CN201753302U - 单级缺氧/厌氧uasb-a/o工艺处理高氨氮渗滤液实验装置 - Google Patents
单级缺氧/厌氧uasb-a/o工艺处理高氨氮渗滤液实验装置 Download PDFInfo
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Abstract
单级缺氧/厌氧UASB-A/O工艺处理高氨氮渗滤液实验装置属于污水生物处理技术领域。渗滤液是一种成份非常复杂的高浓度有机废水，高氨氮和高有机物等水质特征为其处理带来困难。本实用新型主要由一体化水箱(A)、缺氧/厌氧UASB反应器(B)、中间水箱(C)、A/O反应器(D)、二沉池(E)顺序串联组成。其中，一体化水箱(A)由原渗滤液区(1)和硝化液回流区(2)组成，缺氧/厌氧UASB反应器(B)设有内循环系统，A/O反应器(D)缺氧反应区安装搅拌器(22)，好氧反应区与气泵(31)相连，并通过污泥回流泵(35)与二沉池(E)底部相连，二沉池(E)与一体化水箱(A)中的硝化液回流区(2)相连。本实用新型通过生物方法实现渗滤液中有机物和氨氮的高效、深度去除，节省运行费用。
Description
技术领域
本实用新型属于污水生物处理技术领域。
背景技术
随着城市化进程的加快，城镇数目不断增加，城市规模日益扩大，人口急剧增长，导致城市固体废弃物大幅度提高。填埋作为一种城市固体废弃物处理方式已被国内外广泛采用，目前我国有90％左右的城市固体废弃物是用填埋法处理的。填埋法的最大弊端就是产生严重的二次污染源渗滤液。渗滤液因具有成份复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、营养元素比例失调等水质特点，给其处理带来较大困难。研究发现，生物处理可有效去除渗滤液中有机物和氨氮且较经济，因此被广泛应用。
生物处理法大致分为厌氧处理法与好氧处理法两类。厌氧处理法具有能耗低、运行费用低、污泥产量少、工艺稳定、有机负荷高等优点，但其出水COD和BOD5较高，往往达不到排放标准，宜做高浓度有机废水的预处理单元；好氧处理法能较好的去除有机物和氨氮，出水可达到排放标准，但其动力消耗大，运行费用较高，宜做高浓度有机废水的后续处理单元。
由上述两种处理方法的优缺点及渗滤液的水质特点可知，采用厌氧-好氧组合工艺处理渗滤液具有一定的可行性且实际应用意义较大。
实用新型内容
针对高浓度有机物及高氨氮渗滤液难处理的问题，本实用新型提出了单级缺氧/厌氧UASB-A/O工艺处理高氨氮渗滤液实验装置，主要是为了实现渗滤液中可生物降解有机物和氨氮的高效、深度去除。
本实用新型提供的单级缺氧/厌氧UASB-A/O工艺处理高氨氮渗滤液实验装置主要由一体化水箱A、缺氧/厌氧UASB反应器B、中间水箱C、A/O反应器D、二沉池E顺序串联组成。其中，一体化水箱A由原渗滤液区1和硝化液回流区2组成，缺氧/厌氧UASB反应器B设有内循环回流管10，A/O反应器D缺氧反应区设有搅拌器22，好氧反应区设有曝气装置，二沉池E和一体化水箱A中的硝化液回流区2设有硝化液回流管36。
一体化水箱A中的原渗滤液区1、硝化液回流区2分别通过渗滤液进水管5和硝化液进水管8与缺氧/厌氧UASB反应器B底部进水口相连，缺氧/厌氧UASB反应器B内置三相分离器12、导气管13，顶部导气阀14、导气管13与外置碱液吸收瓶15相连，碱液吸收瓶15与气体流量计16相连。缺氧/厌氧UASB反应器B侧壁上的内循环出水口与其底部进水口通过内循环回流管10相连，UASB出水管18连接至中间水箱C。A/O反应器D分为缺氧反应区和好氧反应区并分别安装搅拌器22和曝气装置。缺氧反应区通过A/O进水管20和污泥回流管34分别与中间水箱C出水口和二沉池E底部相连，好氧反应区通过气体管29与气泵31相连，A/O出水管32连接至二沉池E。二沉池E通过硝化液回流管36与一体化水箱A中的硝化液回流区2相连。
