泥中的NOx--N分别在UASB1和A/O工艺的缺氧段实现完全反硝化,使系统无机氮TIN去除率达80%～92%.同时高效的反硝化为硝化提供了充足的碱度,使A/O工艺pH大于8.5,维持较高的游离氨浓度,结果表明,高游离氨(FA)是导致短程硝化的主要因素.以pH作为控制参数调控A/O工艺的曝气时间,可以有效的抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的增长,实现种群优化和稳定的短程硝化.     

反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能

本研究在一体式分区反应器中接种成熟的厌氧氨氧化污泥和亚硝化污泥,通过与反硝化反应器串联,研究了前置反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能.结果表明,未串联反硝化之前,短程硝化-厌氧氨氧化反应器在进水氨氮浓度为600 mg·L~(-1),COD浓度483 mg·L~(-1)时,总氮去除速率(NRR)可达1.88 kg·(m3·d)-1,总氮去除率(NRE)可达90.3%;而在进水COD浓度483 mg·L~(-1),即C/N0.8时,短程硝化-厌氧氨氧化反应器的NRR下降至1.50 kg·(m3·d)-1.通过前置反硝化反应器可以迅速缓解有机物对厌氧氨氧化的不利影响;反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联反应器在进水NH+4-N浓度为1 100 mg·L~(-1),COD浓度1 150 mg·L~(-1)时,仍可稳定高效运行,整体NRR可达1.37kg·(m3·d)-1,厌氧区NRRana高达15.6 kg·(m3·d)-1,平均NRE可达98.6%,在仅利用原水中有机碳源的情况下实现了垃圾渗滤液的高效深度脱氮.此工艺晚期处理垃圾渗滤液可去除大部分易生物降解有机物.     

pH对高氨氮渗滤液短程生物脱氮反硝化过程动力学的影响

为考察实际高氨氮垃圾渗滤液短程生物脱氮过程pH对以NO2--N为电子受体反硝化动力学的影响,本研究采用缺氧/厌氧UASB-SBR生化系统处理实际高氨氮垃圾渗滤液,在SBR系统实现稳定短程生物脱氮(120d运行)的基础上,取SBR反应器内的污泥进行不同NO2--N浓度(5、10、20、40、60、80和100mg·L-1)和恒定pH梯度(6.5、7.0、8.0和8.5)下的反硝化批次试验,基于建立的反硝化动力学方程,确定不同pH条件下以NO2--N为电子受体的反硝化动力学常数.试验结果表明,反硝化菌的还原活性受pH影响较大,pH6.5、7.0和8.5时的最大比反硝化速率(k)分别为pH8.0时的49%、61%和63%;4种pH条件下,NO2--N比反硝化速率与其初始浓度均符合Monod方程,然而不同pH下Monod方程曲线一级反应部分的长短不同,由此导致半饱合常数(Ks)和最大比反硝化速率(k)差异较大,pH8.0下Ks和k最大,分别为15.8mg·L-1和0.435g.g-1.d-1.     

移动床生物膜反应器对垃圾渗滤液短程硝化研究

采用好氧移动床生物膜反应器（MBBR）对经过厌氧脱碳处理的垃圾渗滤液进行了深度短程硝化研究,考察了在中温（25℃）条件下DO浓度、pH值、C/N等因素对氨氮去除效果和短程硝化效果的影响.结果表明,在进水氨氮浓度为400　mg·L^-1,HRT为24 h情况下,当控制DO为2　mg·L^-1、pH值在8左右和C/N小于3时,氨氮去除率能达到70%以上,亚硝酸盐氮的积累率高达90％.间歇试验证明了该生物膜反应器中亚硝化菌的数量和活性要远高于硝化菌.该移动床生物膜工艺可以选择性固定和积累氨氧化细菌,从而实现较高的氨氮去除率和稳定的亚硝酸盐氮积累率.     

