技术领域
[0001] 本
发明属于环保技术领域，涉及一种污泥厌氧消化液脱氮的装置及方法。
背景技术
[0002] 污泥厌氧消化液是污泥经厌氧消化、脱
水后产生的污泥压滤液，由于消化污泥脱水过程加入了调质药剂如酸性
铁盐、PAM等，这使得厌氧消化后产生的污泥压滤液具有
氨氮浓度高(2000-3500mg/L)、C/N比极低(接近1)、
碱度低等特点，同时厌氧消化过程中可溶性COD的转化以及脱水过程的PAM絮凝作用，压滤液中残留的COD具有可生化性差、降解速率低的特性。可见，基于污泥厌氧消化液中残留的COD具有可生化性差、降解速率低的特性，其实际属于一种C/N比失衡的特殊高氨氮
废水，具有水质复杂、可生化性差、处理难度大等特殊特点，若采用常规生化脱氮工艺(如AO工艺)存在
碳源投加成本高、处理负荷低、处理效率不高等问题，同时所需池容大、工程基建投资高；若采用其他物化脱氮工艺(如
汽提/吹脱)存在氨氮去除效果差、运行成本高、副产物利用难度大、环境污染大等
缺陷。
[0003] 同步短程硝化反硝化技术相对于全程硝化反硝化，可节约25％的曝气能耗和40％的有机碳源，相对于短程硝化反硝化技术，可进一步提高池容利用效率和污染物处理负荷，是当前污
水处理领域的研究热点。然而，现有同步短程硝化反硝化脱氮技术中存在以下缺陷：运行负荷较低、硝化反硝化条件难以控制、整体处理效率低。另外，现有同步短程硝化反硝化装置中还存在以下问题：(1)通过分离膜将反应器从空间上隔离出不同溶氧环境的硝化反硝化装置中，容积利用率低，难以达到有效程度的水质互混，同时还存在分离膜易堵塞、易污染、成本高等问题；(2)现有通过隔板将反应器从空间上隔离出不同反应区域的硝化反硝化装置中，存在硝化反硝化无法单独控制、整体处理效率低等问题，且由于不同反应区域之间设置过渡区，不仅会降低装置中污染物运行负荷，还使得池体占地面积较大，同时由于在过渡区中设置了
生物填料，也存在生物填料易堵塞、易污染、成本高等问题。因此，针对污泥厌氧消化液的特殊水质特点，获得一种针对污泥厌氧消化液脱氮的装置和方法，对于实现污泥厌氧消化液的有效处理具有十分重要的意义。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是针对污泥厌氧消化液的特殊水质特点以及克服
现有技术的不足，获得一种针对污泥厌氧消化液脱氮的装置和方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种污泥厌氧消化液脱氮的装置，包括反应池，所述反应池内通过隔板分隔成第一反应区和第二反应区，所述第一反应区和第二反应区底部连通；
[0007] 所述第一反应区的液面上设有填料笼；所述填料笼的上方设有布水支管；所述第一反应区连通有碱液储存罐，所述第一反应区与碱液储存罐的管道上设有碱液投加
泵；所述第一反应区的底部设有曝气支管；所述曝气支管连通有鼓
风机；
[0008] 所述第二反应区连通有碳源储存罐，所述碳源储存罐至第二反应区的管道上依次设有碳源投加泵、
过滤器；所述第二反应区的底部设有曝气支管；所述曝气支管连通有鼓风机。
[0009] 作为上述技术方案的进一步改进：所述填料笼由若干个格栅框体拼接而成，沿水平方向悬浮于液面上；所述格栅框体中填充有多孔塑料球；所述多孔塑料球的内部填充有海绵
块。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进：所述格栅框体的长宽高尺寸为0.5m～2m×0.5m～2m×1m～2m。
[0011] 作为上述技术方案的进一步改进：所述多孔塑料球的直径为0.05m～0.1m。
[0012] 作为上述技术方案的进一步改进：所述布水支管连通有
原水池，所述原水池至布水支管的管道上依次连通有
冷却塔、气浮机、预处理池、进水泵；
[0013] 所述第二反应区连通
超滤装置，所述超滤装置的出水口连通有产水池，所述超滤装置的出泥口通过污泥
回流管与第一反应区连通；
