CN201665583U - 一种垃圾渗滤液生物脱氮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及垃圾渗滤液生物脱氮装置，包括顺序通过通水管路连接的厌氧罐、一级缺氧反硝化罐、一级好氧硝化罐、二级缺氧反硝化罐、二级好氧硝化罐、MBR处理器，其中从一级好氧硝化罐引出一支回流管到一级缺氧反硝化罐，从MBR处理器引出两支回流管分别接到一级和二级缺氧反硝化罐，厌氧罐、一级、二级好氧硝化罐和MBR处理器分别接污泥管；厌氧罐接废气处理装置；二级缺氧反硝化罐接补碳装置；一级、二级好氧硝化罐和MBR处理器内分别设置曝气装置。通过此工艺，使其能够符合GB16889-2008“生活垃圾渗滤(沥)液排放限值”中关于氮的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高浓度有机污水的处理装置，特别是关于城市垃圾填埋场垃圾渗滤液生物脱氮装置。
背景技术
对水体中的氮、磷进行控制，是因为其能引起水体的富营养污染，尤其是国内、外不少海域的红藻潮污染；河湖的水藻污染，如国内著名的太湖水藻疯长引起周边饮用水的污染，轰动全国，这些水污染事件更加引起各方面得关注。
垃圾渗滤液是高浓度的、成分复杂的污水，对它的处理是国内外水处理界的难题。垃圾渗滤液中除含有大量的可生物降解的有机污染物外，还含有大量的难以生化的有机物。此外，垃圾渗滤液的明显特点是污水中含有大量的含氮污染物，而且随着垃圾填埋场的场龄增加，渗滤液的可生化性下降，其中氮含量也增加，一般垃圾渗滤液中氮含量高达几千毫克/升，氮的浓度比排放标准要高上百倍，而各种污染物处理标准的要求在不断提高，这就造成含氮污染物处理的难度越来越大。垃圾渗滤液的这种特性，给处理带来多重的困难，这也成为垃圾渗滤液处理的难点。
随着我国经济的发展，对于环境污染的控制越来越严，污水的排放标准为了适应经济发展不断进行调整，针对垃圾填埋场渗滤液排放的水质，国家、地方提出标准也越来越严格。最初，使用GB8978-1996《污水综合排放标准》控制；到1997年国家环保总局专门针对垃圾填埋场渗滤液提出了“生活垃圾渗滤(沥)液排放限值”(GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》)。当时水质指标只提出了5项，而且根据处理能力、受纳水体的情况分三级控制(见表1)。2008年7月国家环保总局提出了更高的标准，在GB16889-2008《生活垃圾填埋污染控制标准》中，再一次提出了“生活垃圾渗滤(沥)液排放限值”(见表2)。2008年7月8日北京市也相应提出“关于北京市生活垃圾填埋场水污染物排放适用标准有关问题的公告”。公告中提出了北京市的地方标准“生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值表”(见表3)。(注：表1、表2、表3只列出标准中有关氮污染物的指标。)
表1GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》“生活垃圾渗滤(沥)液排放限值”中关于氮的指标及限值
| 一级限值 | 二级限值 | 三级限值 | |
| 氨氮 | 15 | 25 | - |
表2GB16889-2008《生活垃圾填埋污染控制标准》“生活垃圾渗滤(沥)液排放限值”中关于氮的指标及限值
表32008年7月8日“关于北京市生活垃圾填埋场水污染物排放适用标准有关问题的公告”中提出的氮的指标及限值
| 序号 | 污染物 | 一级限值 | 二级限值 | 三级限值 | 四级限值 |
| 5 | 总氮(mg/L) | 20 | 40 | 40 | - |
| 6 | 氨氮(mg/L) | 5.0 | 10 | 15 | - |
