CN110092468A - 循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法。它是采用在预热混合池内将渗滤液与工业淀粉充分混合，混合液在厌氧反应池内进行循环反应，再进入厌氧反应池进行下一个周期的兼氧反应;使兼氧反应池内形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使兼氧反应器内循环着的废水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧‑缺氧‑厌氧的交替过程。本发明具有提高渗滤液的可生化性特点。并且采用间歇式循环上流污泥床厌氧处理工艺厌氧消化处理垃圾渗滤液，能使垃圾渗滤液在厌氧阶段得到更充分的酸化处理，将垃圾渗滤液中难生物降解的大分子有机物和环形有机物分解为易生物降解的小分子链形有机物，以便于微生物将其进一步降解。

Description

循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法

技术领域

本发明涉及一种城市垃圾处理技术领域，尤其是一种循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法。

背景技术

卫生填埋是目前我国城市垃圾处置的主要方法之一，而卫生填埋场产生的渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机废水，垃圾渗滤液的CODcr浓度大于10000mg/L，HN₃-N浓度大于3000mg/L，且可生化性差。目前处理垃圾填埋场渗滤液大都采用生物降解+反渗透膜的处理方法，生物降解+反渗透膜处理工艺处理系统处理量小、投资大、运行成本高，难操作管理。

要处理好垃圾渗滤液目前有两种方法，一是将渗滤液直接引入附近的城市污水处理厂进行处理，此法称为场外处理。二是在垃圾填埋场内建设场内独立的垃圾填埋场渗滤液生物处理系统，此法称为场内单独处理。

场外处理，垃圾填埋场渗滤液场外处理方法是将渗滤液直接引入附近的城市污水处理厂进行处理，但是不排除在填埋场内进行必要的预处理。这种处理方法是以在垃圾填埋场附近有城市污水处理厂为必要条件，而且当要处理的渗滤液的量小于城市污水总量的0.5%时，垃圾填埋场渗滤液与城市污水一起处理才会是一种可行的方法，而是相当有效。

场内单独处理，由于垃圾填埋场通常位于距离城市较远的偏远山谷地带,离城市污水处理厂较远，如采用与城市污水处理厂合并处理的处理方法往往因渗滤液输送距离太远、输送费用太高而很不经济，因此建设场内独立的垃圾填埋场渗滤液处理系统则是我国垃圾填埋场常采用的处理方法。

发明内容

本发明为解决上述问题提出了一种循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，采用生物降解处理有机废水,是有机废水处理方法中最有效、最经济的一种方法。循环上流污泥床厌氧+兼氧有机废水处理工艺与其它有机废水生物处理工艺相比有以下优点;

1、反应池内污泥浓度高、容积负荷大、反应池容积小；

2、能耗低、剩余污泥产量低、运行成本低、NH₃-N和总N的去除率高；

3、不需要设置污泥处理及污泥回流系统、设备简单、投资省；

4、不需要专人操作管理、渗滤液处理站可全自动运行，操作管理简单。

本发明的目的是提供一种解决城市垃圾渗滤液的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法。

本发明是采用这样的方法实现的：要解决渗滤液的处理首先要解决垃圾渗滤液生化处理问题。则要提高渗滤液的可生化性和解决渗滤液中的营养比例失调。提高渗滤液的可生化性则需向渗滤液投加大量的底物（污水中的BOD₅物质），垃圾填埋场渗滤液中CODcr浓度约为10–20g/L，要将渗滤液中的BOD₅/CODcr的比值提高至0.5每吨渗滤液需投加20kg底物。工业淀粉有机物底物浓含量为0.57kgBOD₅/kg淀粉，CODcr含量为1.185kgCODcr/kg淀粉。处理每吨渗滤液需投加工业淀粉28kg。处理一吨渗滤液可消化28kg工业淀粉，产生20Nm³甲烷气，可以说这是一种变废为宝，化害为利，而且经济有效的渗滤液处理方法。

间歇式循环上流污泥床有机废水处理工艺的运行方式、原理及特点

废水的生物处理是利用微生物的代谢作用，将废水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定无害的物质。在生物反应池内，活性污泥对废水中有机污染物的降解必然会使微生物增殖，而微生物的增殖，实际上就是活性污泥的增长。微生物的增殖规律是服从一定的模式的，如温度一定，营养物质（有机污染物）一次充分投加，微生物种群随时间以量表示的增殖和衰减动态。整个增长可分为四个阶段（期）。

适应期又称延迟期或调整期。这是微生物培养的最初阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基环境的适应过程。在本阶段初期微生物不裂殖，数量不增加，但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。在本期后期，酶系统对新环境已基本适应，微生物个体发育也达到了一定的程度，细胞开始分裂、微生物开始增殖。在图1中没有表示出本期，在一般情况下，本期是存在的，特别是对新投入运行的生物反应池。

