CN106698661A - 一种处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器 - Google Patents

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孔祥西
马贺蒙
赵庆良
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Abstract

本发明公开了一种处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，所述处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器包括进水系统、厌氧反应器，外回流装置，其中：所述进水系统包括进水桶、进水泵和进水管；所述厌氧反应器包括自下而上依次设置的第一反应区、第二反应区和三相分离器，第一反应区下部设置有排泥管；第二反应区内填充有填料；三相分离器内设置有用于收集甲烷的集气罩，上部设置有出水管；第一反应区和第二反应区、第二反应区和三相分离器之间设置多孔滤板；所述外回流装置包括外回流管、安放加热装置的容器和回流泵。本发明具有占地面积小、抗冲击负荷能力强、能够高效去除污染物、运行稳定、成本较低的优点。

Description

一种处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种适用于焚烧厂垃圾渗滤液处理的装置。
背景技术
垃圾焚烧作为一种有效手段，在城市生活垃圾减量化、无害化、资源化处理中得到越来越广泛的应用，然而焚烧过程会产生大量成分复杂、COD浓度高，盐度高、氨氮浓度高、难降解物质多、处理难度大等特征的垃圾渗滤液。
目前，国内外应用较多的垃圾渗滤液处理方法主要有生物处理和物化处理，作为生物处理技术的一种，厌氧生物处理技术具有能耗低、污泥产量少、抗冲击负荷能力强，同时可以产生可利用能源等优势，因此在处理高浓度废水领域得以广泛应用。目前，厌氧技术以颗粒污泥和三相分离器为典型特征，国内外普遍采用膨胀颗粒污泥床（EGSB）等工艺处理垃圾渗滤液。然而，对于EGSB，在运行过程中通过水泵实现外部出水回流，动力消耗大。
发明内容
本发明针对焚烧厂垃圾渗滤液特性，完善已有反应器不足，提供了一种占地面积小、抗冲击负荷能力强、能够高效去除污染物、运行稳定、成本较低的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，包括进水系统、厌氧反应器，外回流装置，其中：
所述进水系统包括进水桶、进水泵和进水管；
所述厌氧反应器包括自下而上依次设置的第一反应区、第二反应区和三相分离器；第一反应区下部设置有排泥管；第二反应区内填充有填料；三相分离器内设置有用于收集甲烷的集气罩，上部设置有出水管；第一反应区和第二反应区、第二反应区和三相分离器之间设置多孔滤板；
所述外回流装置包括外回流管、安放加热装置的容器和回流泵；
所述进水桶中的污水通过进水泵经进水管由厌氧反应器底部的进水口进入到第一反应区，经过第一反应区和第二反应区之间的多孔滤板上升至第二反应区，随后上升水流经过第二反应区和三相分离器之间的多孔滤板进入三相分离器进行固液分离，产生的甲烷气体通过集气罩收集，经过处理的污水大部分作为出水经出水管流出，另一部分经外回流管流出，经过安放加热装置的容器将污水进行加热，经回流泵回流至第一反应区进水管附近，厌氧反应器内的污泥由排泥管排出。
本发明具有以下优点：
1、本发明设计了一种适用于焚烧厂垃圾渗滤液处理的新型厌氧反应器，能针对垃圾渗滤液成分复杂、难降解物质多、高COD浓度、高氨氮等特性，开发出能耗低、污泥产量少、抗冲击负荷能力强的反应器且能通过厌氧反应生成甲烷，实现能源的再生。
2、本发明反应器结构新颖，在第一反应区与第二反应区、第二反应区与三相分离器之间设置多孔滤板，多孔滤板的设置可以避免因上升流速过大反应器内污泥上浮流失，也更易于反应器内生物填料的附着，使反应器内的填料和污泥处于很好的悬浮状态。
3、本发明反应器设置了外回流装置，但在设计上降低了高径比，减少了水泵的动力消耗，而且节省了空间和制造费用，同时也保证了处理效能。同时，通过外部加热回流水，保证反应器内的温度，外回流装置可以增大传质，提高反应速率，经三相分离器的污水一部分作为出水，一部分通过外回流管接入进水管附近，上升水流增多，污泥处于悬浮状态，利于微生物在生物载体上的附着，同时，厌氧反应器上部出水各项支指标相对进水降低很多，可以对进水中有毒物质进行稀释，减少有毒物质的抑制，保证了反应器的稳定运行。
4、本发明将一种新型填料作为污泥载体填充在厌氧反应器中，该填料由外部空心球壳和内部沸石颗粒组成，沸石颗粒上吸附有纳米级零价铁，纳米级零价铁能够在厌氧条件下腐蚀析氢，为产甲烷菌提供电子供体，迅速降低氧化还原电位为产甲烷菌提供有利的厌氧环境，同时也能有效强化水解酸化过程，促进厌氧反应的发生和进行。外部空心球壳由耐腐蚀、耐温、耐老化、高强度的高分子聚合物注塑而成，具有生物附着力强、比表面积大、孔隙率高、化学和生物稳定性好、经久耐用、不溶出有害物、抗老化、亲水性能强等特性，密度接近于水，在水中能够呈悬浮状态。
5、本发明反应器的排泥装置简单，位于反应器下部，进水口以下，污泥沉淀区不受进水和回流水的扰动，既保证了反应区内部的生物量，又可以通过排泥，避免污泥老化，排泥装置结构简单，排泥方便。
附图说明
图1为本发明处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器的结构示意图，图中：1-进水桶，2-进水泵，3-进水口，4-进水孔眼，5-进水管，6-取样口，7-多孔滤板，8-集气罩，9-出水管，10-溢流堰，11-排气管，12-三相分离器，13-外回流管，14-温度预留口，15-pH预留口，16-填料，17-回流泵，18-回流口，19-气体流量计；
图2为多孔滤板的布置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
如图1和2所示，本发明的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器由进水系统、厌氧反应器，外回流装置构成，其中：
所述进水系统由进水桶1、进水泵2和进水管构成；
所述厌氧反应器的内部自下而上依次设置有第一反应区、第二反应区和三相分离器12；第一反应区下部设置有排泥管，排泥管位于进水口以下；第二反应区内填充有填料16；三相分离器12内设置有用于收集甲烷的集气罩8，上部设置有出水管9；第一反应区和第二反应区、第二反应区和三相分离器12之间设置多孔滤板7；
所述外回流装置由外回流管13、安放加热装置的容器和回流泵17构成；
进水桶1中的污水通过进水泵2经进水管由厌氧反应器底部的进水口3进入到第一反应区，第一反应区的污泥受到进水的扰动而膨胀，一部分污泥在上升水流的带动下上升，经过第一反应区和第二反应区之间的多孔滤板7，上升水流的速度减缓，同时进行二次布水，污泥的混合更加均匀，水流继续上升至第二反应区，第二反应区内放置了很多填料，污水接触附着在填料16上的污泥，污染物得到进一步的降解，第二反应区污泥量比第一反应区少，随后上升水流经过第二反应区和三相分离器12之间的多孔滤板7，部分随水流扰动上升的污泥被阻拦，进入三相分离器12，由于厌氧反应器直径扩大，水流上升流速减慢，污泥上升速度小于下沉速度，固液分离，产生的甲烷气体通过集气罩8收集，并由排气管11接入气体流量计19精确测量体积。三相分离器12由阀门控制引出一个外回流管13，经过处理的污水大部分经出水管9流出，另一部分经外回流管13流出，外回流管13经过一个安放加热装置的容器将污水进行加热，经回流泵17回流至第一反应区进水管附近（回流口18位于进水口3上方），作为处理水对进水起到稀释作用，也提高了传至速率，同时也保证了厌氧反应器内的反应温度。此外，因为厌氧反应器减少了高径比，大大减少了外部回流水的动力消耗。为保证厌氧反应器内的污泥量，避免污泥老化，厌氧反应器内的污泥由第一反应区下部的排泥管定期排出。
本发明中，所述填料16由外壳和内部填料组成，外壳主要成分为聚乙烯和聚丙烯，内部填充为吸附有纳米级零价铁的沸石颗粒，填料占反应器有效容积的30~40%。通过进水泵进水，污水进入厌氧反应器底部，充分与厌氧反应器底部的污泥以及填料接触，污染物质大部分被吸收，在上升水流带动下，厌氧反应器上部污泥处于膨胀状态，传质速率高，同时产生大量的气体。
本发明中，所述多孔滤板7的孔径在4mm左右，均匀布置。
本发明中，所述厌氧反应器上部的污水大部分经三相分离器12流出，一部分经外回流管13回到厌氧反应器的底部。同时，通过加热外回流管13中的水，保证厌氧反应器内的温度。
本发明中，所述厌氧反应器由有机玻璃加工而成，设计COD容积负荷：Nv=5.0kgCOD/(m3.d)，COD去除率为80%。厌氧反应器有效容积为：V=10×10-3×（40000-8000）×10-3/5=0.064m3=64L，尺寸：D=250mm，H =1500mm，停留时间：6.4d。
本发明中，所述出水管9设计为S型，避免空气进入。

