CN106915872B - 抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，所述反应器采用内外圆柱套筒式结构，内圆柱套筒作为微臭氧预氧化单元，外圆柱套筒一部分作为贮水池，另一部分作为曝气生物滤池，内圆柱套筒的底部设有臭氧曝气装置，上部设有出水区缺口，贮水池的上部设有与出水区缺口相连的跌水装置，贮水池和曝气生物滤池之间设有挡板，挡板底部设有微孔隔板，曝气生物滤池的底部设有曝气装置，内部填充有填料，上部设有出水口。该反应器结合微量臭氧预氧化和曝气生物滤池作用于一体，利用臭氧氧化将大分子有机物转化成小分子物质，提高废水可生化性，使曝气生物滤池高效运行，以达到去除废水中残余污染物、深度处理垃圾渗滤液的目的。

Description

抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种可抗冲击负荷、低能耗、适用于垃圾渗滤液深度处理的一体化反应器。

背景技术

随着城市的发展和生活水平的提高，城市固体垃圾产生量逐年增加，固体垃圾已成为全球性的污染问题。目前常用的垃圾处理方法有卫生填埋、焚烧、堆肥等。垃圾渗滤液是垃圾在填埋或焚烧处理过程中产生的一种成分复杂、微生物营养比例失调且水质水量变化大的高浓度高氨氮有机废水。垃圾渗滤液如不加以处理，会对地下水、大气等环境造成严重的二次污染，其中有毒有害物质将对人类健康和周边生态造成巨大危害。

由于垃圾渗滤液的特性，单纯依靠一种方法难以达到处理的要求，而目前国际上又没有一套成熟、切实可行的渗滤液处理工艺，我国对垃圾渗滤液的处理工艺的要求也是较为模糊的推荐使用“预处理+生物处理+深度处理”的组合工艺。随着人们对环境质量要求的提升，垃圾渗滤液的排放标准也变得越来越严格，生物处理之后的垃圾渗滤液一般难以达到排放标准，所以深度处理对于垃圾渗滤液达标排放至关重要。目前，国内外研究出的垃圾渗滤液的深度处理技术一般分为物化法、生物法以及膜处理技术。其中实际工程中最常用的膜处理法效果好，但是存在着成本高、能耗大、浓缩液二次污染等难以解决的问题。随着对深度处理技术研发需求的加剧，工艺简单、处理效率高、能耗低的组合新工艺将成为垃圾渗滤液深度处理工艺的发展趋势。

针对处理成本和处理效率及稳定性考虑，曝气生物滤池生物处理工艺弥补了以上方法的不足。曝气生物滤池具有容积负荷高、水力负荷大、出水水质好、占地面积小、能耗低、运行成本低等特点，在废水深度处理中发挥极大的优势。然而，经生物处理后的垃圾渗滤液可生化性较低，不利于曝气生物滤池的运行。

发明内容

针对曝气生物滤池的上述问题，本发明提供了一种抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，该反应器结合微量臭氧预氧化和曝气生物滤池作用于一体，首先利用臭氧氧化将大分子有机物转化成小分子物质，提高废水可生化性，使曝气生物滤池高效运行，以达到去除废水中残余有机物、氨氮等污染物，深度处理垃圾渗滤液的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其采用内外圆柱套筒式结构，内圆柱套筒作为微臭氧预氧化单元，外圆柱套筒一部分作为预氧化出水贮水池，另一部分作为曝气生物滤池，其中：

所述内圆柱套筒的底部设有臭氧曝气装置，上部设有出水区缺口；

所述贮水池的上部设有跌水装置，跌水装置与出水区缺口相连；

所述贮水池和曝气生物滤池之间设有挡板，挡板底部设有微孔隔板；

所述曝气生物滤池的底部设有曝气装置，内部填充有填料，上部设有出水口。

一种利用上述反应器深度处理垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：

一、废水由反应器底部进入内圆柱套筒，同时打开臭氧曝气装置，使废水与微量臭氧混合，发生预氧化反应；

二、废水经臭氧预氧化之后由出水区缺口经跌水装置跌入外圆柱套筒的贮水池，跌水过程废水与空气充分接触，可增加废水的溶解氧；

三、贮水池中的废水经微孔隔板流入曝气生物滤池，同时打开曝气生物滤池底部的曝气装置，使填料、氧气、废水充分混合，废水在此区域被生物降解，随后由曝气生物滤池上部的出水口流出。