游离氨对稳定生物亚硝化的影响分析

在稳定亚硝化期亚硝化菌的竞争优势形成以后，它对FA的变化不是非常敏感，游离氨的作用主要在于提供了一个有利于亚硝化的竞争环境。稳定亚硝化期的两类硝化菌所表现出的反应活性与系统中两类硝化菌在FA抑制环境中竞争所形成的优劣态势关系紧密。将稳定亚硝化期的平均FA浓度维持在7～10mg／L左右是合适的，FA大于15mg／L以后会对亚硝化菌形成抑制。亚硝化系统中即使通过各种途径抑制硝化菌的活性，也不能使其被完全抑制或消除、洗出。当抑制作用减弱或环境条件适宜时硝化菌很快就能恢复活性，杆状絮体是良好亚硝化现象的特征污泥相。     

晚期垃圾渗滤液短程硝化生物动力学研究

通过对亚硝化反应器中的氨氮、亚硝酸盐氮变化趋势的试验研究,认为渗滤液中存在着可以转化成氨氮的有机氮,但有机氮的转化不是在瞬时完成的。利用劳伦斯-麦卡蒂模式求得模型参数为氨氮vmax=4.67 mg/(mg.d),Ks=464.4 mg/L,Y=0.1966 mg/mg,Kd=0.55384/d,通过模型得出了反应器内生物量浓度、出流水质与污泥龄的关系,以期为实际工程中垃圾渗滤液生物脱氮提供借鉴。     

UASB-A/O工艺处理垃圾渗滤液短程生物脱氮的实现

应用缺氧/厌氧UASB-A/O组合工艺处理高氮晚期渗滤液,在获得稳定有机物和氮同步去除的前提下,考察了如何实现并维持A/O系统内稳定短程硝化的途径.结果表明:在单一UASB反应器内,同时发生了缺氧反硝化和厌氧产甲烷的反应,有机物和NOx--N去除速率分别为5.3,1.1kg/(m3×d).12~30.6℃时,经过54d的运行, A/O反应器实现短程硝化 (亚硝态氮积累率>50%),此后亚硝态氮积累率迅速上升,70d后,亚硝态氮积累率稳定在90%以上.在A/O反应器内,游离氨和游离亚硝酸协同作用是实现并维持稳定短程硝化的决定因素.此外,以pH值作为A/O硝化反应进行的过程控制参数,可准确把握硝化终点,避免过度曝气破坏短程硝化,为氨氧化菌的生长创造有利条件,有效抑制亚硝酸盐氧化菌的生长并逐渐从系统中淘洗出去,实现了硝化菌种群的优化,荧光原位杂交技术检测也证明这一点.     

成都粘土去除垃圾渗滤液中氨氮的实验研究

文章以成都粘土作为氨氮吸附剂,通过单因素探讨了用土量、搅拌速度、搅拌时间、pH和静置时间5个因素对氨氮去除率的影响。研究表明,在用土量m=50 g/L,pH=8.0的条件下,以r=100 r/min搅拌40 min,并静置24 h后,粘土对垃圾渗滤液中氨氮的去除率可达到23.97%,粘土单位氨氮吸附率为7.14 mg/g。实验表明,粘土可有效去除垃圾渗滤液中的氨氮,更便于生化法在后续处理中的应用,将其与生化法、矿物吸附法等物理方法组合使用,能更好地处理垃圾渗滤液。     

同步硝化反硝化的研究与机理分析

在SBR反应器中对深圳市下坪垃圾填埋场渗滤液进行了同步硝化反硝化研究 ,从理论上解释了同步硝化反硝化的原理 ,分析了COD、NH3—N对同步硝化反硝化所产生的影响 ,指出了有待进一步探讨和研究的问题。     

高浓度游离氨冲击负荷对生物硝化的影响机制

工业废水厂或含工业废水较多的城市污水处理厂,在运行过程中可能会意外受到高浓度氨氮废水急性冲击负荷的影响,造成生物硝化反应受到抑制,出水不能稳定达标.为了指导实际污水处理厂应对游离氨(FA)急性冲击负荷造成的出水不达标问题,本文探究高浓度氨氮废水对污水生物硝化系统的影响机制.本文利用序批式活性污泥反应器(SBR)处理模拟高氨氮废水,通过监测氨氮最大比降解速率、硝酸盐氮最大比生成速率、亚硝化和硝化比耗氧速率,硝化菌丰度等指标,研究高浓度氨氮废水中FA对硝化菌活性的影响规律.结果表明,FA在低浓度范围内,增加FA急性负荷能够促进硝化活性,而当FA急性冲击负荷大于一定值时,会对硝化作用造成抑制;FA浓度越大,受到抑制的硝化生物活性所需要的恢复周期越长.利用荧光原位杂交分析技术,发现当进水FA浓度(以N计)从3.6 mg·L~(-1)升高到8.1 mg·L~(-1)时,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)菌群数量都略微升高,而当FA浓度大于8.1 mg·L~(-1)时,AOB和NOB菌群数量明显下降.FA对AOB和NOB菌群的临界抑制浓度分别为8.1 mg·L~(-1)和6.6 mg·L~(-1),NOB相对于AOB菌群更敏感.     

