据统计,2020年全国垃圾渗滤液处理能力约为32万吨/日,我国渗滤液处理行业运营规模已超69亿元。
传统生物脱氮工艺主要是由微生物代谢驱动的有机氮氨化、硝化和反硝化等过程来实现。其中,硝化阶段在大量氧气的参与下,氨氧化菌 (AOB)氧化氨氮(NH4+-N),产生亚硝氮(NO2--N),亚硝化菌(NOB)随即将其转化为硝氮(NO3-- N);反硝化阶段反硝化菌以大量碳源为能源驱动,以硝氮为电子受体, 有机物为电子供体,将硝氮转化为氮气。
湖南军信环保股份有限公司基于 “部分硝化+厌氧氨氧化”工艺,利用AOB和(厌氧氨氧化菌)AnAOB两种类型的微生物协同作用,通过对水质水况变化进行实时监控,实现了污泥压滤液的稳定协同除氮。公司集中力量攻关了垃圾渗滤液高效脱氮技术, 突破老龄垃圾渗滤液一体式厌氧氨氧 化高效脱氮处理技术瓶颈。
硝化污泥压滤液中COD和氨氮含量较高,水质适宜以短程硝化方式处 理,公司压滤液处理工艺为NH4+- N转化为NO3--N。它是由氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌两类不同的细菌完成的 不同的反应过程,该工艺利用这两类菌的世代周期以及最佳生存条件不同的特点,将硝化反应控制在NO2--N大量生成的阶段,不继续氧化为NO3-- N,将NO2--N直接作为电子受体进行反硝化。相比于全程硝化反硝化,短程硝化反硝化缩短了反应步骤,减少了需氧量,降低了运行能耗,节省了外加碳源,利用短程硝化反硝化工艺,公司硝化污泥压滤液系统水力停留时间缩短,处理效率提升,同时减 少了剩余污泥产量及药剂投加量。
在此基础上,公司采用部分硝化-厌氧氨氧化工艺升级,利用短程硝化反应产物为厌氧氨氧化反应提供反应基质(亚 硝 酸 盐 氮)。后续Anammox 阶段以亚硝酸盐中的氮为电子受体,与剩余氨氮反应将其转化为氮气,实现污泥压滤液自养脱氮。厌氧氨氧化菌可在厌氧或缺氧条件下直 接以NH4+- N为电子供体,以NO2--N 为电子受体,将NH4+-N与NO2--N转变成N2的生物过程。厌氧氨氧化过程比传统硝化-反硝化脱氮方式具有明显优势。经过部分硝化-厌氧氨氧化工艺升级,公司污泥压滤液改变了需要通过投加电子供体(碳源)才能脱氮的传统途径(反硝化),进一步降低 水处理曝气量及运行费用。
老龄化的填埋渗滤液由于C:N比不高(接近 1:1),碳源严重不足,采用传统生化方式处理能耗过大,且脱氮效率仅为10%左右。公司通过硝化-厌氧氨氧化一体式设备及工艺研 究开发,获得包括颗粒污泥絮团控制、反应器快速启动、冲击负荷调控、脱氮负荷快速提升和污泥活性抑制解除方法等在内的多项运行调控方法,为厌氧氨氧化工程项目提供了理论指导。该技术通过将厌氧氨氧化以 颗粒污泥的形式富集于反应器中,维持较高的容积负荷率,使污水处理空间需求减少达 50%,脱氮负荷可达 1.5kgN/m3*d,同时脱氮效率≥95%。 该工艺效率极高,启动时间较行业平均水平缩短至少50%。