CN114315035A - 一种垃圾渗滤液高效mbr生物处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统及方法，属于垃圾处理技术领域，本发明所述的垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统包括按照工艺处理顺序依次设置的两级硝化反硝化处理系统和膜生化反应器；所述两级反硝化处理系统包括按照工序处理顺序依次设置的一级反硝化处理设备、一级硝化处理设备、光催化氧化设备、等离子发生器、二级反硝化处理设备、二级硝化处理设备；所述光催化氧化设备和等离子发生器设置在一级硝化处理设备和二级反硝化处理设备之间；所述射流曝气器设置在两级反硝化系统的消化反应池内；用本发明的系统处理垃圾渗滤液，可有效降低废气中有机物和硫化氢排放量，并延长MBR生物膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，具体的说，涉及一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统及方法。
背景技术
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度有机废水。其成分复杂，污染物浓度高、色度大、毒性强，不仅含有大量的有机污染物，还含有各类重金属污染物，如果处置不当，不但影响地表水的质量，还会污染地下水。而垃圾渗滤液的性质随着填埋场的当地气候、运行时间的不同而发生变化，如何妥善处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。近年来随着人们的生活水平提高，城市垃圾总量逐年增加，迫使许多地方不得不兴建更多新的垃圾填埋场和焚烧厂，随之而来的垃圾渗滤液处理难题也日渐棘手，俨然已经成为一个急迫的环境问题。
垃圾渗滤液含有大量有机污染物，水质复杂，渗滤液中有机污染物种类繁多，组成成分纷繁复杂，氨氮、重金属、硫化氢、有机质等含量高，目前对氨氮的处理以硝化和反硝化处理为主，但在反硝化处理过程中，重金属和硫化物对罐内微生物会产生抑制作用，难以达到厌氧处理效果，此外，在硝化、反硝化处理过程中不仅会产生氮气，且会有部分挥发性有机物，这些挥发性有机物较难处理，很难用常规的水洗等处理办法去除，造成环境污染，且在后序的MBR处理过程中，影响膜处理效果。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统及方法，不仅能提高厌氧处理效果，且能降低硝化过程中产生的挥发性有机物，提高后序MBR处理效果。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统包括按照工艺处理顺序依次设置的两级硝化反硝化处理系统和膜生化反应器；所述两级反硝化处理系统包括按照工序处理顺序依次设置的一级反硝化处理设备、一级硝化处理设备、光催化氧化设备、等离子发生器、二级反硝化处理设备、二级硝化处理设备；所述光催化氧化设备和等离子发生器设置在一级硝化处理设备和二级反硝化处理设备之间；所述射流曝气器设置在一级硝化处理设备和二级硝化处理设备内。
进一步的，所述的射流曝气器包括供气主体管(1)和射流腿(2)，所述射流腿(2)沿供气主体管(1)周向倾斜向下设置；射流腿(2)沿供气主体管(1)周向工设置两层，两层之间交错设置；所述供气主体管(1)的底部为缩小的喇叭口状，喇叭口的出气端设有分散板(3)；所述分散板(3)水平设置，且直径大于喇叭口。
所述的垃圾渗滤液高效MBR生物处理方法，包括以下步骤：
(1)垃圾渗滤液经一级反硝化硝化处理；
(2)经一级反硝化硝化处理后的垃圾渗滤液依次进入光催化氧化设备和等离子发生器，对挥发性有机气体进行分解，并对气体灭菌处理；
(3)进入二级反硝化硝化处理；
(4)MBR高效生物膜处理系统。
进一步的，步骤(1)和步骤(3)中反硝化温度为20℃-35℃，硝化温度为34℃-42℃。
进一步的，步骤(1)和步骤(3)硝化池内DO浓度为0.7-2.0mg/L。
进一步的，步骤(1)和步骤(3)硝化反应pH值为7.2～7.5，反硝化反应最适宜pH值为6.8-7.2。
本发明的有益效果：
