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1.3.2好氧处理部分能耗偏高
垃圾渗滤液经过厌氧处理后进入膜生物反应器时,其氨氮通常为2000~2500mg/L,根据生物脱氮理论,在膜生物反应器中脱氮时,应保持C/N为6~8,以保证硝化、反硝化反应的正常进行。由此可以看出,进入好氧处理的COD应维持在12000~15000mg/L,如此高的COD需要由好氧生化处理去除掉,相比于厌氧处理,势必会大幅增加处理系统的能耗。
另外,由于进水氨氮浓度较高,为保证良好的脱氮效果,缺氧、好氧脱氮工艺需要较高的回流比,进一步增加了运行成本。
1.3.3渗滤液处理总运行成本偏高
受进水浓度高的影响,好氧处理系统的鼓风曝气通常采用射流曝气,膜分离采用外置式膜,还需要设置污水冷却系统等,这些措施不同程度地增加系统的能耗,使渗滤液处理总成本大幅增加。
2二级厌氧+厌氧氨氧化+MBR组合工艺
2.1组合工艺内容
由于垃圾渗滤液氨氮浓度高,为保证脱氮效果,实际运行中通常控制好氧处理系统进水COD浓度,使其维持在较高的水平,从而导致处理成本大幅增加。如前所述,导致运行成本增加的主要原因是进水氨氮浓度高,如果能在进入好氧处理之前有效去除氨氮,一方面可以充分发挥厌氧处理的优势,另一方面也可以降低后续好氧处理的负荷,对降低运行成本、提高处理效率、稳定达标排放具有重要意义。
目前常用的脱氮方式除传统的硝化反硝化脱氮工艺外,还有氨吹脱和厌氧氨氧化工艺等,由于焚烧厂垃圾渗滤液COD极高,氨吹脱工艺基本无法正常运行。厌氧氨氧化工艺的原理是厌氧氨氧化菌在厌氧条件下,以亚硝酸盐为电子受体将氨氮直接氧化成氮气,该工艺不需补充新鲜碳源,尤其适用于高氨氮、碳源不足的污水处理工程。
厌氧氨氧化工艺对氨氮具有良好的去除效果,但无法去除渗滤液中的有机污染物,而且该工艺要求进水COD浓度越低越好。针对焚烧厂垃圾渗滤液的特点,采用厌氧+厌氧氨氧化+MBR组合处理工艺是可行的,不但能取得良好的处理效果,而且在技术上具有巨大的优势。
2.2工艺原理
利用二级(多级)厌氧、厌氧氨氧化和MBR等技术单元的组合工艺,解决传统处理技术存在运行能耗高、需要额外投加碳源、出水效果不稳定等缺点,以应用于垃圾焚烧厂垃圾渗滤液的处理。
厌氧处理采用多级厌氧反应器(两级及以上),实现较高的氨化效率和COD去除率。一级厌氧反应器维持较高的污泥浓度,在高负荷条件下运行,将进水中的COD降低70%~85%;二级厌氧反应器污泥浓度、负荷较一级厌氧反应器略低,进一步降低COD,实现去除率60%~75%,使其满足后续膜生物反应器的有利运行条件。当进水COD浓度过高,两级厌氧反应器不能满足COD处理要求时,可以采用三级厌氧反应器串联的方式。在实际应用中,通常选择厌氧生物滤池、UASB、IC、EGSB等厌氧反应器,也可以选择其他厌氧反应器。
厌氧氨氧化反应器依靠微生物的作用实现对氮的去除,包括厌氧氨氧化反应、短程反硝化反应等,其微生物主要包括厌氧氨氧化菌、自养型反硝化菌和异养型反硝化菌等;在不需要外加碳源的条件下,实现氨氮去除率大于85%,总氮去除率大于80%。厌氧氨氧化反应器通过鼓风机提供氧气,用于亚硝化反应的进行,如将氨氮氧化为亚硝氮等。
厌氧氨氧化反应器的具体实施形式可以以活性污泥状态、生物膜状态实施,其池型可以是长方形的推流式结构,也可以是沟道式结构,或可以采用同时进出水的滗水器形式。厌氧氨氧化池采用主要控制溶解氧,参考控制氧化还原电位(ORP)的运行方式,限制鼓风机对池体中的供氧,创造厌氧氨氧化菌群的优势生长条件,使亚硝化细菌可以将部分氨氮氧化为亚硝氮,亚硝氮又与其他氨氮在厌氧氨氧化细菌的作用下转化为氮气,实现对总氮的去除。
MBR系统由缺氧池、好氧池和膜分离系统组成,通过两级厌氧反应器和厌氧氨氧化反应器的处理后,使MBR系统进水中C/N达到合适比例,满足系统脱氮的要求,同时去除水中剩余的COD、氨氮等,稳定达到出水排放标准。MBR处理系统中的膜组件,采用内置式超滤膜。
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