[0014] 所述第一反应区和第二反应区的顶部设有pH检测仪、DO检测仪、
温度检测仪；所述pH检测仪、碱液投加泵和碳源投加泵通过
电路控制系统相连；所述DO检测仪与鼓风机通过电路控制系统相连。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进：所述第一反应区和第二反应区的体积比为1∶1～2∶1；所述第一反应区的池体深度为8m～12m；所述第二反应区的池体深度为5m～12m。
[0016] 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种污泥厌氧消化液脱氮的方法，所述方法是采用上述的污泥厌氧消化液脱氮的装置对污泥厌氧消化液进行处理。
[0017] 作为上述技术方案的进一步改进：包括以下步骤：
[0018] S1、将污泥厌氧消化液通过布水支管输送到第一反应区中；
[0019] S2、控制鼓风机的调频，对第一反应区进行连续曝气，使第一反应区中形成溶解氧浓度为0.5mg/L～0.8mg/L的硝化反应区进行短程硝化反应，以及在填料笼内部形成缺氧状态的反硝化反应区进行反硝化反应，完成对污泥厌氧消化液的一级硝化/反硝化处理；
[0020] S3、第一反应区内的泥水由底部进入到第二反应区中，鼓风机对第二反应区进行曝气使体系中溶解氧的浓度为0.5mg/L～0.8mg/L，对泥水进行短程硝化反应，直至pH值低于6.0，降低鼓风机的
频率，控制体系中溶解氧浓度为0.1mg/L～0.5mg/L，加入碳源进行反硝化反应，直至pH值升至8.0；重复上述操作，完成对污泥厌氧消化液的二级硝化/反硝化处理；
[0021] S4、将步骤S3中第二反应区内的泥水过滤分离，完成对污泥厌氧消化液的脱氮处理。
[0022] 作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤S2中，所述第一反应区内体系的pH值控制在6.0～8.0；所述第一反应区内污泥的浓度为5g/L～20g/L。
[0023] 作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤S3中，所述碳源为垃圾渗滤液和/或餐厨垃圾废水；所述第二反应区内污泥的浓度为5g/L～20g/L。
[0024] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0025] (1)本发明提供一种污泥厌氧消化液脱氮的装置，包括反应池，且反应池内通过隔板分隔成第一反应区和第二反应区，二者底部连通；通过设置两个反应区，可实现连续曝气与间歇曝气二级短程硝化/反硝化
串联，其中第一反应区内通过鼓风机的连续曝气实现短程硝化反应以及采用填料笼和池面布水支管相结合的设计实现反硝化反应，达到在一个反应区内形成短程硝化和反硝化两种不同溶氧环境和较好的水质互混条件，实现同步短程硝化反硝化的效果，第二反应区采用连续流间歇性曝气协同有机废水作碳源，能够继续对污泥厌氧消化液进行短程硝化/反硝化处理，进一步实现深度脱氮的效果，从而实现良好的脱氮效率，且相比于用分离膜和隔板将反应器进行分区的设计，避免了分离膜易堵塞、易污染、成本高的问题，提高了池容利用效率和污染物处理负荷。本发明污泥厌氧消化液脱氮的装置具有成本低廉、池容利用率高、污染物处理负荷高、不易堵塞、不易污染等优点，可广泛用于处理污泥厌氧消化液，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
[0026] (2)本发明污泥厌氧消化液脱氮的装置中，碱液投加泵、碳源投加泵、鼓风机的运行参数可利用电路控制系统实现自动化控制，达到
自动调节反应区内pH与溶解氧在设定参数范围的目的，且能够降低人工操作强度。