本发明采用通过设置两级反硝化硝化处理系统与MBR生物膜处理相结合的工艺，并在两级硝化反硝化系统之间设置光催化氧化设备、等离子发生器，可有效分解反硝化和硝化处理过程中产生的挥发性有机物，并分解硫化氢气体，相对于现有技术，可有效降低垃圾处理过程中有害物质含量，同时，挥发性有机物的分解，可在一定程度杀昂降低进入MBR膜中的有机物含量，降低有机物对MBR膜的影响。
附图说明
图1是本发明的整体处理系统示意图；
图2是本发明的射流曝气器结构示意图；
图中，1-供气主体管、2-射流腿、3-分散板、4-加强筋板、5、供氧进气口、6-射流腿支撑杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例1
一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统包括按照工艺处理顺序依次设置的两级硝化反硝化处理系统和膜生化反应器。其中，两级反硝化处理系统包括按照工序处理顺序依次设置的一级反硝化处理设备、一级硝化处理设备、光催化氧化设备、等离子发生器、二级反硝化处理设备和二级硝化处理设备。光催化氧化设备和等离子发生器设置在一级硝化处理设备和二级反硝化处理设备之间，在一级硝化处理过程中需通入氧气，在通入氧气过程中，垃圾渗滤液中挥发性有机物随着曝气逸出到气体中，这些气体除了含有甲烷、氮气、硫化氢气体外还含有挥发性有机物和细菌，光催化氧化设备发出紫外线，有机气体被紫外光照射下部分分解，同时从一级硝化反应系统出来的气体中含有大量氧气和氮气，氧气在紫外光的照射下发生产生臭氧，氮气的存在能促进并加速臭氧的形成，臭氧不仅能起到分解有机气体的作用，且具有除臭杀菌功能，能消除气体中的部分有害菌，没有反应完全的臭氧进入二级反硝化处理设备起到消除垃圾渗滤液中有机物的作用。等离子发生器可以产生等离子体并对有机物产生轰击作用，使大分子有机物分解，并分解硫化氢气体。经过光催化氧化设备和等离子发生器后，垃圾渗滤液中的有机物和硫化氢气体被部分分解，不仅降低了有害气体排放量，且由于硫化氢的分解，降低了对后序MBR膜的影响，提高MBR生物膜处理效果和使用寿命。
在一级硝化处理设备和二级硝化处理设备内设有射流曝气器，为硝化过程提供氧气。射流曝气器包括供气主体管1和射流腿2。射流腿2沿供气主体管1周向倾斜向下设置，设置两层，两层之间在垂直方向上交错设置。供气主体管1的底部为缩小的喇叭口状，喇叭口的出气端设有分散板3，分散板3水平设置，且直径大于喇叭口，喇叭口与分散板3之间通过两只三根连接杆连接，留有出气口，气体沿着出气口与分散板之间的缝隙水平喷射出。从供氧进气口5通入所需压力的空气向射流曝气器提供氧气，氧气经射流腿2分散进入硝化处理设备，为硝化过程提供足够的氧气，同时将供气主体管1的底部为缩小的喇叭口状，可使从氧气从喇叭口状出口与分散板3之间喷射进入硝化处理设备。从分散板3出来的气体和从射流腿2喷射出来的空气充分分散，不仅为硝化处理设备提供足够的氧气，且能对硝化处理设备提供强搅拌作用。从喇叭口与分散板3之间喷出的氧气水平喷射，从射流腿2喷出的氧气倾斜向下喷射，两种不同流向的气体产生撞击作用，在垃圾渗滤液中充分分散，并与垃圾渗滤液反应，提高硝化处理效果，强化氮气的分解。
实施例2
垃圾渗滤液高效MBR生物处理方法，包括以下步骤：
(1)将垃圾渗滤液经一级反硝化、硝化处理，其中，反硝化温度为30℃，硝化温度为35℃，硝化池内DO浓度为2.0mg/L；硝化反应pH值为7.5，反硝化反应最适宜pH值为6.8。
(2)经一级反硝化硝化处理后的垃圾渗滤液依次进入光催化氧化设备和等离子发生器，挥发性有机气体和硫化氢被部分分解，同时气体中的生物细菌和臭气被消除。
(3)进性二级反硝化硝化处理，其中，反硝化温度为30℃，硝化温度为35℃，硝化池内DO浓度为2.0mg/L，硝化反应pH值为7.5，反硝化反应最适宜pH值为7.0。
(4)MBR高效生物膜处理系统。
经验证，通过在一级硝化处理设备和二级反硝化处理设备之间设置光催化氧化设备，垃圾渗滤液处理过程中产生的废气，硫化氢含量降低至7.3mg/m3，降低约56.8％，废气中有机物含量(NMHC)降低至8.6％，降低约43％。
同时，由于硫化氢气体的分解，MBR生物膜的使用寿命延长至原来的110-130％。
实验分析
温度对反硝化反应的影响
