CN101250006B - 一种垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器。流化床反应器包括反应器内筒(8)、反应器外筒(9)和三相分离器(10)；反应器内筒(8)位于流化床反应器下端，流化床反应器内筒(8)上端与锥体(11)连接，反应器外筒(9)由下端反应器内筒(8)的***空间和上端的锥体(11)组成；反应器外筒(9)的上下端都与反应器内筒(8)相通。应用该反应器，垃圾废水进入反应器内筒后，先后进入好氧区、缺氧区、厌氧区，经历一个类似倒置的A2/O工艺的过程，达到高效去除COD和同时硝化反硝化脱氮的效果，实现好氧厌氧过程的循环互补，大大简化工艺流程、节省占地面积、投资成本和运行成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于涉及一种废水处理，特别是涉及垃圾渗滤液的处理。
背景技术
目前，我国有93％左右的城市固体废物处理采用填埋方法。随着时间的流逝，这些垃圾填埋体在压实作用和微生物的生化作用下，填埋体中所含的污染物将随水分溶出，并与降雨一起形成垃圾渗滤液。由于我国填埋垃圾在成份上比先进国家要复杂得多，造成我国垃圾渗滤液成份更复杂，污染负荷更高，处理难度更大。少量的垃圾渗滤液会对地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境造成严重的污染，直接威胁饮用水和工农业用水水源的安全。
由于垃圾渗滤液成分极其复杂，既有有机污染成分，又有无机污染成分，还含有一些重金属污染成分，表现出很强的综合污染特征，并且垃圾渗滤液中污染物浓度特别高，这种渗滤液很难把它处理到达标。所以，国内外普遍采用不同类型工艺方法组合处理，以做到达标排放的要求。通常，不同类型方法的组合一般是用生物法或土地法作为预处理，然后用物化法作为后处理。为了达到日益严格的渗滤液处理排放标准，这种工艺的组合已成为一种趋势，目前研究的重点主要集中于各种工艺的搭配和协调问题。
对于如何进行垃圾渗滤液的处理，主要存在如下几点主要问题：
(1)渗滤液水量变化较大。尤其是季节性变化量很大，在雨季水量比较大。针对这个问题，一般填埋场设置渗滤液收集调节池，进行水量调节水质均化处理。
(2)渗滤液水质特性变化大。不同填埋场，由于诸多因素不同，其水质存在很大差异，所以适用于某填埋场渗滤液的处理方法不一定也适用于另一填埋场渗滤液的 处理。
(3)渗滤液中氨氮浓度高。且随着填埋场龄的增加而不断升高，其他组分的含量也很高。特别是老龄垃圾废水，具有氨氮含量高、不可生物降解COD物质复杂、含量高的特点。
(4)垃圾填埋渗滤水中含有大量的毒性有机物，甚至包括一些环境激素类物质。
(5)渗滤液中碳源不足。采用传统生物脱氮处理时，处理效果不理想。
(6)老龄垃圾填埋场渗滤液可生化性差。
(7)成本昂贵。
鉴于垃圾渗滤液的危害性较大，生活垃圾卫生填埋场的渗滤液应达到较高排放标准。从目前的处理技术来看，能够使处理出水稳定达到国家标准《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-1997)一级排放标准的相对成熟处理工艺主要有厌氧(UASB)+好氧(SBR或MBR)+膜(NF或RO)技术和蒸发或燃烧技术。然而这些工艺存在着成本高、投资大、膜污染严重、浓缩液产率高(接近30％左右)且难处理等问题，限制了它们的普遍推广和应用。因而，如何降低成本，提高处理效率正成为业内人士研究的主要方向。如能在同一反应器***中实现垃圾渗滤液的同时好氧厌氧处理和生物脱氮，开发具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对国内外垃圾渗滤液厌氧、好氧处理分隔在不同反应器，并需组合沉淀池、其它深度处理技术(如膜处理：超滤、反渗透等)的缺点，提供一种垃圾渗滤液在同一个生物反应器中实现好氧(Oxic)、缺氧(Anoxic)、厌氧(Anaerobic)循环作用，并通过三相分离器的作用，实现活性污泥、气体、处理水的分离。
为达到上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：
一种垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器，包括调节池、污水泵、空气压缩设备、微孔曝气头和流化床反应器，所述流化床反应器上端口径大、下端口径小，中间设有连接上端与下端的锥形体，流化床反应器内设有反应器内筒、反应器外筒和三相分离器；反应器内筒位于流化床反应器下端，底部设有微孔曝气头，微孔曝气头与空气压缩设备连接；反应器内筒底部还通过污水泵与调节池连通；流化床反应器内筒上端与锥体连接，反应器外筒由下端反应器内筒的***空间和上端的锥体组成；反应器外筒的上下端都与反应器内筒相通；三相分离器固定在流化床反应器的顶端，下端与外筒上端连结，流化床反应器的顶部位于三相分离器的外侧设有溢流堰排水口。
