CN110845091A - 一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池‑膜生物反应器联合处理装置及其处理方法。该装置由预处理***、电生化***、膜深度处理***三部分组成。预处理***由调节区构成，电生化***由UASB区、反硝化区、硝化区构成，膜深度处理***由纳滤区、反渗透区构成。UASB区、反硝化区分别插有阳极电极Ⅰ、阴极电极Ⅱ，硝化区设有内置超滤膜组件的阳极电极Ⅲ，阴阳极电极通过外电路与稳压电源相连。进水依次经过预处理***、电生化***、膜深度处理***处理后排放。本发明在提高***内的COD和总氮的去除效率的同时，高效回收沼气能源，增加膜深度处理***回收率、缓解膜污染，提供了一种垃圾渗滤液处理新技术。
Description
技术领域
本发明归属废水处理领域，具体涉及一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其处理方法。
背景技术
我国城市生活垃圾存在水分含量较高、垃圾热值相对较低等问题，因此在焚烧前需在垃圾仓中储存5-7天脱水发酵，提高热值后再进行焚烧处理。渗滤液即为垃圾在脱水发酵过程产生的高浓度有机废水，具有污染物成份复杂、有机污染物及氨氮浓度高、盐分含量高等特点而难以处理。目前国内常用的垃圾渗滤液处理工艺为生化-膜处理工艺，渗滤液处理站普遍存在生化处理效果差、出水总氮难以达标、膜处理***处理压力大等问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有工艺的不足，提供一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其处理方法。
本发明的具体技术方案是：一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，由预处理***1、电生化***2、膜深度处理***3三部分组成；所述预处理***1由调节区4构成，所述电生化***2由UASB区5、反硝化区6、硝化区7构成，所述膜深度处理***3由纳滤区8、反渗透区9构成；所述UASB区5、反硝化区6分别插有阳极电极Ⅰ11、阴极电极Ⅱ12，硝化区7设有内置超滤膜组件的阳极电极Ⅲ13；所述的阳极电极Ⅰ11与阳极电极Ⅲ13通过导线与稳压电源14的正极相连，阴极电极Ⅱ12通过导线与稳压电源14的负极相连。
作为优选，所述调节区4、UASB区5、反硝化区6、硝化区7四室的体积之比为7:9:3:8。
作为优选，所述位于UASB区5、反硝化区6、硝化区7内的导线10均采用不锈钢丝。
作为优选，所述的阳极电极Ⅰ11、阴极电极Ⅱ12材料为碳毡，阳极电极Ⅲ13材料为内置超滤膜组件的不锈钢网。
进一步的，电生化***2中UASB区5作为阳极进行高效有机物氧化反应；反硝化区6作为阴极接收UASB区5、硝化区7输送的电子进行高效反硝化反应；硝化区7作为阳极进行高效硝化反应，并通过阳极电极Ⅲ13中内置超滤膜组件对出水的过滤作用来维持反应器内的活性污泥浓度，保证纳滤区8的进水水质。
本发明还提出了一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置的处理方法，经过调节区4均质均量后的垃圾渗滤液在微生物电解池的作用下，UASB区5进行有机物高效厌氧发酵反应，硝化区6进行高效硝化反应，反硝化区7进行高效反硝化反应，纳滤区8、反渗透区9用以去除渗滤液中的的盐分、碱度、硬度等，从而高效去除渗滤液中的污染物并回收能源。
进一步的，基于上述装置的污染物处理方法，具体步骤如下：
1)垃圾渗滤液首先送入调节区4进行均质均量，缓解来水不均匀给后续处理***带来的冲击负荷；
2)经均质均量后的渗滤液送至UASB区5进行厌氧发酵反应，使大分子化合物氧化为小分子化合物，减轻后续工艺的COD负荷；
3)在UASB区5中设置阳极电极Ⅰ11，反硝化区6中设置阴极电极Ⅱ12，硝化区7中设置阳极电极Ⅲ13，三个电极通过导线与稳压电源14相连，在外加电压的作用下，UASB区5内的微生物自身的物质代谢与能量代谢得到加强，从而提高了反应区内有机物降解速率及沼气产量，并向反硝化区6输送电子；
4)UASB区5产水自流入反硝化区6进行高效反硝化反应，反硝化区6作为阴极接收UASB区5、硝化区7输送的电子进行硝酸盐、亚硝酸盐的还原反应，生成氮气；