本发明具有以下优点：

1、本发明设计了一种涵盖臭氧预氧化、填料吸附以及微生物降解作用、集去除残余的有机污染物和氨氮等为一体的深度处理垃圾渗滤液的反应器，成功实现了污染物的进一步去除，使出水满足深度处理垃圾渗滤液的要求。

2、本发明结构新颖，采用圆柱形套筒模式，内筒预氧化提高废水可生化性，外筒贮水及生物降解。通过跌水方式将贮水池的废水进行微量的充氧，减少了后续曝气量，降低了能耗，同时跌水过程可进一步加速废水中剩余臭氧的去除，消除臭氧对后续微生物生长的影响，保证曝气生物滤池的高效处理。

3、本发明通过隔板的设计控制水流方向，并设计水位差，使贮水池废水成功进入曝气生物滤池区域，实现了将水箱与反应器结合，达到运行简单的目的。

4、本发明填料选择破碎型活性炭，比表面积大，对污染物具有一定的吸附作用。破碎型活性炭作为填料时，微生物将附着在活性炭表面，充分发挥活性炭的物理吸附作用和微生物降解作用，对污染物的去除率高于其他材料作为填料时曝气生物滤池的去除率。

5、本发明通入废水中的臭氧浓度只有0.5mg/L，故称为“微臭氧”。在本发明中由于反应器的特殊设计，微臭氧满足预氧化的实验要求，同时不对后续的生化过程造成影响。微臭氧降低了能耗，使反应器运行成本较传统臭氧预氧化成本降低。

6、本发明设计的一体式反应器在进水浓度有很大变化时，可保证出水水质稳定，因此具有很好的抗冲击负荷能力，不仅适用于垃圾渗滤液生化出水的深度处理，同时也适用于其他工业废水的深度处理。

附图说明

图1为本发明微臭氧曝气生物滤池一体化反应器的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图中：1-环形罩，2-跌水装置，3-贮水池，4-臭氧曝气装置，5-蠕动泵，6-出水口，7-曝气生物滤池，8-鼓风机，9-集水箱，10-放空管，11-微孔隔板，12-曝气装置。

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。

具体实施方式一：本实施方式提供的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器适用于经生化处理后的垃圾渗滤液的深度处理。如图1和2所示，反应器采用内外圆柱套筒式结构，内圆柱套筒作为微臭氧预氧化单元，外圆柱套筒一部分作为预氧化出水贮水池3，另一部分作为曝气生物滤池7，其中：

所述内圆柱套筒的底部设有臭氧曝气装置，上部设有出水区缺口，出水区缺口的上部设有环形罩1；

所述贮水池3的上部设有跌水装置2，跌水装置2与出水区缺口相连；

所述贮水池3和曝气生物滤池7之间设有挡板，挡板底部设有微孔隔板11；

所述曝气生物滤池7的底部设有曝气装置12，曝气装置12与鼓风机8相连；曝气生物滤池7的内部填充有填料，上部设有出水口6。

一种利用上述反应器深度处理垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：

一、集水箱9中的废水通过蠕动泵5由反应器底部进入内圆柱套筒，进水流量通过蠕动泵5来调节，同时打开臭氧曝气装置4，使废水与微量臭氧混合，废水发生氧化反应，将有机污染大分子氧化成小分子物质，提高废水的可生化性；

二、废水经臭氧预氧化之后由内圆柱套筒上部的出水区缺口经跌水装置4跌入外圆柱套筒的贮水池3，跌水过程中会增加贮水池3废水中的氧气，并使两者充分混合；

三、废水由于贮水池3与曝气生物滤池7水位高度差顺利从微孔隔板流入曝气生物滤池7，此时，开通鼓风机8，通过曝气装置12向曝气生物滤池7内进行充氧，使填料、氧气、废水充分混合，提高相关污染物的去除率，氧气的量由鼓风机流量计进行控制，废水在此区域被生物降解，随后由曝气生物滤池上部的出水口6流出。

