华南理工大学开题报告

process for nitrogen removal from leachate

  随着我国生活水平提高和城市化进程的加速，城市生活垃圾排放量也不断增长，由此产生的高污染的垃圾渗滤液是亟待研究的重大课题。渗滤液具有高氨氮、可生化性差的水质特征，脱氮是废水处理的重要环节之一。许多垃圾填埋场由于缺乏合适设备和措施无法发挥作用使得渗滤液排入周围环境，雨季时大量垃圾渗滤液渗入地下，严重污染水体环境，如何有效处理我国日均产生量已达十几万吨垃圾渗滤液是我们当前研究的重要课题。

  垃圾渗滤液的成分与垃圾填埋场的地理位置、种类、性质以及填埋方式等诸多因素有关，化学成分变化很大，其浓度和水质随着填埋时间的延长、季节交替而变化。老龄化渗滤液的主要成分是降解的有机物和高浓度氨氮等。对于高浓度氨氮的去除大多包括物化法和生物法两种，现在大多垃圾填埋场采用吹脱法和传统的生物脱氮法去除氨氮。

以传统生物脱氮为理论基础上的实际工程应用存在许多弊端：能耗高、需要有机碳源作为电子供体、硝化与反硝化反应分别为产酸和产碱过程等，实际工程中需加大量酸碱中和试剂，这些都使得运行费用很高，另外还有占地面积大、流程长等缺点。工程实践中传统废水生物脱氮技术的诸多弊端使得人们试验探索寻找新型高效经济的生物脱氮技术。

  近年来,短程硝化反硝化和厌氧氨氧化等新型生物脱氮技术的发现为解决传统生物脱氮技术存在的问题提供了新的思路。新型生物脱氮技术具有更经济、效率更高等诸多优点。发展投资省、效果好的渗滤液处理技术和工艺是适合我国国情的，研究和应用应以多种方法技术的结合为方向，开发组合工艺时要研究易于管理运行同时又能达到排放标准的新型组合工艺。高氨氮、低C/N是“老龄化”垃圾渗滤液、污泥浓缩池消化液等废水的重要水质特征，这使得传统的物化、生物的鞥脱氮工艺综合效果不佳。部分亚硝化-厌氧氨氧化是新型全程自养高效生物脱氮技术对处理 “老龄化”渗滤液等高氨氮、C/N比废水尤为具有优越性。随着基础研究的逐渐深入,各国学者开始将研究视角转向该工艺的实际应用。

  通过以SBR作为部分亚硝化反应器，通过不断优化反应器运行参数，控制出水基质NO2--N/NH4+-N在合适的范围。UASB作为厌氧氨氧化反应器，不断加大进水中SBR亚硝化反应器出水渗滤液的比例，在有机物高、毒性大的条件下，研究厌氧氨氧化处理老龄化渗滤液的可行性。

随着我国生活水平提高和城市化进程的加速，城市生活垃圾排放量也不断增长，由此产生了大量高污染的垃圾渗滤液。许多垃圾填埋场由于缺乏合适设备和措施无法发挥作用使得渗滤液排入周围环境，雨季时大量垃圾渗滤液渗入地下，严重污染水体环境，如何有效处理我国日均产生量已达十几万吨垃圾渗滤液是我们当前研究的重要课题。

一般来说，随着填埋时间的增长， BOD5/CODcr会逐步下降并最终渐维持在较低水平；氨氮浓度则维持较高浓度，尤其是老龄化渗滤液，是渗滤液中长期性的最主要无机污染物。排入水体会对周围环境造成严重污染，进而威胁人我们人类的健康。脱氮是废水处理的重要环节之一。传统脱氮工艺流程长、氧耗大、反硝化碳源不足、脱氮效果低等诸多缺点。对于老龄化渗滤液，氨氮浓度高、可生化性差，导致C/N比低，利用传统脱氮工艺耦合处理不仅日处理量低，而且经济费用大。部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺是目前最经济、最高效率的生物脱氮工艺，非常适用于处理低C/N废水。

在这种情形下，结合生产实际的迫切需要，开始部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺对渗滤液的脱氮性研究。

2、国内外现状

渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、填埋场区域构造方式、降雨渗透量等因素的影响，其中受降雨量、季节和填埋时间而动态变化。一般来说，随着填埋时间的增长， BOD5/CODcr会逐步下降并最终渐维持在较低水平；氨氮浓度则维持较高浓度，尤其是老龄化渗滤液，是渗滤液中长期性的最主要无机污染物。

高浓度氨氮导致C/N低，难以满足生化脱氮需求，因此在生物法脱氮前需前置物化法脱氨氨处理工艺。目前渗滤液脱氮处理方法包括物化法和生物法，其中物化法除氨包括吹脱法、吸附法、化学沉淀法等。生物法包括传统生物脱氮发和新型生物脱氮法。

生物脱氮法是最有效彻底的方法。但长期以来人们都将生物脱氮禁锢在传统的硝化反硝化过程。首先是硝化作用，在氧气充足的条件下，AOB（氨氧化细菌）首先将废水中氨氮养化成亚盐，接着NOB（硝化细菌）的进一步将氧化亚盐成盐；第2步是反硝化作用，即在厌氧条件下反硝化细菌以有机碳源为电子供体，将NO3-还原为N2。传统脱氮工艺流程长、氧耗大、反硝化碳源不足、脱氮效果低等缺点。

随着微生物学研究的迅速发展，生物脱氮技术的新发展突破了传统理论的认识，新型的脱氮微生物群被发现，由此产生了生物脱氮理念的革新和一批新型的生物脱氮技术，短程硝化反硝化和厌氧氨氧化是其中两种典型新型脱氮技术。SHARON工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种新型的生物脱氮技术，其基本原理就是短程硝化反硝化。ANAMMOX工艺由于是在厌氧条件下直接将NH4+作为电子供体，无需供氧、无需外加有机碳源进行反硝化、无需额外投加酸碱中和试剂，具有降低能耗、运行费用和无二次污染等优点。SHARON技术通过控制温度和HRT等条件使氨氧化控制在亚硝化阶段、降低了供氧能耗，但反硝化过程仍然需外加有机碳源为了实现更高效经济的生物脱氮技术，一般将SHARON和ANAMMOX两种新型脱氮技术耦合应用。SHARON与ANAMMOX生物脱氮耦合工艺具有耗氧量少、不需外加碳源、无须另外处理污泥等优点，是目前最高效低耗的生物脱氮技术。部分亚硝化-厌氧氨氧化是新型全程自养高效生物脱氮技术对处理 “老龄化”渗滤液等高氨氮、C/N比废水尤为具有优越性。随着基础研究的逐渐深入，各国学者开始将研究视角转向该工艺的实际应用。

3、主要参考文献及出处

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预期成果：

（1）通过调试SBR部分亚硝化反应器的运行参数，使得SBR出水中基质比例NO2--N/NH4+-N在1.0-1.3左右。

（2）逐步加大ANAMMOX-UASB反应器进水中SBR渗滤液出水的比例，并最终全部进渗滤液，使得部分亚硝化-厌氧氨氧化完全耦合处理老龄化渗滤液。

（3）对试验过程出现的问题，寻找出原因，为以后的工程实际应用作基础。

                                       指导教师（签名）：

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