[0027] (3)本发明还提供了一种污泥厌氧消化液脱氮的方法，利用污泥厌氧消化液C/N比低、COD降解速率慢的特性与填料笼设计，结合后端连续流间歇性曝气方式实现二级短程硝化反硝化，达到两级协同、高效处理的效果。同时，本发明方法具有更高的池容利用效率与污染物运行负荷，能够节约池体占地面积、节约投资成本、降低能耗和运行
费用。相比现有技术，本发明方法具有运行成本低、处理负荷高、处理效果好、以废治废等优点，并兼具良好的环保性和推广性。
[0028] (4)本发明污泥厌氧消化液脱氮的方法中，以垃圾渗滤液为碳源，该垃圾渗滤液的C/N比高、存在范围广，其作为污泥厌氧消化液处理过程的外加碳源，能够大大降低综合处理成本，尤其在综合固废处理园区(含污泥处理、垃圾焚烧厂)具有实现的价值、必要和可能，且能够实现以废治废。
附图说明
[0029] 为使本发明
实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0030] 图1为本发明实施例1中处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液盐泥的工艺
流程图。
[0031] 图例说明：
[0032] 1、原水池；2、冷却塔；3、气浮机；4、预处理池；5、进水泵；6、布水支管；7、第一反应区；8、第二反应区；9、填料笼；10、pH检测仪；11、DO检测仪；12、温度检测仪；13、鼓风机；14、碱液储存罐；15、碱液投加泵；16、碳源储存罐；17、碳源投加泵；18、过滤器；19、超滤装置；20、产水池；21、污泥回流管。
具体实施方式
[0033] 以下结合
说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0034] 实施例1
[0035] 如图1所示，一种污泥厌氧消化液脱氮的装置，包括反应池，反应池内通过隔板分隔成第一反应区7和第二反应区8，第一反应区7和第二反应区8底部连通；第一反应区7的液面上设有填料笼9；填料笼9的上方设有布水支管6；第一反应区7连通有碱液储存罐14，第一反应区7与碱液储存罐14的管道上设有碱液投加泵15；第一反应区7的底部设有曝气支管并连通有鼓风机13；第二反应区8连通有碳源储存罐16，碳源储存罐16至第二反应区8的管道上依次设有碳源投加泵17、过滤器18；第二反应区8的底部设有曝气支管并连通有鼓风机13。布水支管6连通有原水池1，原水池1至布水支管6的管道上依次连通有冷却塔2、气浮机
3、预处理池4、进水泵5；第二反应区8连通有超滤装置19，超滤装置19的出水口连通有产水池20，超滤装置19的出泥口通过污泥回流管21与第一反应区7连通；第一反应区7和第二反应区8的顶部设有pH检测仪10、DO检测仪11、温度检测仪12。
[0036] 本实施例中，填料笼9由若干个格栅框体拼接而成，沿水平方向悬浮于液面上；格栅框体中填充有多孔塑料球；多孔塑料球的内部填充有海绵块。格栅框体的长宽高尺寸为1m×1m×1m；多孔塑料球的直径为0.1m。
[0037] 本实施例中，第一反应区7和第二反应区8的体积比为1∶1；第一反应区7的池体深度为10m；第二反应区8的池体深度为8m。
[0038] 本实施中，原水池、冷却塔、气浮机、预处理池依次相连，原水池用于储存并调节污泥压滤液水质，通
过冷却塔和气浮机分别进行降温和除杂后，储存于预处理池。高浓度有机废水存储于碳源储存罐，碱液储存于碱液储存罐中。预处理罐中压滤液由进水泵从布水支管至第一反应区填料笼上，填料笼悬浮于第一反应区液面，第一反应区与第二反应区相连，鼓风机将
增压空气输送至第一反应区和第二反应区底部提供氧气进行短程硝化反应，两个反应区均安装有pH检测仪、DO检测仪和温度检测仪，其中pH检测仪与碱液投加泵和碳源投加泵通过电路控制系统相连、DO检测仪与鼓风机通过电路控制系统相连。
[0039] 本实施例污泥厌氧消化液脱氮的装置中，鼓风机控制第一反应区内DO在一定范围进行短程硝化反应，随着池底至池面氧含量不断消耗和氧分压的递减，位于液面的填料笼中填料表面至内部形成溶氧梯度的缺氧环境，填料中的挂膜