5)反硝化区6产水自流入硝化区7进行高效硝化反应，硝化区7作为阳极进行氨氮的氧化反应和有机物氧化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐及稳定的无机物，并向反硝化区6输送电子；
6)硝化区7出水经阳极电极Ⅲ14中内置的超滤膜组件过滤后排出，超滤膜组件可通过物理过滤作用来维持反应器内的活性污泥浓度，并保证纳滤区8对进水水质的要求；
7)硝化区7中经超滤膜组件过滤后产水通过泵送至纳滤区8、反渗透区9以去除在电生化***2不能被去除的盐分、碱度、硬度等后排放。
本发明的有益效果是：
(1)在微生物电解池外加电场的作用下，电生化***内微生物活性明显增强，***内的COD去除率和脱氮效率得可同步提高10％和15％，因此本微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其方法可同步强化渗滤液中COD和总氮的去除效果。
(2)通过微生物电解池对UASB区内产甲烷菌的驯化作用，UASB区的甲烷产率相较于传统厌氧反应器可提高18％，因此本微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其方法可高效回收沼气能源。
(3)通过对电生化***的优化，污染物去除率得到明显增强，从而缓解了后续膜深度处理***处理压力，在提高膜***的回收率的同时有效缓解膜污染，膜污染周期可延长20％，因此本微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置及其方法可有效降低***的运行成本。
附图说明
图1为微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置的结构示意图。
图2为微生物电解池-膜生物反应器联合处理方法流程图。
图中：预处理***1，电生化***2，膜深度处理***3，调节区4，UASB区5，反硝化区6，硝化区7，纳滤区8，反渗透区9，不锈钢丝10，阳极电极Ⅰ11，阴极电极Ⅱ12，阳极电极Ⅲ13，稳压电源14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其主体由预处理***1、电生化***2、膜深度处理***3三部分组成(以图中虚线框划分)。预处理***1由调节区4构成，电生化***2由UASB区5、反硝化区6、硝化区构成，膜深度处理***3由纳滤区8、反渗透区9构成，作为优选，调节区4、UASB区5、反硝化区6、硝化区7四室可设计为钢结构或钢筋混凝土结构，其体积之比为7:9:3:8。UASB区5、反硝化区6分别插有阳极电极Ⅰ11、阴极电极Ⅱ12，硝化区7设有内置超滤膜组件的阳极电极Ⅲ13，作为优选，所述的阳极电极Ⅰ11、阴极电极Ⅱ12材料为碳毡，阳极电极Ⅲ13材料为内置超滤膜组件的不锈钢网。所述的阳极电极Ⅰ11与阳极电极Ⅲ13通过导线与稳压电源14的正极相连，阴极电极Ⅱ12通过导线与稳压电源14的负极相连，由电源进行供电，作为优选，导线10均采用不锈钢丝。
基于上述装置的污染物处理方法，经过调节区4均质均量后的垃圾渗滤液在微生物电解池的作用下，UASB区5进行有机物高效厌氧发酵反应，硝化区6进行高效硝化反应，反硝化区7进行高效反硝化反应，纳滤区8、反渗透区9用以去除渗滤液中的的盐分、碱度、硬度等，从而高效去除渗滤液中的污染物并回收能源。具体步骤如下：
1)垃圾渗滤液首先送入调节区4进行均质均量，缓解来水不均匀给后续处理***带来的冲击负荷；
2)经均质均量后的渗滤液送至UASB区5进行厌氧发酵反应，使大分子化合物氧化为小分子化合物，减轻后续工艺的COD负荷；
3)在UASB区5中设置阳极电极Ⅰ11，反硝化区6中设置阴极电极Ⅱ12，硝化区7中设置阳极电极Ⅲ13，三个电极通过导线与稳压电源14相连，在外加电压的作用下，UASB区5内的微生物自身的物质代谢与能量代谢得到加强，从而提高了反应区内有机物降解速率及沼气产量，并向反硝化区6输送电子；
4)UASB区5产水自流入反硝化区6进行高效反硝化反应，反硝化区6作为阴极接收UASB区5、硝化区7输送的电子进行硝酸盐、亚硝酸盐的还原反应，生成氮气；
5)反硝化区6产水自流入硝化区7进行高效硝化反应，硝化区7作为阳极进行氨氮的氧化反应和有机物氧化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐及稳定的无机物，并向反硝化区6输送电子；
6)硝化区7出水经阳极电极Ⅲ14中内置的超滤膜组件过滤后排出，超滤膜组件可通过物理过滤作用来维持反应器内的活性污泥浓度，并保证纳滤区8对进水水质的要求；