这些标准的明显变化是：控制的水质指标逐渐增加，每项标准的要求大幅提高，尤其对能够造成水体富营养化的氮、磷提出了很高的要求，1997年标准中对氮只提出氨氮的标准：一级：15mg/L、二级25mg/L。2008标准除了提出氨氮标准外，还对总氮提出了限制，氨氮：25mg/L(敏感地区8mg/L)；总氮：40mg/L(敏感地区20mg/L)。
从此可见，不同地方、不同的受纳水体所执行的排放标准是不同的。此外，如果处理后的水要回用，就要符合GB/T18920-2002《城市杂用水水质标准》。仅就回用水标准，除建设部的要求外，还有北京市等地方根据本地情况制定的地方回用水标准。因近期对水体中氮、磷的污染问题引起关注，但是对氮、磷的有效处理方法不是很多，所以处理方法的研究成为热点。目前高氮的污水处理一般采用物化法，此方法是先调整污水的PH值，然后再用热风在脱氮塔中将氨氮吹脱。这种方法不仅前期的设备投资大，而且吹脱氨氮扩散到大气中造成对周围空气的二次污染。21世纪我国引进的国外全套垃圾渗滤液处理设备，不少因氮(氨氮、总氮)排放超标，造成这些引进的处理设备停止运行。近年采用生物脱氮方法在城市生活污水处理中的应用，成为研究热点，但是实验研究多，而实际应用很少。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提出一种能够适应现行各类新标准的垃圾渗滤液生物脱氮装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种适用于所述工艺的垃圾渗滤液生物脱氮装置，其特征在于：它包括顺序通过通水管路连接的厌氧罐、一级缺氧反硝化罐、一级好氧硝化罐、二级缺氧反硝化罐、二级好氧硝化罐、MBR处理器，所述厌氧罐外接垃圾渗滤液的进水管，所述MBR处理器外接进入后续深度处理后的进水管；从所述一级好氧硝化罐引出一支污水回流管路回接到所述一级缺氧反硝化罐，所述回流管路上设置有计量阀；从所述MBR处理器引出两支污水回流管路，分别回接到所述一级缺氧反硝化罐和二级缺氧反硝化罐，两支所述回流管路上分别设置有阀门；所述厌氧罐、一级好氧硝化罐、二级好氧硝化罐和MBR处理器的底部分别连接一污泥管，所述污泥管连接到污泥池；所述厌氧罐连接废气处理装置。
所述二级缺氧反硝化罐外接补碳装置。
所述一级好氧硝化罐、二级好氧硝化罐和MBR处理器内分别设置有曝气装置，曝气装置与外部鼓风机相连。
本实用新型由于采取以上技术方案，具有以下优点：1、本装置由于采用两级硝化、反硝化生物脱氮工艺，能够使污水中的氮通过生化作用，转化成氮气回归大气，避免了物化法脱氮能造成二次污染。2、本装置中采用了前置反硝化措施，将反硝化罐连接在硝化罐之后，硝化罐的出水又部分回流到反硝化罐，这样可以优化配比反硝化罐中的含氧量。使厌氧反硝化进行的充分。3、本装置采用分体式MBR，超滤膜可以处理出水的同时将污水中的悬浮物、细菌全都截留在污水中，这就可以将污水中的硝化、反硝化菌群都保留在污水处理的生化系统中，大大提高了硝化、反硝化活性污泥的浓度，降低了活性污泥负荷，提高了生化处理的效率。同时MBR处理器的出水也可以回流到反硝化罐中，提高了污水的脱氮效率。4、本装置可将垃圾渗滤液中含氮有机物(如氨基酸、尿酸等)在厌氧生化过程中转化成氨氮，并在后续二级硝化、反硝化中去除，因此不仅具有很强氨氮去除功能，也有很强的总氮去除功能，使处理后的垃圾渗滤液可达到(GB16889-2008)标准对氨氮、总氮的要求。本装置可通过PLC(可编程逻辑控制器)控制水温、水位、水量、溶解氧(DO)等参数，实现自动控制，可做到无人值守。因此运行稳定、操作简单、处理效率高、出水水质可达到相关标准。
附图说明
图1是现有技术的一级脱氮工艺流程图
图2是利用本实用新型装置进行处理的工艺流程图
