垃圾渗滤液生物处理系统自养深度脱氮研究

Landfill leachate is defined as a wastewater with a high concentration of refractory organics and ammonia. Biological nitrogen removal is difficult because of low C/N ratio of leachate. Most of current landfill leachate treatment is focused on refractory organic removal by using double membrane method, etc., and nitrogen removal with additional carbon source, which are costly. Therefore developing new technology is urgently needed to upgrade and reconstruct the current process, for low cost treatment of refractory organics without extra organic carbon source. According to the current bottleneck, this study will be focused on the partial nitrification and anammox to realize the complete remove of the total and ammonia nitrogen without additional carbon source. The refractory organics is treated as carbon source to improve the organic matter removal efficiency to achieve carbon and nitrogen removal with reduced cost..Through the combination of macro- and micro-perspective, landfill leachate autotrophic nitrogen removal mechanism, the anammox enrichment influencing factors and inhibition mechanism will be investigated. The optimal process parameters will be elucidated to improve the stability of anammox nitrogen removal efficiency. The refractory organics as a carbon source for denitrification will be accurate quantitative. The molecular biological technology is adopted in order to find population structure of the denitrification microorganisms with refractory organics as carbon source. This study is meaningful to provide theoretical basis for advanced biological treatment of landfill leachate.

垃圾渗滤液含大量难降解有机物，氨氮浓度高，但C/N比低，生物脱氮困难。目前大多采用双膜法等去除难降解有机物和投加大量碳源脱氮，处理成本高。因此亟需对现有工艺提标改造，研究不外加碳源和低成本去除难降解有机物的新工艺。本项目针对渗滤液目前处理瓶颈，采用短程硝化-厌氧氨氧化生物处理工艺，实现自养深度脱氮; 利用渗滤液中难降解有机物作为反硝化碳源去除系统中残余亚硝态氮和硝态氮，提高有机物和总氮去除率，实现深度除碳脱氮，最大限度降低处理成本，并研究其作为反硝化碳源利用机理，解决目前瓶颈问题。.本项目拟通过宏观、微观结合，研究垃圾渗滤液全程自养深度脱氮机理、厌氧氨氧化菌富集影响因素和抑制机制等，明确最佳工艺参数，稳定提高厌氧氨氧化脱氮效率；对渗滤液中难降解有机物进行精准定量；采用分子生物学技术分析以难降解有机物为碳源反硝化的微生物种群结构等，为垃圾渗滤液生物深度处理提供理论支持。

垃圾渗滤液处理是目前污水处理界的难题之一，其中的有机物和氨氮浓度是城市污水的几十倍甚至上百倍，其中高氨氮的处理更是难点。目前大多采用双膜法去除难降解有机物和投加大量药剂如甲醇等作为反硝化碳源脱氮, 而这大大增加了垃圾渗滤液的处理成本。而厌氧氨氧化技术（ANAMMOX）相比于传统的脱氮工艺，可大大节省曝气量和碳源, 降低垃圾渗滤液处理成本。.基于此，本研究针对垃圾渗滤液含大量有机物难处理而目前采用“双膜法”成本高且产生“浓水”和生物脱氮需投加大量碳源大大增加处理成本的瓶颈问题，以实际垃圾渗滤液为研究对象，主要研究了垃圾渗滤液自养深度脱氮机理，短程硝化-厌氧氨氧化及短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺的实现和稳定维持及其影响因素；实现了短程硝化-厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液工艺的成功启动和稳定维持，实现了短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化工艺的耦合；采用生物处理工艺不外加甲醇等药剂作为反硝化碳源就实现了97%和92%以上的NH4+-N和TN去除率，从而实现了垃圾渗滤液的经济高效脱氮并获得了短程硝化-厌氧氨氧化和短程反硝化-厌氧氨氧化系统的最佳工艺参数和运行条件：明确了实现垃圾渗滤液厌氧氨氧化的主要影响因素和范围如温度、有机物浓度等，并且实现了低温下（15℃左右）垃圾渗滤液厌氧氨氧化的成功运行，扩大了厌氧氨氧化的应用范围和为工艺放大创造了有利条件，使得该技术有更大的应前景。.通过宏观、微观结合，采用实际垃圾渗滤液实现了厌氧氨氧化菌在处理实际污水中的较大程度富集，获得了厌氧氨氧化菌富集和生长的最优工艺运行参数，稳定提高了脱氮效率；对厌氧氨氧化菌富集的影响因素进行了研究如有机物浓度等，成功解决了高浓度有机物对厌氧氨氧化菌的抑制即垃圾渗滤液实现厌氧氨氧化的主要瓶颈问题，丰富了生物脱氮的技术理论体系。通过三维荧光光谱等技术对垃圾渗滤液中的难降解有机物进行了详细分析，明确了其主要成分等，为垃圾渗滤液生物深度处理提供了理论支撑。