相对于现有技术，本发明具有的优点：
(1)同时好氧厌氧循环流化床(三相)生物反应器在设计上通过吸收好氧流化床、UASB三相分离器、气升式生物反应器的结构优点，实现三相流化床功能的一体化。
(2)好氧厌氧循环流化床反应器对废水的处理，依次经过好氧区、缺氧区、厌氧区、沉淀区，在工艺上类似于倒置的(A2/O)工艺，但在结构上克服了传统的(A2/O)工艺、或倒置的(A2/O)工艺需要至少三个反应器分隔进行的缺点，大大简化工艺流程、节省占地面积和投资成本。
(3)本发明可在单个反应器里实现高效去除有机物和脱氮除磷功能。特别是可实现同时硝化反硝化生物脱氮，使两个过程在COD及氧气的提供与消耗、碱度的产生与消耗等方面的互补，节省运行成本。
(4)本发明解决了国际上废水处理领域在A2/O工艺一体化和同时硝化反硝化方面的难题，本发明在处理规模较小的中、小型垃圾填埋场或城市垃圾压缩中转站，对垃圾渗滤液和其它高氨氮有机废水具有重要的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明所用的好氧厌氧循环流化床生物反应器结构示意图与流程；
图2为本发明所用方法对垃圾废水COD的去除效果；
图3为本发明所用方法对氨氮的快速去除效果；
图4为本发明所用方法对NO3 --N的去除效果。
具体实施方式
以下结合说明书附图来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。
如图1所示，垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器包括调节池1、污水泵2、空气压缩设备5、微孔曝气头7和流化床反应器；所述流化床反应器上端口径大、下端口径小，中间设有连接上端与下端的锥形体，流化床反应器内包括反应器内筒8、反应器外筒9和三相分离器10；反应器内筒8位于流化床反应器下端，底部设有微孔曝气头7，微孔曝气头7与空气压缩设备5连接；反应器内筒8底部还通过污水泵2与调节池1连通；流化床反应器内筒8上端与锥体11连接，反应器外筒9由下端反应器内筒8的***空间和上端的锥体11内腔组成；反应器外筒9的上下端都与反应器内筒8相通；三相分离器10固定在流化床反应器的顶端，下端与外筒9上端连结，流化床反应器的顶部位于三相分离器10的外侧设有溢流堰排水口12，溢流堰排水口12与排水池13连接，排水池接排水阀14。连接微孔曝气头7与空气压缩设备5的管道上设有气体流量计6；连接反应器内筒8与调节池1的管道上还分别设有进水阀4和液体流量计3。反应器内筒8的下部装有活性污泥和垃圾渗滤液。
处理垃圾渗滤液时，先将待处理垃圾废水置于调节池1中，然后通过污水泵的作用，将垃圾废水引入反应器内筒8，通过液体流量计3控制其流量；同时，通过空气压缩设备5，将空气引入反应器内筒8的下部，通过气体流量计控制压缩空气的流量，并通过微孔曝气头7将压缩空气均匀的鼓入反应器内筒8内；废水的温度控制为26～36℃。压缩空气在反应器内筒8内向上运动，带动反应器内筒8、外筒9之间的液体造成循环流动；垃圾废水进入反应器内筒后，先进入反应器内筒8的好氧区(Oxiczone)，之后，在反应器顶部由于三相分离器10的作用，气体通过三相分离器10排除，在反应器外筒9上部的锥形体形成缺氧区(Anoxic zone)，废水流经缺氧区之后， 由于微生物对氧的消耗，在反应器内筒8与外筒9下端之间形成厌氧区(Anaerobiczone)，经过厌氧区之后，由于流体的循环作用，污水进入内筒8的下端，又重新进入好氧区，如此循环往复，污水在同一生物反应器中经过了一个类似倒置的(A2/O)工艺过程，因此，具有很好的同时硝化反硝化脱氮效果和除磷效果。由于主体反应器顶部设有三相分离器10，外筒9上部为锥体结构，废水-活性污泥-气体三相悬浮液通过三相分离器10后，在锥体部分形成缺氧区和沉淀区，废水经过沉淀后在反应器顶部通过溢流堰，经排水口12排出进入排水池。沉淀物悬浮在锥体部分。如进水为新鲜的垃圾渗滤液，出水可达到次类废水的国家一级或二级排放标准。如进水为老龄垃圾填埋废水，难以达到国家二级排放标准，可采取深度处理方法，使其达到国家一级排放标准。
应用上述垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器处理自广州某垃圾填埋场投配池垃圾渗滤液，垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器采用不锈钢材料制成，有效反应容积为0.52m3。反应器内筒8内的污泥取自该垃圾填埋场处理渗滤液的经厌氧-好氧组合工艺处理该类废水的活性污泥。对该渗滤水的水质进行了5年时间的监测、跟踪和研究，其主要特征如表1所示。
表1 广州某垃圾填埋场渗滤水的主要性质
| 项目 | 填埋场下面库区中的渗滤水 | 填埋场出口新鲜渗滤水 |
| 颜色 | 黑灰色 | 黄-黑灰色 |
| PH | 7.5～8.5 | 6.0～9.0 |