An autotrophic nitrogen removal process：Short-cut nitrification combined with ANAMMOX for treating diluted effluent from an UASB reactor fed by landfill leachate

A combined process consisting of a short-cut nitrification (SN) reactor and an anaerobic ammonium oxidation upflow anaerobic sludge bed (ANAMMOX) reactor was developed to treat the diluted effluent from an upflow anaerobic sludge bed (UASB) reactor treating high ammonium municipal landfill leachate.The SN process was performed in an aerated upflow sludge bed (AUSB) reactor (working volume 3.05 L),treating about 50% of the diluted raw wastewater.The ammonium removal efficiency and the ratio of NO 2 N to NOx-N in the effluent were both higher than 80%,at a maximum nitrogen loading rate of 1.47 kg/(m 3 ·day).The ANAMMOX process was performed in an UASB reactor (working volume 8.5 L),using the mix of SN reactor effluent and diluted raw wastewater at a ratio of 1:1.The ammonium and nitrite removal efficiency reached over 93% and 95%,respectively,after 70-day continuous operation,at a maximum total nitrogen loading rate of 0.91 kg/(m 3 ·day),suggesting a successful operation of the combined process.The average nitrogen loading rate of the combined system was 0.56 kg/(m 3 ·day),with an average total inorganic nitrogen removal efficiency 87%.The nitrogen in the effluent was mostly nitrate.The results provided important evidence for the possibility of applying SN-ANAMMOX after UASB reactor to treat municipal landfill leachate.     

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄+-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄+-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂--N和NO₃--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.      

垃圾渗滤液中氨氮脱除技术研究进展

生活垃圾填埋场渗滤液中氨氮含量普遍较高，研究氨氮脱除技术对于保证后续生化处理系统正常运行及其低浓度出水氨氮具有重要意义。本文综述了垃圾渗滤液中氨氮脱除技术，分析了传统的物理化学脱氮法和生物脱氮法的优缺点，着重讨论了新型生物脱氮技术以及利用填埋场处理功能脱除氨氮的研究，并提出了垃圾填埋场渗滤液中氨氮脱除技术研究的发展方向。     

垃圾渗滤液中氨氮脱除技术研究进展

生活垃圾填埋场渗滤液中氨氮含量普遍较高,研究氨氮脱除技术对于保证后续生化处理系统正常运行及其低浓度出水氨氮具有重要意义.本文综述了垃圾渗滤液中氨氮脱除技术,分析了传统的物理化学脱氮法和生物脱氮法的优缺点,着重讨论了新型生物脱氮技术以及利用填埋场处理功能脱除氨氮的研究,并提出了垃圾填埋场渗滤液中氨氮脱除技术研究的发展方向.     

不同填埋结构渗滤液中的氮动态变化特性

建立了准好氧和厌氧的垃圾填埋模拟试验装置,研究了渗滤液中ρ(NH₄＋-N),ρ(NO₃－-N),ρ(NO₂－-N)和ρ(TN)的动态变化特性. 结果表明:装入模拟装置的城市生活垃圾,经过12个月的降解后,准好氧填埋结构渗滤液中的ρ(NH₄＋-N)和ρ(TN)显著下降,分别降至945和986 mg/L,下降率(分别为79.2%和77.3%)远远大于厌氧填埋结构;ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)变化波动较大,在第25～31周时,NO₃－-N与NO₂－-N都有一个累积的过程;厌氧填埋结构中,ρ(NH₄＋-N)由初始的4 599 mg/L降至2 812 mg/L,ρ(TN)则降至2 859 mg/L,其降解效果远不如准好氧填埋,而ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)较低,波动不大.