微生物在缺氧环境下利用进水中降解速率慢的COD进行反硝化反应，达到降解COD和补充碱度的效果。随着碱度的不断消耗导致pH逐渐降低至设定范围下限时，碱液投加泵自动投加碱液于第一反应区至pH提高至设定范围上限。第一反应区泥水进入第二反应区进行第二级短程硝化反应，当第二反应区内pH低于设定范围下限时，鼓风机自动调整频率降低第二反应区内DO浓度至设定范围，同时碳源投加泵自动将高浓度有机废水加入至第二反应区进行反硝化反应，随着pH的提升至设定范围上限，此时鼓风机再次调整频率提升池内DO进行短程硝化反应，以此反复进行。第二反应区出水通过超滤装置处理后，超滤产水进入产水池进行后续深度处理或中水回用，超滤回流污泥由污泥回流管进入第一反应区。
[0040] 实施例2
[0041] 一种污泥厌氧消化液脱氮的方法，采用实施例1中的装置对污泥厌氧消化液进行处理，包括以下步骤：
[0042] S1、将存储于原水池1中的污泥厌氧消化液(市政污泥处置厂高温厌氧消化污泥经板框调质脱水后，产生的污泥压滤液，水质情况为NH3-N浓度为2000mg/L，C/N比为1，碱度为2500mg/L，属于高氨氮、低C/N比、低碱度的废水)进行调质，其中温度为50℃，SS为1000mg/L，通过冷却塔2降温以及气浮机3除杂后进入预处理池4，池内水温为38℃，SS含量为300mg/L。利用进水泵5将预处理池4中的污泥厌氧消化液通过布水支管6喷淋于填料笼9上面，即通过布水支管6将污泥厌氧消化液输送到第一反应区7中。
[0043] S2、控制鼓风机13的开闭，将空气输送到第一反应区7的底部，对第一反应区(7)进行连续曝气，使第一反应区7中形成溶解氧浓度为0.5mg/L～0.8mg/L的硝化反应区进行硝化反应，以及在填料笼内部形成缺氧状态的反硝化反应区进行反硝化反应，完成对污泥厌氧消化液的一级硝化/反硝化处理，具体为：第一反应区7曝气阶段DO控制在0.5-0.8mg/L进行短程硝化反应，位于液面的填料笼中挂膜微生物在缺氧环境下，利用进水中的COD进行反硝化反应，达到降解COD和补充碱度的效果。随着碱度的消耗使得pH低于6.0时，碱液投加泵15将液碱投加至第一反应区7中控制pH回升至8.0后停止投加。由此实现对第一反应区内污泥厌氧消化液的连续硝化/反硝化处理。
[0044] S3、第一反应区7内的泥水进入到第二反应区8中，开启鼓风机13，对第二反应区8进行曝气使体系中溶解氧的浓度为0.5mg/L～0.8mg/L进行短程硝化反应，直至pH值低于6.0，关闭鼓风机13，控制体系中溶解氧浓度为0.1mg/L～0.5mg/L，此时碳源投加泵17将碳源存储罐16中的碳源(垃圾焚烧厂垃圾渗滤液水质情况为NH3-N含量为1000mg/L，C/N比为
60，属于高C/N比有机废水)通过过滤器18加入到体系中进行反硝化反应，直至pH值升至
8.0，此时鼓风机13提升频率使体系溶解氧浓度提高至0.5mg/L～0.8mg/L继续进行硝化反应；重复上述操作，完成对污泥厌氧消化液的二级硝化/反硝化处理。
[0045] S4、将步骤S3中第二反应区(8)内的泥水进入到超滤装置19进行污泥过滤分离，其中超滤后得到的污泥经污泥回流管返回至第一反应7中，使第一反应区7和第二反应区8中污泥的浓度为12g/L，且超滤后的出水输送到产水池20中，完成对污泥厌氧消化液的脱氮处理。
[0046] 本实施例中，通过计算，上述案例池容负荷为0.8kgNH3-N/(m3.d)和2.0kgCOD/(m3.d)，对超滤出水水质的连续监测，超滤产水平均水质数据为：氨氮浓度20±5mg/L，COD为500±100mg/L，亚
硝酸盐氮浓度为2±1mg/L，硝酸盐氮浓度为0.2±0.1mg/L，碱度为300±50mg/L(以CaCO3计)，出水水质满足污泥稀释水回用要求，并满足深度
反渗透处理要求。
[0047] 以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
