專利名稱：?jiǎn)渭?jí)缺氧/厭氧uasb-a/o工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)數(shù)目不斷增加，城市規(guī)模日益擴(kuò)大，人口急劇增長(zhǎng)， 導(dǎo)致城市固體廢棄物大幅度提高。填埋作為一種城市固體廢棄物處理方式已被國(guó)內(nèi)外廣泛 采用，目前我國(guó)有90%左右的城市固體廢棄物是用填埋法處理的。填埋法的最大弊端就是 產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染源滲濾液。滲濾液因具有成份復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、有機(jī)物和氨氮濃 度高、營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等水質(zhì)特點(diǎn)，給其處理帶來較大困難。研究發(fā)現(xiàn)，生物處理可有效 去除滲濾液中有機(jī)物和氨氮且較經(jīng)濟(jì)，因此被廣泛應(yīng)用。生物處理法大致分為厭氧處理法與好氧處理法兩類。厭氧處理法具有能耗低、運(yùn) 行費(fèi)用低、污泥產(chǎn)量少、工藝穩(wěn)定、有機(jī)負(fù)荷高等優(yōu)點(diǎn)，但其出水COD和BOD5較高，往往達(dá)不 到排放標(biāo)準(zhǔn)，宜做高濃度有機(jī)廢水的預(yù)處理單元；好氧處理法能較好的去除有機(jī)物和氨氮， 出水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但其動(dòng)力消耗大，運(yùn)行費(fèi)用較高，宜做高濃度有機(jī)廢水的后續(xù)處理單兀。由上述兩種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)及滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)可知，采用厭氧_好氧組合工 藝處理滲濾液具有一定的可行性且實(shí)際應(yīng)用意義較大。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)高濃度有機(jī)物及高氨氮滲濾液難處理的問題，本實(shí)用新型提出了單級(jí)缺氧/ 厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置，主要是為了實(shí)現(xiàn)滲濾液中可生物降解有 機(jī)物和氨氮的高效、深度去除。本實(shí)用新型提供的單級(jí)缺氧/厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置主 要由一體化水箱A、缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B、中間水箱C、A/0反應(yīng)器D、二沉池E順序串 聯(lián)組成。其中，一體化水箱A由原滲濾液區(qū)1和硝化液回流區(qū)2組成，缺氧/厭氧UASB反 應(yīng)器B設(shè)有內(nèi)循環(huán)回流管10，A/0反應(yīng)器D缺氧反應(yīng)區(qū)設(shè)有攪拌器22，好氧反應(yīng)區(qū)設(shè)有曝 氣裝置，二沉池E和一體化水箱A中的硝化液回流區(qū)2設(shè)有硝化液回流管36?！w化水箱A中的原滲濾液區(qū)1、硝化液回流區(qū)2分別通過滲濾液進(jìn)水管5和硝化 液進(jìn)水管8與缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B底部進(jìn)水口相連，缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B內(nèi)置 三相分離器12、導(dǎo)氣管13，頂部導(dǎo)氣閥14、導(dǎo)氣管13與外置堿液吸收瓶15相連，堿液吸收 瓶15與氣體流量計(jì)16相連。缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B側(cè)壁上的內(nèi)循環(huán)出水口與其底部 進(jìn)水口通過內(nèi)循環(huán)回流管10相連，UASB出水管18連接至中間水箱C。A/0反應(yīng)器D分為 缺氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)并分別安裝攪拌器22和曝氣裝置。缺氧反應(yīng)區(qū)通過A/0進(jìn)水管 20和污泥回流管34分別與中間水箱C出水口和二沉池E底部相連，好氧反應(yīng)區(qū)通過氣體管 29與氣泵31相連，A/0出水管32連接至二沉池E。二沉池E通過硝化液回流管36與一體 化水箱A中的硝化液回流區(qū)2相連。
