短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用胡云飞

环境工程学报ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringISSN1673-9108,CN11-5591/X《环境工程学报》网络首发论文题目：短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用作者：胡云飞，裴建川，马勤，王洁屏收稿日期：2018-09-26网络首发日期：2019-03-25引用格式：胡云飞，裴建川，马勤，王洁屏．短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用[J/OL]．环境工程学报.网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合《出版管理条例》和《期刊出版管理规定》的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。出版确认：纸质期刊编辑部通过与《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司签约，在《中国学术期刊（网络版）》出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为《中国学术期刊（网络版）》是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN2096-4188，CN11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。环境工程学报ChineseJournalofEnvironmentalEngineering短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用胡云飞1，裴建川1，*，马勤2，王洁屏21.浙江农林大学环境与资源学院，杭州3113002.杭州市临安区环境检测站，杭州311300第一作者：胡云飞（1992—），男，硕士研究生。研究方向：土水环境保护。E-mail：[e-mail]*通信作者：裴建川（1972-），博士，教授。研究方向：水污染治理。E-mail：[e-mail]基金项目：浙江农林大学中长期发展规划专项资助项目（2013CB02）收稿日期：2018-09-26；录用日期：2019-01-02DOI10.12030/j.cjee.201809159中图分类号X703.1文献标识码A摘要针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题，通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试，对溶解氧（DO）、污泥浓度（MLSS）、污泥龄（SRT）、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析，研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果，探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明，好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化，垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为：O反应器DO浓度0.5～0.8mg·L-1，N反应器DO浓度1.5～2.2mg·L-1，MLSS3500～4500mg·L-1，污泥龄9～13d，混合液回流比1100:1，N反应器pH7.6～8.2，N反应器碱度1.1g·L-1。短程硝化调试后，硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上，COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上，节省30%碳源量和20%曝气量。关键词垃圾渗滤液；短程硝化；生物脱氮；条件控制；工程应用ApplicationofshortcutnitrificationinthetreatmentoflandfillleachateHUYunfei1,PEIJianchuan1，*,MAQin2,WANGJieping21.SchoolofEnvironmentandResources,ZhejiangA&FUniversity,Hangzhou311300,China2.HangzhouLin'anDistrictEnvironmentalTestingStation,Hangzhou311300,China*Correspondingauthor，E-mail：[e-mail]henergyconsumptionoflandfillleachatebiologicaltreatment,theshort-cutnitrificationand2019-03-2516:31:50(DO),mixedliquorsuspendedsolids(MLSS),sludgeretentiontime(SRT),mixtureliquidrefluxratio,pH,andalkalinityonthesystemwereresearched.TheremovalefficiencyofCOD,ammonianitrogenandtotalnitrogeninlandfillleachateunderdifferentconditionswasstudied,andthefactorsaffectingtheaccumulationofnitritenitrogenwerediscussed.TheresultsshowthattheshortcutnitrificationwasachievedsuccessfullybycontrollingDOatalowconcentrationintheaerobictankwhenpHwas7.6to8.2andalkalinitywas1.1g·L-1intheNreactor,correspondingDOconcentrationof0.5to0.8mg·L-1intheOreactorand1.5to2.2mg·L-1intheNreactor,MLSSconcentrationof3500to4500mg·L-1,sludgeretentiontime9to13dandmixtureliquidrefluxratio1100%.Fortheshortcutnitrificationsystem,nitriteaccumulationrateremainedabove85%,whileCODremovalefficencywasmorethan95%,NH3-Nremovalefficiencywasmorethan98.6%andTNremovalefficencywasmorethan94.2%understeadystate.Applyingshortcutnitrificationcanrealizecarbonsourceusesaving30%andtheenergyconsumptionreducedby20%comparedtothewholebiologicalnitrogenremovalprocess.Keywordslandfillleachate；shortcutnitrification；biologicalnitrogenremoval；conditioncontrol；engineeringapplication垃圾卫生填埋过程中产生的垃圾渗滤液是一种典型的高污染物浓度废水，垃圾渗滤液氨氮含量通常可达500～5000mg·L-1，如不妥善处理，会对周围的水体和土壤造成严重污染[1]。目前，我国常见的垃圾渗滤液处理工艺为生物脱氮与反渗透膜、高级氧化深度处理组合工艺[2]，垃圾渗滤液生物脱氮普遍存在高耗能、高好氧、高负荷等问题。短程硝化反硝化作为一种高效脱氮技术能一定程度上解决以上问题。短程硝化反硝化生物脱氮处理垃圾渗滤液、养殖废水等高氨氮废水具有明显优势。YU等[3]应用实时控制操作进行废水处理，指出短程硝化可以节省大约45%的曝气停留时间和15.5%的缺氧时间。在控制短程硝化影响因素的研究上，MUNOZ等[4]基于DO和pH的控制模型，在连续流反应器中实现了超过115d的短程硝化，发现结合DO值的跳跃和pH的拐点可很好地判断硝化反应的终点，亚硝化率约为95%；张少辉等[5]在研究低C/N废水进行短程硝化控制时指出溶解氧、污泥龄、污泥浓度及pH是影响短程硝化的主要因素；FENG等[6]在MBR中通过控制溶解氧和进水碱度，实现了高氨氮废水(氨氮为500mg·L-1)的短程硝化，亚硝酸盐氮积累率达85%以上。在工程应用中，由于各种条件因素互相影响，短程硝化反硝化的稳定控制仍有一定难度[7]。本研究以杭州市临安区垃圾液渗滤液处理厂A/O/N+A/O工艺为基础，通过对DO、MLSS、SRT、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析，总结短程硝化反硝化对垃圾渗滤液脱氮的稳定运行的综合控制条件，探究短程硝化对垃圾渗滤液脱氮效率的影响。1材料与方法1.1进水水质处理对象为杭州市临安区山牛坞垃圾填埋场产生的渗滤液原水，2016年3月—2018年3月，监测垃圾渗滤液水质特征见表1。表1杭州市临安区填埋场垃圾渗滤液水质参数Table1WaterqualityparametersoflandfillleachateinLin'andistrictofHangzhoucitymg·L-1CODBOD5总氮氨氮4326～5126623～10561963～22821678～20331.2接种污泥项目所用污泥为杭州市临安区城市污水处理厂压滤后的活性污泥，含水率75%左右。1.3工程结构工程结构见图1，采用A/O/N+A/O工艺。A1反应器（碳钢圆柱结构，R为4.6m，H为9m，V约为600m3）为上流式厌氧污泥床反应器；O1反应器（COD氧化罐，碳钢圆柱结构，R为5.5m，H为9m，V约为850m3）为推流式好氧反应器；N反应器（硝化反应罐，碳钢圆柱结构，R为5.5m，H为9m，V约为850m3）为好氧完全混合反应器；A2反应器（厌氧池，钢筋混凝土方形结构，L为8m，W为7.5m，H为5m，V为300m3）为推流式缺氧池；O2反应器（厌氧池，钢筋混凝土方形结构，L为16m，W为7.5m，H为5m，V为600m3）为完全混合好氧反应池。O2反应器出水采用外置超滤膜进行泥水分离。图1工程结构Fig.1Processstructurediagram1.4数据采集分析方法数据采集、检测方法为溶解氧（DO）：DO在线监测仪及便携式DO测定仪，温度、pH：ORP在线监测仪[8]及便携式检测仪，化学需要量（COD）：重铬酸钾法[8]，污泥浓度（MLSS）：MLSS在线监测仪及质量法[8]，碱度：滴定法（全碱度pH=4.3）[9]，游离氨：滴定法[9]，氨氮（NH4+-N）：纳氏试剂分光光度法[9]，亚硝酸盐氮（NO2--N）：N-(1-萘基)-乙二胺光度法[9]、硝酸盐氮（NO3--N）：酚二磺酸分光光度法[9]，总氮（TN）：碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法[9]。2结果与讨论2.1污泥培养2.1.1处理量负荷及外加碳源量核算垃圾渗滤液属于高氮废水，系统处理能力以TN污泥负荷计算。处理量设计见式（1），其中TN污泥负荷（NTN）取值参考A/O工艺，为0.05kg·（kg·d）-