对数增殖期又称增殖旺盛期。本期内一项必备的条件是营养物质（有机污染物）非常充分，不成为微生物增殖的控制因素。微生物以最高速度增殖。微生物细胞按几何级数增加。

减速增殖期又称稳定期和平衡期。经过对数增殖期，微生物大量繁衍、增殖，培养液（污水）中的营养物质（有机污染物）也被大量耗用，营养物质逐步减少而使其成为微生物增殖的控制因素，微生物增殖速度减慢，增殖速度几乎为零，微生物活体数达到最高水平，同时趋于稳定。

内源呼吸（代谢）期又称衰亡期。培养液（污水）中的营养物质（有机污染物）继续下降，并达到近乎耗尽的程度。微生物由于得不到充足的营养物质而开始利用自身体内储存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以营生理活动。

连续式有机废水处理工艺采用的是连续进水和连续反应的运行方式，废水生物反应池内活性污泥运行在活性污泥增长曲线的平衡期，而间歇式有机废水处理工艺采用分批进水、分批反应的运行方式运行，因此，废水生物反应池内活性污泥运行情况和活性污泥增长曲线相同，从对数增殖期一直运行到内源呼吸期。由此，间歇式有机废水生物处理系统的出水水质比连续式有机废水生物处理系统的出水水质好。

循环上流污泥床有机废水处理工艺的厌氧运行方式：

循环上流污泥床厌氧反应器是在EGSB反应器、ASBR反应器和ICEAS反应器的基础上发展而来的，它的反应池结构型式与ICEAS工艺大体相同见图1，但反应器的运行方式则与ICEAS工艺大不一样，完整的循环上流污泥床反应器运行周期可分为三个阶段：

1、进水、排水阶段：

在此阶段反应池不进行循环反应。废水首先进入回流池，从回流池进入反应池底部布水器并以上流推流的方式进入反应池。废水进水时反应池内废水的上流速度低于0.5m/h。在废水从下向上进水的同时，将上一个反应期得到的净化废水从反应池上部推出实现排水。

2、反应阶段：

进水阶段完成后，反应池进入循环反应阶段，在此阶段反应池不进水、不排水。用循环泵使反应池内的废水由回流池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内向上循环流动进行生化反应，使反应池内污泥床处于流化状态。当反应结束时，降低循环上流流速，反应池进入沉淀阶段。

3、沉淀阶段：

反应阶段完成后，反应池进入沉淀阶段，在此阶段反应池不进水、不排水。用循环泵使反应池内的废水由回流池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内以低于0.5m/h的上流流速继续向上循环流动进行生化反应和沉淀，低的循环上流流速能使反应池内污泥床大颗粒活性污泥沉淀于反应池底部，不会形成流化床，而只是以固定床的形式存在于生物反应池出水的底部。回流水经过布水器均匀布水后能均匀的通过反应池底的固定床污泥层，这样就能利用反应池底部的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物。通过低速循环反应，反应池内污水悬浮物浓度低就会降得很低。当沉淀反应结束时，停止循环泵的运行，反应池进入下一个周期的进水、排水阶段。

循环上流污泥床厌氧反应器和EGSB反应器一样，能够形成高生物活性的颗粒污泥，不同的是这种反应器在循环反应时不进水、不排水，仅将反应器内污水在回流池和反应池内进行循环反应。这样，即使采用很高的循环上流速度也不会将反应器内的活性污泥带出反应器。高的循环上流速度能使污泥床内的颗粒污泥处于流化状态，使污水中的基质与污泥充分接触和完全混合，加快传质速度。在低速循环反应时，反应池不进水、不排水，利用反应池底部形成的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物，降低反应池内污水中悬浮物的浓度。反应池在进水、排水时停止循环上流反应，进水通过反应池底部的布水器以上流推流的方式进入反应池。由于进水在反应池内的上流速度低于0.5m/h，而且到进水完成时原污水水平面水位最多也只能到达反应池水深的4/5处，此时将重新开始循环反应，所以不存在进水影响沉淀，再加上原水进水时，原水与污泥床内的活性污泥发生反应，其反应方式与UASB反应器相同，因此也没有原水“短路”的可能。