| 碱度(mg/l) | 7739～12661 | 9039～22072 |
| COD(mg/l) | 8379～24288 | 31200～58050 |
| BOD5(mg/l) | 4300～11250 | - |
| NH3-N(mg/l) | 1604～2904 | 2041～3554 |
| SS(mg/l) | 1046～2424 | - |
| CODcr/NH3-N比 | 4.02～9.52 | 8.95～32.1 |
| BOD5/NH3-N比 | 2.66～4.19 | - |
| 可生化性(BOD5/ CODcr) | 0.43～0.68 | - |
处理时，将待处理垃圾废水置于调节池1中，考虑到同时硝化反硝化各种微生物的驯化，采用较低浓度的废水较为有利，故在试验开始的140多天中，对垃圾渗滤液进行了稀释。通过泵2的作用，将稀释的垃圾废水引入装有活性污泥和垃圾渗滤液的好氧厌氧循环流化床底部(反应器内筒8的下部)，通过液体流量计3控制其流量；同时，通过空气压缩机5，将空气引入好氧厌氧循环流化床底部(反应器内筒8的下部)，通过气体流量计6控制压缩空气的流量，并通过微孔曝气头7，将压缩空气均匀的鼓入好氧厌氧循环流化床底部(反应器内筒8的下部)；废水的温度控制在26～36℃之间。在试验140多天的驯化与运行期间，观察处理效果一直稳定高效，故改用垃圾渗滤液原液(COD浓度近24000mg/l、氨氮浓度范围在1500-2041mg/l)，不做稀释，直接泵入本发明的好氧厌氧循环流化床，运行了30多天，COD去除与同时硝化反硝化脱氮效果一直保持稳定高效，具体情况如下：
1、垃圾渗滤水中CODcr的处理效果
如图2所示：反应器的进水CODcr浓度大部分时间在568.6～3228mg/l之间波动(前期采用垃圾渗滤液原液进行了适当稀释)，后期浓度采用原液(变化快)达到近24000mg/l；反应器出水CODcr的浓度一直比较稳定，一般都在250mg/l以下，平均为136.3mg/l，达到了同类废水的国家二级排放标准(CODcr＜300mg/l)，并达到了广东省“一控双达标”的要求。反应器趋于稳定运行期间CODcr的平均去除率约为95.2％，且CODcr的去除率受***冲击及其它因素的影响较小。这表明，好氧厌氧循环流化床反应器对垃圾填埋渗滤水中的CODcr有着较高和稳定的去除率。
2、垃圾渗滤液的氨氮处理效果
如图3所示：反应器进出水氨氮浓度开始时在108～200mg/l之间，反应器运行趋于稳定期间，后期进水浓度在1500-2041mg/l，但出水氨氮浓度一直在25mg/l以下，平均为8.46mg/l，达到了同类废水的国家二级排放标准(NH3-N＜25mg/l)。反应器趋于稳定运行的过程中，氨氮去除率一直在90％以上，最高接近100％，稳定运行期间的平均去除率为95.8％。
3、垃圾渗滤液的反硝化处理效果
如图4所示：在低的溶解氧浓度下(保持在1.0mg/l以下)，保持同样高浓度的氨氮进水，出水氨氮浓度及硝酸盐氮浓度均可以控制到很低，并出现出水硝酸盐氮浓度比进水还要低的情况。这说明反应器内存在明显的同时硝化反硝化脱氮过程，且反硝化率超过了100％。
Claims (4)
1.一种垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器，包括调节池(1)、污水泵(2)、空气压缩设备(5)、微孔曝气头(7)和流化床反应器；其特征在于，所述流化床反应器上端口径大、下端口径小，中间设有连接上端与下端的锥形体，流化床反应器内设有反应器内筒(8)、反应器外筒(9)和三相分离器(10)；反应器内筒(8)位于流化床反应器下端，底部设有微孔曝气头(7)，微孔曝气头(7)与空气压缩设备(5)连接；反应器内筒(8)底部还通过污水泵(2)与调节池(1)连通；流化床反应器内筒(8)上端与锥体(11)连接，反应器外筒(9)由下端反应器内筒(8)的***空间和上端的锥体(11)组成；反应器外筒(9)的上下端都与反应器内筒(8)相通；三相分离器(10)固定在流化床反应器的顶端，下端与外筒(9)上端连结，流化床反应器的顶部位于三相分离器(10)的外侧设有溢流堰排水口(12)。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器，其特征在于所述连接微孔曝气头(7)与空气压缩设备(5)的管道上设有气体流量计(6)。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器，其特征在于所述连接反应器内筒(8)与调节池(1)的管道上还分别设有进水阀(4)和液体流量计(3)。
4.根据权利要求3所述的垃圾渗滤液好氧厌氧循环处理流化床反应器，其特征在于所述溢流堰排水口(12)与排水池(13)连接，排水池(13)与排水阀(14)相连。
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