3[0008]本實(shí)用新型的工作原理采用單級(jí)缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器通過反硝化作用和產(chǎn)甲 烷作用降解大部分有機(jī)物，反硝化作用主要是通過反硝化菌以有機(jī)物為電子供體將NOx--N 還原成N2 ；產(chǎn)甲烷作用是在厭氧條件下通過產(chǎn)甲烷菌將有機(jī)物氧化CH4、H2O和C02。缺氧/ 厭氧UASB反應(yīng)器出水中剩余有機(jī)物在后續(xù)A/0反應(yīng)器中得到進(jìn)一步去除。滲濾液中的氨 氮在A/0反應(yīng)器好氧反應(yīng)區(qū)被硝化細(xì)菌氧化為NOx--N,而后分別通過污泥回流和硝化液回 流在A/0反應(yīng)器缺氧反應(yīng)區(qū)和缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反硝化作用，完成氮的去除。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)滲濾液中大部分有機(jī)物在缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)去除，COD去除率可達(dá) 80. 1%，大大減輕了后續(xù)A/0反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的高效、深度去除。同時(shí)經(jīng) 系統(tǒng)處理后的硝化液回流到缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)并獲得較高的反硝化率，進(jìn)一步提高 了系統(tǒng)對(duì)TN的去除率。(2)滲濾液的堿度以及缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器、A/0反應(yīng)器缺氧反應(yīng)區(qū)反硝化作 用產(chǎn)生的堿度可用來補(bǔ)償A/0反應(yīng)器好氧反應(yīng)區(qū)硝化過程所需的堿度，進(jìn)而節(jié)省A/0反應(yīng) 器硝化過程的投堿量。(3)采用硝化液回流的方式既對(duì)滲濾液有一定的稀釋作用，又可以利用滲濾液中 豐富的有機(jī)碳源，在缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)徹底反硝化和有機(jī)物的降解。

圖1是單級(jí)缺氧/厭氧UASB-A/0工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；圖2是COD在單級(jí)缺氧/厭氧UASB-A/0系統(tǒng)內(nèi)的變化規(guī)律；圖3是NH4+-N在單級(jí)缺氧/厭氧UASB-A/0系統(tǒng)內(nèi)的變化規(guī)律。圖 1 中A- 一體化水箱1-原滲濾液區(qū)、2-硝化液回流區(qū)；B-缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器3_滲濾液出水閥、4_滲濾液進(jìn)水泵、5_滲濾液進(jìn)水 管、6-硝化液出水閥、7-硝化液進(jìn)水泵、8-硝化液進(jìn)水管、9-內(nèi)循環(huán)出水閥、10-內(nèi)循環(huán)回流 管、11-內(nèi)循環(huán)泵、12-三相分離器、13-導(dǎo)氣管、14-頂部導(dǎo)氣閥、15-堿液吸收瓶、16-氣體 流量計(jì)、17-UASB出水閥、18-UASB出水管；C-中間水箱19_中間水箱出水閥；D-A/0反應(yīng)器20-A/0進(jìn)水管、21-A/0進(jìn)水泵、22-攪拌器、29-氣體管、31-氣泵、 32-A/0出水管；E- 二沉池33_污泥回流閥、34-污泥回流管、35-污泥回流泵、36-硝化液回流管、 37-硝化液回流泵、38-硝化液回流閥；
具體實(shí)施方式
試驗(yàn)所用滲濾液取自北京六里屯垃圾填埋場(chǎng)，呈深黑色、粘稠、有惡臭，其水質(zhì)為 pH 7. 1 8. 5 ；COD 4785 8091mg/L ；TN 1600 2489. 5mg/L ；NH/-N1426. 9 2360mg/L ； NOf-N 2. 6 9. 6mg/L ；Ν02:Ν 1. 0 2. 6mg/L ；TS 15800mg/L ；色度 500 750，深褐色；臭 味4級(jí)。試驗(yàn)裝置如圖1所示，原水箱由不銹鋼制成，外裹敷保溫材料，容積為50L。水浴 加熱區(qū)直徑為150mm，容積為10L。主體反應(yīng)器缺氧/厭氧UASB和A/0由有機(jī)玻璃制成，其中缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器上部分內(nèi)徑、外徑和高度分別為70mm、80mm、400mm，下部分內(nèi)徑、 外徑和高度分別為40mm、50mm、1000mm，上下部分由50mm高的圓臺(tái)形有機(jī)玻璃管連接，有效 容積為3L ；A/0反應(yīng)器分成5個(gè)格室，第1格室缺氧運(yùn)行，后4個(gè)格室好氧運(yùn)行，有效容積 為10L。缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)溫度由溫控裝置控制(30 士 2)°C，A/0反應(yīng)器在室溫下 運(yùn)行。缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器接種的厭氧顆粒污泥取自某啤酒污水處理廠，接種污泥量為 62. 5g。A/0反應(yīng)器接種的活性污泥取自本實(shí)驗(yàn)室其他課題組處理生活污水的活性污泥反應(yīng) 器，MLSS = 3000mg/L, VSS = 2345mg/L。馴化期間，通過增加進(jìn)水流量提高氨氮濃度，逐步 培養(yǎng)適宜降解滲濾液的“成熟”活性污泥。由于滲濾液成份復(fù)雜且有毒物質(zhì)含量較多，污泥 增長(zhǎng)較慢，故運(yùn)行期間整個(gè)系統(tǒng)不排泥。采用上述裝置的滲濾液處理工藝，其步驟包括(1)滲濾液和硝化液分別通過滲濾液進(jìn)水泵4和硝化液進(jìn)水泵7按照1 3比例 混合進(jìn)入缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B。缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B內(nèi)的反硝化菌利用滲濾液 中豐富的有機(jī)物作為碳源將硝化液中的NOx--N還原成N2，同時(shí)厭氧產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲 烷反應(yīng)，將有機(jī)物氧化為CH4、H2O和C02。反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體依次通過三相分離器12、導(dǎo) 氣管13和堿液吸收瓶15被排入大氣。(2)當(dāng)混合液充滿缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B時(shí)，打開內(nèi)循環(huán)出水閥9，使其經(jīng)過內(nèi) 循環(huán)泵11進(jìn)入缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B的進(jìn)水口，進(jìn)行內(nèi)循環(huán)。同時(shí)排出的上清液通過 UASB出水管18依靠重力作用流入中間水箱C。(3)中間水箱C的混合液通過A/0進(jìn)水泵21進(jìn)入A/0反應(yīng)器D缺氧反應(yīng)區(qū)，啟動(dòng) 攪拌器22，進(jìn)行反硝化反應(yīng)；反應(yīng)后的混合液進(jìn)入好氧反應(yīng)區(qū)，啟動(dòng)氣泵31曝氣，進(jìn)行硝化 反應(yīng)。(4)硝化反應(yīng)結(jié)束后，A/0反應(yīng)器D內(nèi)的混合液進(jìn)入二沉池E進(jìn)行泥水分離，分離 后的上清液通過硝化液回流泵37進(jìn)入一體化水箱A中的硝化液回流區(qū)2，同時(shí)沉降性好的 污泥通過污泥回流泵35從二沉池E底部回流到A/0反應(yīng)器D缺氧反應(yīng)區(qū)。具體運(yùn)行過程如下打開滲濾液出水閥3和硝化液出水閥6，啟動(dòng)滲濾液進(jìn)水泵4和硝化液進(jìn)水泵7， 將一體化水箱A中的滲濾液和硝化液按照1 3比例混合進(jìn)入缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B， 進(jìn)行缺氧反硝化反應(yīng)和厭氧產(chǎn)甲烷反應(yīng)，使混合液中的有機(jī)物得到充分降解。反應(yīng)結(jié)束后， 產(chǎn)生的混合氣體經(jīng)三相分離器12的分離，通過導(dǎo)氣管13進(jìn)入堿液吸收瓶15，去除CO2后排 放至大氣。當(dāng)混合液充滿缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B后，打開內(nèi)循環(huán)出水閥9，啟動(dòng)內(nèi)循環(huán)泵 11，進(jìn)行缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器B的內(nèi)循環(huán)。同時(shí)排出的上清液通過UASB出水管18流入 中間水箱C。打開中間水箱出水閥19，啟動(dòng)A/0進(jìn)水泵21，使混合液流入A/0反應(yīng)器D的 缺氧反應(yīng)區(qū)，啟動(dòng)攪拌器22，進(jìn)行反硝化反應(yīng)；反應(yīng)后的混合液進(jìn)入好氧反應(yīng)區(qū)，啟動(dòng)氣泵 31，進(jìn)行硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)結(jié)束后的混合液經(jīng)A/0出水管32進(jìn)入二沉池E進(jìn)行泥水分離。 打開硝化液回流閥38和污泥回流閥33，啟動(dòng)硝化液回流泵37和污泥回流泵35，將分離后 的上清液回流到一體化水箱A中的硝化液回流區(qū)2，進(jìn)行下一周期的反應(yīng)，同時(shí)將沉降性好 的污泥從二沉池E底部回流到A/0反應(yīng)器D缺氧反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行反硝化反應(yīng)。應(yīng)用實(shí)例試驗(yàn)以某垃圾填埋場(chǎng)實(shí)際滲濾液為研究對(duì)象，經(jīng)過89d的運(yùn)行，獲得了穩(wěn)定的工