循环上流污泥床有机废水处理工艺的兼氧运行方式：

循环上流污泥床有机废水处理工艺的兼氧运行方式与厌氧运行基本相同，不同之处是对回流废水进行跌水曝气，对回流废水进行跌水曝气后，废水处理过程为兼氧生物反应过程：在反应初期，由于反应池内废水的BOD₅浓度高，反应池污染物负荷高，耗氧速度也高，而跌水曝气的供氧量又小，因此，在整个反应池内除回流池上部废水溶解氧浓度在0.5mg/L左右外，反应池其余部分溶解氧浓度都很低，此时反应池工作在厌氧状态。随着生物反应的进行，反应池内的BOD₅浓度不断在下降，反应池污染物负荷和耗氧速度也在下降，此时在回流池充了氧的循环污水通过布水器进入反应池底部并向上循环流动，使反应池从底向上形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使反应器内循环着的废水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧-缺氧-厌氧的交替过程。在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；然后在缺氧和厌氧条件下，反硝化菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮还原为氮气（N₂），从污水中逸出。当反应池生物反应接近结束时，反应池内废水的BOD₅浓度已很低，反应池污染物负荷和耗氧速度也很低，此时整个反应池的溶解氧浓度都在0.5mg/L以上，反应池工作在好氧状态，好氧生物反应能将废水中的BOD₅浓度降至很低。

垃圾渗滤液处理工艺流程。

预热混合池：

预热混合池利用向外排放渗滤液中的余热将进入渗滤液处理池的渗滤液与工业淀加热至15-20℃并充分混合，以提高渗滤液的BOD₅/CODcr的比直，提高渗滤液的可生化性。

循环上流污泥床厌氧反应池：

混合渗滤液在厌氧反应池内由布水器从底部向上注水，再由循环泵将反应池内的水导入回流池，回流池再由布水器从底部向上注水，用循环泵使反应池内的废水由回流池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内以低于0.5m/h的上流流速继续向上循环流动进行生化反应和沉淀，低的循环上流流速能使反应池内污泥床大颗粒活性污泥沉淀于反应池底部，不会形成流化床，而只是以固定床的形式存在于生物反应池出水的底部,回流水经过布水器均匀布水后能均匀的通过反应池底的固定床污泥层，这样就能利用反应池底部的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物,通过低速循环反应，反应池内污水悬浮物浓度低就会降得很低,使垃圾渗滤液在厌氧阶段得到更充分的酸化处理；

间歇式循环上流污泥床厌氧反应池是渗滤液处理池的主要构筑物，99%的有机污物和20%的NH3-N在此降解。

循环上流污泥床兼氧反应池：

经过酸化处理的渗滤液在兼氧反应池内的运行方式同厌氧反应方式，不同之处是对回流废水进行跌水曝气，对回流废水进行跌水曝气后，废水处理过程为兼氧生物反应过程，使兼氧反应池内形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使兼氧反应器内循环着的废水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧-缺氧-厌氧的交替过程。

间歇式循环上流污泥床兼氧反应池是渗滤液处理站的最后一级反应池，为保证出水能稳定的达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的基本控制项目最高允许排放浓度的一级A排放标准。间歇式循环上流污泥床反应池设计CODcr去除率为80%、BOD₅去除率为90%、NH₃-N的去除率为99%。

本发明的有益效果是：

1、垃圾渗滤液经循环上流污泥床厌氧、兼氧渗滤液处理后，出水水质必须达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）中规定的一级A标准。

2、渗滤液处理站要能全自动运行，实现无人操作管理。

3、通过向垃圾渗滤液投加工业淀粉，提高渗滤液的BOD₅/CODcr的比直，提高渗滤液的可生化性。

4、采用间歇式循环上流污泥床厌氧处理工艺厌氧消化处理垃圾渗滤液，能使垃圾渗滤液在厌氧阶段得到更充分的酸化处理，将垃圾渗滤液中难生物降解的大分子有机物和环形有机物分解为易生物降解的小分子链形有机物，以便于微生物将其进一步降解。

5、采用循环上流污泥床厌氧和兼氧生化处理垃圾渗滤液，不但能耗低、剩余污泥产量小，而且兼氧生物处理系统能高效、有效的去除渗滤液中的HN₃-N和TN。

附图说明

图1为本发明的循环上流污泥床垃圾渗滤液厌氧反应池原理图。

1有机废水，2循环泵，3布水器，4反应池，5回流池，6污泥，7排水。

图2为本发明的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法工艺流程图。

1预热混合池，2垃圾渗滤液，3工业淀粉，4出水排放，5混合液，6循环上流污泥床厌氧反应池，7循环上流污泥床兼氧反应池,8进气,9出气(沼气)。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式。

实施例

见图1、图2所示：循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，垃圾渗滤液处理工艺流程：

预热混合池

预热混合池利用向外排放渗滤液中的余热将进入渗滤液处理池的渗滤液与工业淀粉加热至15-20℃并充分混合，以提高渗滤液的BOD₅/CODcr的比直，提高渗滤液的可生化性。