图3是本实用新型主要设备布置示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，在GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》中，垃圾渗滤液生物脱氮工艺一般采取一级脱氮即可达到标准要求，其基本工艺过程为：厌氧生化→缺氧反硝化→好氧硝化→MBR处理→后续(纳滤膜)处理，即：
1)用泵将垃圾渗滤液送入到厌氧罐中，进行厌氧生化处理；
2)对厌氧生化处理过程中产生的沼气进行除臭处理后回收利用或点燃放空，并排出厌氧生化处理过程中产生的污泥；
3)对厌氧生化处理后的出水顺序进行缺氧反硝化处理→好氧硝化处理→MBR膜处理；
4)在好氧硝化处理和MBR膜处理过程中，同时利用鼓风机向好氧罐和MBR处理器中设置的曝气装置送入空气，进行曝气，并排出好氧硝化处理过程中产生的污泥；
5)MBR处理器里的污水，通过回流泵打回到反硝化缺氧罐，再进行反硝化脱氮；回流的水量由罐内溶解氧的量控制，以保持溶解氧维持在缺氧状态(氧浓度在0.2mg/L～0.5mg/L)为准。
6)MBR处理后的出水再经后续膜组(如纳滤)处理，可确保达到GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》对氨氮的排放的要求。
但是，在2008年新标准执行以后，排水的标准中不仅要求氨氮达标，而且要求总氮达标，上述工艺在很多情况下处理后的出水已不能满足要求。为了解决这个问题，本实用新型在原有生物脱氮的基础上，增加了二级反硝化流程，使处理后的渗滤液中氮(包括氨氮、总氮)的含量进一步降低，达到目前排放标准的要求。其基本工艺流程为：进水→厌氧生化→一级缺氧反硝化→一级好氧硝化→二级缺氧反硝化→二级好氧硝化→MBR处理→后续(纳滤、反渗透)处理→。具体步骤如图2所示：
1)首先将垃圾渗滤液送入到厌氧罐中，进行厌氧生化处理。
由于本脱氮工艺是与高浓度垃圾渗滤液的其它处理工艺融合在一起的，因此工艺参数的选择除了考虑生物脱氮的要求，同时也要兼顾高浓度有机物的生化处理；厌氧处理是垃圾渗滤液处理中重要的一环，通过水解、酸化、产气等一系列厌氧生化反应，垃圾渗滤液中大量有机物被分解，大分子有机物分解成小分子进而转化成沼气，去除了约70％污水中有机污染物，并改善垃圾渗滤液的可生化性，使进入缺氧罐的污水中有充足的有机碳源，有机碳在反硝化生化反应中，作为电子供体，保证反硝化顺利进行。
垃圾渗滤液大量的含氮有机物，如氨基酸、尿酸等在厌氧菌的作用下分解成氨态氮，在后续进行的硝化、反硝化过程中予以去除，这样就大大降低了污水中总氮含量。
厌氧生化处理中会产生沼气和污泥，将沼气进行除臭处理后回收或点燃排空；将污泥定期排放到污泥池。
2)对厌氧生化处理后的出水进行一级脱氮处理，其中包括：
①将厌氧生化处理后的出水顺序进行一级缺氧反硝化处理和一级好氧硝化处理；
②将第①步中一级好氧硝化处理后的污水再循环回到一级缺氧罐进行一级缺氧反硝化处理。
由于步骤1)中厌氧处理后的出水基本不含溶解氧，好氧硝化后氧的浓度一般大于2mg/L，而缺氧反硝化反应要求的溶解氧浓度一般为0.2mg/L～0.5mg/L，如果按硝化→反硝化的顺序进行，则缺氧反硝化罐中的氧浓度会增高。因此，一般情况下，会按上述步骤2)所述的过程进行处理，在工艺上习惯称为前置反硝化。将溶解氧含量较高的几股水，比如步骤2)的第②步一级好氧硝化后的污水(溶解氧浓度一般大于2mg/L)以及后续含氧量较高的水，按一定比例回流到一级缺氧罐中进行反硝化处理，经搅拌器混合后可使溶解氧浓度处于0.2mg/L～0.5mg/L，保证反硝化在缺氧状态进行。
经过以上循环处理，可使一级好氧罐来水中的硝态氮(-NO2、-NO3)在反硝化菌的作用下转化成氮气，完成污水脱氮。
在一级脱氮过程中，为避免好氧硝化氧气量的供应不足，需要通过曝气装置向一级好氧硝化罐内补充空气，补充好氧硝化时对溶解氧的消耗，使污水中含氨、氮污染物硝化成硝态氮(-NO2、-NO3)。
一级好氧硝化过程中产生的污泥，定期将其排放到污泥池中。