5藝性能。在系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度為5088 809 lmg/L范圍內(nèi)時(shí)，最終出水COD濃度小于600mg/ L，去除率在91. 5%左右，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的高效、深度去除。整個(gè)試驗(yàn)期間缺氧/厭氧UASB-A/0系統(tǒng)維持了穩(wěn)定的氨氮去除率。在平均進(jìn)水 NH/-N濃度為1981mg/L的條件下，出水平均值為17. 7mg/L，去除率為99. 1%，實(shí)現(xiàn)了氨氮 的深度去除。
權(quán)利要求一種單級(jí)缺氧/厭氧UASB A/O工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于由一體化水箱(A)、缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)、中間水箱(C)、A/O反應(yīng)器(D)、二沉池(E)順序串聯(lián)組成；其中，一體化水箱(A)由原滲濾液區(qū)(1)和硝化液回流區(qū)(2)組成，缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)設(shè)有內(nèi)循環(huán)回流管(10)，A/O反應(yīng)器(D)缺氧反應(yīng)區(qū)設(shè)有攪拌器(22)，好氧反應(yīng)區(qū)設(shè)有曝氣裝置，二沉池(E)和一體化水箱(A)中的硝化液回流區(qū)(2)設(shè)有硝化液回流管(36)；一體化水箱(A)中的原滲濾液區(qū)(1)、硝化液回流區(qū)(2)分別通過滲濾液進(jìn)水管(5)和硝化液進(jìn)水管(8)與缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)底部進(jìn)水口相連，缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)內(nèi)置三相分離器(12)、導(dǎo)氣管(13)，頂部導(dǎo)氣閥(14)、導(dǎo)氣管(13)與外置堿液吸收瓶(15)相連，堿液吸收瓶(15)與氣體流量計(jì)(16)相連；缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)側(cè)壁上的內(nèi)循環(huán)出水口與其底部進(jìn)水口通過內(nèi)循環(huán)回流管(10)相連，UASB出水管(18)連接至中間水箱(C)；A/O反應(yīng)器(D)分為缺氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)并分別安裝攪拌器(22)和曝氣裝置；缺氧反應(yīng)區(qū)通過A/O進(jìn)水管(20)和污泥回流管(34)分別與中間水箱(C)出水口和二沉池(E)底部相連，好氧反應(yīng)區(qū)通過氣體管(29)與氣泵(31)相連，A/O出水管(32)連接至二沉池(E)；二沉池(E)通過硝化液回流管(36)與一體化水箱(A)中的硝化液回流區(qū)(2)相連。
專利摘要單級(jí)缺氧/厭氧UASB-A/O工藝處理高氨氮滲濾液實(shí)驗(yàn)裝置屬于污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。滲濾液是一種成份非常復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，高氨氮和高有機(jī)物等水質(zhì)特征為其處理帶來困難。本實(shí)用新型主要由一體化水箱(A)、缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)、中間水箱(C)、A/O反應(yīng)器(D)、二沉池(E)順序串聯(lián)組成。其中，一體化水箱(A)由原滲濾液區(qū)(1)和硝化液回流區(qū)(2)組成，缺氧/厭氧UASB反應(yīng)器(B)設(shè)有內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，A/O反應(yīng)器(D)缺氧反應(yīng)區(qū)安裝攪拌器(22)，好氧反應(yīng)區(qū)與氣泵(31)相連，并通過污泥回流泵(35)與二沉池(E)底部相連，二沉池(E)與一體化水箱(A)中的硝化液回流區(qū)(2)相連。本實(shí)用新型通過生物方法實(shí)現(xiàn)滲濾液中有機(jī)物和氨氮的高效、深度去除，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號(hào)C02F3/30GK201753302SQ201020291428
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者王凱, 王淑瑩, 王燕 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)