得混合液进入循环上流污泥床厌氧反应池。

循环上流污泥床厌氧反应池

混合液在厌氧反应池内由布水器从底部向上注水，再由循环泵将反应池内的水导入回流池，回流池再由布水器从底部向上注水，用循环泵使反应池内的废水由回流池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内以低于0.5m/h的上流流速继续向上循环流动进行生化反应和沉淀，低的循环上流流速能使反应池内污泥床大颗粒活性污泥沉淀于反应池底部，不会形成流化床，而只是以固定床的形式存在于生物反应池出水的底部,回流水经过布水器均匀布水后能均匀的通过反应池底的固定床污泥层，这样就能利用反应池底部的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物,通过低速循环反应，反应池内污水悬浮物浓度低就会降得很低,使垃圾渗滤液在厌氧阶段得到更充分的酸化处理；

循环上流污泥床厌氧反应池是渗滤液处理池的主要构筑物，99%的有机污物和20%的NH₃-N在此降解。本发明渗滤液处理设计采用间歇式循环上流污泥床厌氧污水处理工艺主要基于以下几个方面：

能耗低：循环上流污泥床厌氧废水处理工艺的突出优点是它能在无需提供外源能量（即厌氧）的条件下，以被还原的有机物作为受氢体，在降解有机物的同时产生有利用价值的能源—沼气，因而是目前有效、经济、节能的解决高浓度有机废水处理问题的重要途径之一。用间歇式循环上流污泥床厌氧废水处理工艺处理高浓度有机废水，能耗仅为普通活性污泥法的1/20。

处理深度大、处理效率高：循环上流污泥床厌氧废水处理工艺由于采用序批式的生物反应方式，反应池内活性污泥浓度高、反应池容积效率高，因此反应池容积负荷大、反应速度快、反应深度大、出水浓度低、耐负荷冲击能力强。

设备简单、易操作管理：循环上流污泥床厌氧废水处理工艺反应池结构简单、操作管理容易。

当沉淀反应结束时，停止循环泵的运行，厌氧反应池混合液进入下一个周期的兼氧反应。

循环上流污泥床兼氧反应池

经过酸化处理的渗滤液在兼氧反应池内的运行方式同厌氧反应方式，不同之处是对回流废水进行跌水曝气，对回流废水进行跌水曝气后，废水处理过程为兼氧生物反应过程，使兼氧反应池内形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使兼氧反应器内循环着的废水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧-缺氧-厌氧的交替过程。

循环上流污泥床兼氧反应池是渗滤液处理站的最后一级反应池，为保证出水能稳定的达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的基本控制项目最高允许排放浓度的一级A排放标准。间歇式循环上流污泥床反应池设计CODcr去除率为80%、BOD₅去除率为90%、NH₃-N的去除率为99%。

15t渗滤液加2t污泥和3t水。

厌氧反应反应时间为15d，兼氧反应时间10d。

实施例2

15t渗滤液加0.08t工业糖和3t水。

厌氧反应反应时间为15d，兼氧反应时间10d。

底物又称为工业淀粉，工业淀粉为工业糖或城市污泥。

Claims (5)

1.一种循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，其特征在于：

a)在预热混合池内将渗滤液与工业淀粉加热并充分混合，得混合液；

b)混合液在厌氧反应池内由布水器从底部向上注水，再由循环泵将反应池内的水导入回流池，回流池再由布水器从底部向上注水，用循环泵使反应池内的废水由回流池、布水器、反应池、管道和循环泵组成的循环系统在反应池内以低于0.5m/h的上流流速继续向上循环流动进行生化反应和沉淀，低的循环上流流速能使反应池内污泥床大颗粒活性污泥沉淀于反应池底部，不会形成流化床，而只是以固定床的形式存在于生物反应池出水的底部,回流水经过布水器均匀布水后能均匀的通过反应池底的固定床污泥层，这样就能利用反应池底部的固定床污泥层过滤回流水中的微细颗粒悬浮物,通过低速循环反应，反应池内污水悬浮物浓度低就会降得很低,使垃圾渗滤液在厌氧阶段得到更充分的酸化处理；

C)当沉淀反应结束时，停止循环泵的运行，厌氧反应池混合液进入下一个周期的兼氧反应;

d)经过酸化处理的渗滤液在兼氧反应池内的运行方式同厌氧反应方式，不同之处是对回流废水进行跌水曝气，对回流废水进行跌水曝气后，废水处理过程为兼氧生物反应过程，使兼氧反应池内形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使兼氧反应器内循环着的废水周期性地处于高溶解氧、低溶解氧和厌氧环境中，整个反应器也相应形成好氧-缺氧-厌氧的交替过程。

2.按权利要求1所述的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，其特征在于：工业淀粉为工业糖或城市污泥。

3.按权利要求1所述的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，其特征在于：15t渗滤液加2t污泥和3t水。

4.按权利要求1所述的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，其特征在于：渗滤液与工业淀粉加热至15-20℃。

5.按权利要求1所述的循环上流污泥床垃圾渗滤液生化处理方法，其特征在于：厌氧反应反应时间为15d，兼氧反应时间10d。