7)硝化区7中经超滤膜组件过滤后产水通过泵送至纳滤区8、反渗透区9以去除在电生化***2不能被去除的盐分、碱度、硬度等后排放。整个过程在COD和总氮的去除效率提高的同时，高效回收沼气能源，增加膜处理***回收率、缓解了膜污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其特征在于：由预处理***(1)、电生化***(2)、膜深度处理***(3)三部分组成；所述预处理***(1)由调节区(4)构成，所述电生化***(2)由UASB区(5)、反硝化区(6)、硝化区(7)构成，所述膜深度处理***(3)由纳滤区(8)、反渗透区(9)构成；所述UASB区(5)、反硝化区(6)分别插有阳极电极Ⅰ(11)、阴极电极Ⅱ(12)，硝化区(7)设有内置超滤膜组件的阳极电极Ⅲ(13)；所述的阳极电极Ⅰ(11)与阳极电极Ⅲ(13)通过导线与稳压电源(14)的正极相连，阴极电极Ⅱ(12)通过导线与稳压电源(14)的负极相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其特征在于：所述调节区(4)、UASB区(5)、反硝化区(6)、硝化区(7)四室的体积之比为7:9:3:8。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其特征在于：所述位于UASB区(5)、反硝化区(6)、硝化区(7)内的导线(10)均采用不锈钢丝。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其特征在于：所述的阳极电极Ⅰ(11)、阴极电极Ⅱ(12)材料为碳毡，阳极电极Ⅲ(13)材料为内置超滤膜组件的不锈钢网。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置，其特征在于：电生化***(2)中UASB区(5)作为阳极进行高效有机物氧化反应；反硝化区(6)作为阴极接收UASB区(5)、硝化区(7)输送的电子进行高效反硝化反应；硝化区(7)作为阳极进行高效硝化反应，并通过阳极电极Ⅲ(13)中内置超滤膜组件对出水的过滤作用来维持反应器内的活性污泥浓度，保证纳滤区(8)的进水水质。
6.一种使用权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理装置的处理方法，其特征在于：经过调节区(4)均质均量后的垃圾渗滤液在微生物电解池的作用下，UASB区(5)进行有机物高效厌氧发酵反应，硝化区(6)进行高效硝化反应，反硝化区(7)进行高效反硝化反应，纳滤区(8)、反渗透区(9)用以去除渗滤液中的的盐分、碱度、硬度等，从而高效去除渗滤液中的污染物并回收能源。
7.根据权利要求6所述的用于处理垃圾渗滤液的微生物电解池-膜生物反应器联合处理的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)垃圾渗滤液首先送入调节区(4)进行均质均量，缓解来水不均匀给后续处理***带来的冲击负荷；
2)经均质均量后的渗滤液送至UASB区(5)进行厌氧发酵反应，使大分子化合物氧化为小分子化合物，减轻后续工艺的COD负荷；
3)在UASB区(5)中设置阳极电极Ⅰ(11)，反硝化区(6)中设置阴极电极Ⅱ(12)，硝化区(7)中设置阳极电极Ⅲ(13)，三个电极通过导线与稳压电源(14)相连，在外加电压的作用下，UASB区(5)内的微生物自身的物质代谢与能量代谢得到加强，从而提高了反应区内有机物降解速率及沼气产量，并向反硝化区(6)输送电子；
4)UASB区(5)产水自流入反硝化区(6)进行高效反硝化反应，反硝化区(6)作为阴极接收UASB区(5)、硝化区(7)输送的电子进行硝酸盐、亚硝酸盐的还原反应，生成氮气；
5)反硝化区(6)产水自流入硝化区(7)进行高效硝化反应，硝化区(7)作为阳极进行氨氮的氧化反应和有机物氧化反应，生成硝酸盐、亚硝酸盐及稳定的无机物，并向反硝化区(6)输送电子；
6)硝化区(7)出水经阳极电极Ⅲ(14)中内置的超滤膜组件过滤后排出，超滤膜组件可通过物理过滤作用来维持反应器内的活性污泥浓度，并保证纳滤区(8)对进水水质的要求；
7)硝化区(7)中经超滤膜组件过滤后产水通过泵送至纳滤区(8)、反渗透区(9)以去除在电生化***(2)不能被去除的盐分、碱度、硬度等后排放。
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