温度作为影响两级A/O工艺去除渗滤液中氨氮的因素之一，其运行控制主要是必须很好的控制硝化反应(硝酸菌和亚硝酸菌)以及反硝化反应的最适温度。硝酸菌的最适宜生长温度为35℃至42℃，亚硝酸菌的最适宜生长温度为35℃。反硝化在5℃至40℃的范围内均能进行，但反硝化的最适合温度范围为20℃至35℃，而且反硝化速率随温度的升高而增大。但是，值得注意的是当反硝化的温度超过30℃，反硝化速率开始下降。
表1温度对反硝化速率的影响
备注：表中数据是在垃圾渗滤液C/N＝1.5数据。
硝化反应的温度控制在最适温度35℃，反硝化的温度控制在最适温度30℃。
曝气量对总氮去除率的影响
溶解氧的浓度既影响硝化反应速率，也影响硝化反应的代谢产物。在低溶解氧条件下，亚硝酸化毛杆菌会大量产生N2O等代谢产物，硝化反应的溶解氧浓度控制在2.0mg/L。
表2曝气量对总氮去除率的影响
| DO/(mg/L) | 曝气量/(m<sup>3</sup>/min) | 平均去除率/(％) |
| 3.2～4.6 | 1.91 | 33.8 |
| 0.7～2.0 | 0.69 | 47.7 |
溶解氧的浓度既影响硝化反应速率，也影响硝化反应的代谢产物。在低溶解氧条件下，亚硝酸化毛杆菌会大量产生N2O等代谢产物，硝化反应的溶解氧浓度控制在2.0mg/L。
不同碳氮比对脱氮效果的影响
生物脱氮是利用生物生长过程中的生化作用，所以必须有足够的碳源。生化所需的碳源量一般以废水的BOD5或COD与氮的比值表示。不同C/N的脱氮效果如表所示。维持合适的C/N值，对于提高硝化和反硝化速率的作用举足轻重。一般将硝化反应处理系统的BOD5污泥负荷控制在0.15kg BOD5/(kg MLSS·d)以下，脱氮系统的BOD5/TKN在4～6以上。
表3不同碳氮比对应的脱氮效果
| 脱氮效果 | BOD<sub>5</sub>/NH<sub>3</sub>-N | BOD<sub>5</sub>/TKN | COD/TKN |
| 差 | ＜5 | ＜4 | ＜2.5 |
| 一般 | 5～7 | 4～6 | 2.5～3.5 |
| 好 | 7～9 | 6～8 | 3.5～5 |
| 优 | ＞9 | ＞8 | ＞5 |
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统，其特征在于：包括按照工艺处理顺序依次设置的两级硝化反硝化处理系统和膜生化反应器；所述两级反硝化处理系统包括按照工序处理顺序依次设置的一级反硝化处理设备、一级硝化处理设备、光催化氧化设备、等离子发生器、二级反硝化处理设备、二级硝化处理设备；所述光催化氧化设备和等离子发生器设置在一级硝化处理设备和二级反硝化处理设备之间；所述射流曝气器设置在两级反硝化系统的消化反应池内。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统，其特征在于：所述的射流曝气器包括供气主体管（1）和射流腿（2），所述射流腿（2）沿供气主体管（1）周向倾斜向下设置；射流腿（2）沿供气主体管（1）周向工设置两层，两层之间交错设置；所述供气主体管（1）的底部为缩小的喇叭口状，喇叭口的出气端设有分散板（3）；所述分散板（3）水平设置，且直径大于喇叭口。
3.一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理方法，利用利用权利要求1或2所述的处理系统进行，其特征在于包括以下步骤：
（1）垃圾渗滤液经一级反硝化硝化处理；
（2）经一级反硝化硝化处理后的垃圾渗滤液依次进入光催化氧化设备和等离子发生器，对挥发性有机气体进行分解，并对气体灭菌处理；
（3）进行二级反硝化硝化处理；
（4）MBR高效生物膜处理系统。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）中反硝化温度为20 ℃-35 ℃，硝化温度为34 ℃-42 ℃。
5.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）硝化池内DO浓度为0.7-2.0 mg/L。
6.根据权利要求3所述的一种垃圾渗滤液高效MBR生物处理系统方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（3）硝化反应pH值为7.2 ~ 7.5，反硝化反应最适宜pH值为6.8-7.2。
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