3)将上述一级脱氮处理后的出水再顺序进行二级脱氮处理，其中包括：
①将一级脱氮处理后的出水顺序进行二级缺氧反硝化和二级好氧硝化处理；
②将二级好氧硝化处理后的出水进行MBR处理；
③将MBR处理器中溶解氧浓度高的的污水分为两股，分别回流到一级缺氧罐和二级缺氧罐进行循环处理；
④用抽吸泵从浸没在MBR水中的中空纤维膜中将MBR处理后的出水抽出，进入后续适当的膜(纳滤膜或反渗透膜)处理，即可达到GB16889-2008《生活垃圾填埋污染控制标准》的要求。
上述步骤3)的第③步中，MBR处理后的污水回流量以维持一、二级反硝化污水中溶解氧浓度在0.2mg/L～0.5mg/L为准，这样，正如步骤2)所述，一级缺氧罐中，在厌氧处理后的出水、一级好氧硝化回流水、MBR回流水三股水，或其中二股回流水的混合下，以保证一级缺氧灌中溶解氧的浓度就处于0.2mg/L～0.5mg/L。
为避免好氧硝化和MBR处理时氧气量的供应不足，需要通过曝气装置向二级好氧硝化罐和MBR处理器内补充空气，补充好氧硝化时溶解氧的消耗，使污水中残存的含氨、氮物质在二级硝化罐、MBR处理器中进一步硝化成硝态氮(-NO2、-NO3)；并且MBR处理器中有曝气气泡可以造成污水在MBR超滤膜表面的扰动，减缓超滤膜的污染。
在二级缺氧反硝化处理中，除了需要缺氧条件下生存的反硝化菌起作用外，同时反硝化反应还需要有充足的有机碳为电子供体，所以废水中必须有足够的碳源，才能使反硝化作用进行。由于垃圾渗滤液经过厌氧、一级好氧硝化、一级反硝化一系列的生化作用，渗滤液中的有机碳可能不足以提供反硝化的需要，所以我们在二级缺氧反硝化时增加了补碳装置，当污水中碳不足时通过该装置投加补碳剂(含碳有机物，如面粉、甲醇等)以使反硝化反应充分。
将上述二级好氧硝化及MBR处理时产生的污泥也定期排放到污泥池中。
除上述工序安排外，还在反应时间及含氧量上作出了较为适合的规定：
反应时间：
厌氧反应时间：50～100小时，
一级缺氧反硝化时间：15～50小时，
一级好氧硝化时间：50～100小时，
二级缺氧反硝化时间：1.5～8小时，
二级好氧硝化时间：2～10小时。
溶解氧浓度：
一级缺氧反硝化氧含量：0.2～0.5mg/L，
一级好氧硝化氧含量：≥2.0mg/L，
二级缺氧反硝化氧含量0.2～0.5mg/L，
二级好氧硝化氧含量：≥2.0mg/L。
如图3所示，通过上述描述可知，在实施过程中，会有水流、空气流、污泥流的参与，为了描述清楚，下面结合装置将水流(包括补碳剂)、空气流、污泥流分别予以说明。由于此前申请人已经申请过发明专利：“一种垃圾渗滤液处理工艺”，专利号：ZL200810056984X，“一种垃圾渗滤液处理工艺及装置”，申请号：200910084744.5；以及多项实用新型专利：“一种厌氧处理罐”，专利号：ZL200820079096.5，“一种用于垃圾渗滤液处理的膜好氧生物处理器”，专利号：ZL 200820108654.6，“一种用于处理垃圾渗滤液处理的纳滤膜装置”，专利号：ZL200820110306.2，因此本实用新型对于一些已有装置及连接在此不做过多描述。
水流：
将厌氧罐1、一级缺氧反硝化罐2、一级好氧硝化罐3、二级缺氧反硝化罐4、二级好氧硝化罐5、MBR处理器6，六者通过通水管路顺序连接。厌氧罐1外接垃圾渗滤液的进水管，MBR处理器6经抽吸泵接后续处理的进水管，进入后续的深度处理。一级好氧硝化罐3通过污水回流泵，经管路回接到一级缺氧反硝化罐2；MBR处理器6的污水回流管路，经回流泵分别连接到一级缺氧反硝化罐2和二级缺氧反硝化罐4。二级缺氧反硝化罐4外接补碳装置7。具体地：
垃圾渗滤液经厌氧、一级缺氧反硝化、一级好氧硝化处理后，通过管道从二级缺氧反硝化罐4的下部进入罐内。若污水中有机碳含量不满足反硝化要求，从补碳装置7中将一定浓度的有机碳溶液通过计量泵8打入二级缺氧罐中。一级缺氧反硝化罐2、二级缺氧反硝化罐4是用钢板焊制或是用钢筋混凝土浇筑的。为了使反硝化生化反应均匀、充分在缺氧反硝化罐中设有搅拌装置9。因有搅拌装置9，污水中的污泥沉淀不好，污泥和污水不能分离，因此此种罐不设污泥排放设施。