Claims (7)

1.一种处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器包括进水系统、厌氧反应器，外回流装置，其中：
所述进水系统包括进水桶、进水泵和进水管；
所述厌氧反应器包括自下而上依次设置的第一反应区、第二反应区和三相分离器；第一反应区下部设置有排泥管；第二反应区内填充有填料；三相分离器内设置有用于收集甲烷的集气罩，上部设置有出水管；第一反应区和第二反应区、第二反应区和三相分离器之间设置多孔滤板；
所述外回流装置包括外回流管、安放加热装置的容器和回流泵，；
所述进水桶中的污水通过进水泵经进水管由厌氧反应器底部的进水口进入到第一反应区，经过第一反应区和第二反应区之间的多孔滤板上升至第二反应区，随后上升水流经过第二反应区和三相分离器之间的多孔滤板进入三相分离器进行固液分离，产生的甲烷气体通过集气罩收集，经过处理的污水大部分作为出水经出水管流出，另一部分经外回流管流出，经过安放加热装置的容器将污水进行加热，经回流泵回流至第一反应区进水管附近，厌氧反应器内的污泥由排泥管排出。
2.根据权利要求1所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述填料由外壳和内部填料组成，外壳成分为聚乙烯和聚丙烯，内部填充为吸附有纳米级零价铁的沸石颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述填料占厌氧反应器有效容积的30~40%。
4.根据权利要求1所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述多孔滤板的孔径为4mm。
5.根据权利要求1所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述厌氧反应器由有机玻璃加工而成。
6.根据权利要求1所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述出水管为S型。
7.根据权利要求1所述的处理高负荷垃圾渗滤液的厌氧反应器，其特征在于所述排泥管位于进水口以下。
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