本实施方式中，所述反应器由有机玻璃制成。

本实施方式中，所述内圆柱套筒的外径为100mm，高度为1500mm。

本实施方式中，所述臭氧曝气装置产生的臭氧量为0.5mg/L。

本实施方式中，所述环形罩1的内径为100mm。

本实施方式中，所述跌水装置为3级跌水阶梯，每个跌水阶梯的宽为30mm，高为50mm。

本实施方式中，所述外圆柱套筒的外径为300mm。

本实施方式中，所述贮水池4的高度为1600mm，水面高度为1400mm。

本实施方式中，所述挡板的高度为1600mm。

本实施方式中，所述微孔隔板11的高度为50mm。

本实施方式中，所述曝气生物滤池7的高度为1400mm。

本实施方式中，所述填料为破碎型活性炭，高度为1000mm（其中包含50mm的承托层）。

本实施方式中，所述出水口6的高度为1200mm。

本实施方式中，所述曝气生物滤池7内气水比为2：1。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述反应器的进水来自于某垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺中生化处理后的出水。反应气水比为2：1，通过水流速度调整水力停留时间为8h，由臭氧曝气装置控制臭氧浓度，由鼓风机控制曝气量，二者均持续运行。所测得的进水平均COD浓度为400mg/L，氨氮浓度为90mg/L，TN浓度为120mg/L，出水平均COD、氨氮、TN浓度分别为60mg/L、5mg/L和15mg/L。反应器对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为85%、94%和87.5%。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述反应器的进水来自于某垃圾填埋场渗滤液二级出水，水质波动较大，可生化性较差。反应气水比为2：1，通过水流速度调整水力停留时间4h，进水COD浓度从300mg/L至3000mg/L变化时，出水COD浓度在50~350mg/L之间，平均去除率在80%左右，进水氨氮为90~120mg/L时，出水氨氮浓度均在40mg/L以下，氨氮去除率达到66.7%以上。进水TN浓度为120~160mg/L时，出水TN浓度在20mg/L以下，去除率达到87.5%。

Claims (10)

1.一种抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述反应器采用内外圆柱套筒式结构，内圆柱套筒作为微臭氧预氧化单元，外圆柱套筒一部分作为预氧化出水贮水池，另一部分作为曝气生物滤池，其中：

所述内圆柱套筒的底部设有臭氧曝气装置，上部设有出水区缺口；

所述贮水池的上部设有跌水装置，跌水装置与出水区缺口相连；

所述贮水池和曝气生物滤池之间设有挡板，挡板底部设有微孔隔板；

所述曝气生物滤池的底部设有曝气装置，内部填充有填料，上部设有出水口。

2.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述反应器由有机玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述内圆柱套筒的外径为100mm，高度为1500mm；外圆柱套筒的外径为300mm；贮水池的高度为1600mm；挡板的高度为1600mm；微孔隔板的高度为50mm；曝气生物滤池的高度为1400mm；填料的高度为1000mm；出水口的高度为1200mm。

4.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述臭氧曝气装置产生的臭氧量为0.5mg/L。

5.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述出水区缺口的上部设有环形罩。

6.根据权利要求5所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述环形罩的内径为100mm。

7.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述跌水装置为3级跌水阶梯，每个跌水阶梯的宽为30mm，高为50mm。

8.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述填料为破碎型活性炭。

9.根据权利要求1所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器，其特征在于所述曝气生物滤池内气水比为2：1。

10.一种利用权利要求1-9任一所述的抗冲击负荷的微臭氧曝气生物滤池一体化反应器深度处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、废水由反应器底部进入内圆柱套筒，同时打开臭氧曝气装置，使废水与微量臭氧混合，发生氧化反应；

二、废水经臭氧预氧化之后由出水区缺口经跌水装置跌入外圆柱套筒的贮水池；

三、贮水池中的废水经微孔隔板流入曝气生物滤池，同时打开曝气生物滤池底部的曝气装置，使填料、氧气、废水充分混合，废水在此区域被生物降解，随后由曝气生物滤池上部的出水口流出。

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