经二级反硝化处理后的污水，由二级缺氧反硝化罐4的上部流出，经通水管路从二级好氧硝化罐5的下部进入。二级好氧硝化罐5也是钢板焊制或是用钢筋混凝土浇筑的。
经二次硝化的污水从二级好氧硝化罐5的上部流出，通过管道从浸没式MBR处理器6的下部进入。MBR处理器6是用钢板或钢筋水泥浇筑的水池。MBR的主要作用是，通过超滤膜将污水中的活性污泥截留，反硝化脱氮处理后的污水透过中空纤维超滤膜，由设在罐顶的抽吸泵10抽出，送入后续的膜处理工序，做深度处理。
一级好氧硝化罐3的下部连接出一支污水回流管路，其上设置有回流泵和阀门11，通过回流泵11将污水从一级好氧硝化罐3抽到一级缺氧反硝化罐2中。MBR处理器6的下部连接出一支总的污水回流管路，并在其上设置有回流泵12，总的污水回流管路在末端分为两个分支管路，分别连接到一级缺氧反硝化罐2和二级缺氧反硝化罐4的底部；在两个分支管路上分别装有阀门13、14。污水回流是前置反硝化处理工艺的重要一环，它是将二级硝化后硝态氮(-NO2、-NO3)返回到前置的反硝化罐，在反硝化菌的作用下，使硝态氮转化成氮气，完成污水的生物脱氮。
空气流：
在一级好氧硝化罐3、二级好氧硝化罐5和MBR处理器6内分别设置有曝气装置15、16、17。在外部设置鼓风机18，通过管道与曝气装置15、16、17相连。空气由鼓风机18通过管道送出，分别送入到曝气装置15、16、17，曝气装置15、16、17将空气分散成很细小的气泡逸散到一级好氧硝化罐3、二级好氧硝化罐5和MBR处理器6中。不断送入的空气形成的细小气泡，使空气中的氧溶解在污水中，提高了污水溶解氧含量，促进硝化菌将氨氮转化成硝态氮。MBR处理器6中有曝气气泡还可以造成污水在MBR超滤膜表面的扰动，减缓超滤膜的污染。
厌氧罐1还外连废气处理装置19，将沼气进行除臭处理后回收或点燃排空。
污泥流：生化处理是污水中特殊菌类不断地新陈代谢的生化过程。在这个生态系统中污水中的污染物不断地被消除，同时污水中的菌群不断地死亡，这些失活的菌群就形成了非活性的污泥，这些死污泥不及时从生化处理系统中排除，就影响生化系统处理污染物的效率，因此要及时排除这些污泥，保持旺盛的生化菌群的新陈代谢。在厌氧罐1、一级好氧硝化罐3、二级好氧硝化罐5和MBR处理器6的底部分别连接一污泥管，定期将污泥排放到污泥池20。
下表是经一级生物脱氮处理和经二级生物脱氮处理后水质比较的一个实施例：
从表中可以看出，经两级硝化、反硝化处理的污水，氨、氮的含量已经符合现行标准。
Claims (3)
1.一种垃圾渗滤液生物脱氮装置，其特征在于：它包括顺序通过通水管路连接的厌氧罐、一级缺氧反硝化罐、一级好氧硝化罐、二级缺氧反硝化罐、二级好氧硝化罐、MBR处理器；
所述厌氧罐外接垃圾渗滤液的进水管，所述MBR处理器外接进入后续深度处理后的进水管；
从所述一级好氧硝化罐引出一支污水回流管路回接到所述一级缺氧反硝化罐，所述回流管路上设置有计量阀；
从所述MBR处理器引出两支污水回流管路，分别回接到所述一级缺氧反硝化罐和二级缺氧反硝化罐，两支所述回流管路上分别设置有阀门；
所述厌氧罐、一级好氧硝化罐、二级好氧硝化罐和MBR处理器的底部分别连接一污泥管，所述污泥管连接到污泥池；
所述厌氧罐连接废气处理装置。
2.如权利要求1所述的垃圾渗滤液生物脱氮装置，其特征在于：所述二级缺氧反硝化罐外接补碳装置。
3.如权利要求1或2所述的垃圾渗滤液生物脱氮装置，其特征在于：所述一级好氧硝化罐、二级好氧硝化罐和MBR处理器内分别设置有曝气装置，曝气装置与外部鼓风机相连。
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