本实用新型的工作原理：采用单级缺氧/厌氧UASB反应器通过反硝化作用和产甲烷作用降解大部分有机物，反硝化作用主要是通过反硝化菌以有机物为电子供体将NOx --N还原成N2；产甲烷作用是在厌氧条件下通过产甲烷菌将有机物氧化CH4、H2O和CO2。缺氧/厌氧UASB反应器出水中剩余有机物在后续A/O反应器中得到进一步去除。渗滤液中的氨氮在A/O反应器好氧反应区被硝化细菌氧化为NOx --N，而后分别通过污泥回流和硝化液回流在A/O反应器缺氧反应区和缺氧/厌氧UASB反应器内进行反硝化作用，完成氮的去除。
本实用新型具有以下优点：
(1)渗滤液中大部分有机物在缺氧/厌氧UASB反应器内去除，COD去除率可达80.1％，大大减轻了后续A/O反应器的有机负荷，实现了有机物的高效、深度去除。同时经系统处理后的硝化液回流到缺氧/厌氧UASB反应器内并获得较高的反硝化率，进一步提高了系统对TN的去除率。
(2)渗滤液的碱度以及缺氧/厌氧UASB反应器、A/O反应器缺氧反应区反硝化作用产生的碱度可用来补偿A/O反应器好氧反应区硝化过程所需的碱度，进而节省A/O反应器硝化过程的投碱量。
(3)采用硝化液回流的方式既对渗滤液有一定的稀释作用，又可以利用渗滤液中丰富的有机碳源，在缺氧/厌氧UASB反应器中实现彻底反硝化和有机物的降解。
附图说明
图1是单级缺氧/厌氧UASB-A/O工艺处理高氨氮渗滤液实验装置示意图；
图2是COD在单级缺氧/厌氧UASB-A/O系统内的变化规律；
图3是NH4 +-N在单级缺氧/厌氧UASB-A/O系统内的变化规律。
图1中：
A-一体化水箱：1-原渗滤液区、2-硝化液回流区；
B-缺氧/厌氧UASB反应器：3-渗滤液出水阀、4-渗滤液进水泵、5-渗滤液进水管、6-硝化液出水阀、7-硝化液进水泵、8-硝化液进水管、9-内循环出水阀、10-内循环回流管、11-内循环泵、12-三相分离器、13-导气管、14-顶部导气阀、15-碱液吸收瓶、16-气体流量计、17-UASB出水阀、18-UASB出水管；
C-中间水箱：19-中间水箱出水阀；
D-A/O反应器：20-A/O进水管、21-A/O进水泵、22-搅拌器、29-气体管、31-气泵、32-A/O出水管；
E-二沉池：33-污泥回流阀、34-污泥回流管、35-污泥回流泵、36-硝化液回流管、37-硝化液回流泵、38-硝化液回流阀；
具体实施方式：
试验所用渗滤液取自北京六里屯垃圾填埋场，呈深黑色、粘稠、有恶臭，其水质为：pH 7.1～8.5；COD 4785～8091mg/L；TN 1600～2489.5mg/L；NH4 +-N1426.9～2360mg/L；NO3 --N 2.6～9.6mg/L；NO2 --N 1.0～2.6mg/L；TS 15800mg/L；色度500～750，深褐色；臭味4级。试验装置如图1所示，原水箱由不锈钢制成，外裹敷保温材料，容积为50L。水浴加热区直径为150mm，容积为10L。主体反应器缺氧/厌氧UASB和A/O由有机玻璃制成，其中缺氧/厌氧UASB反应器上部分内径、外径和高度分别为70mm、80mm、400mm，下部分内径、外径和高度分别为40mm、50mm、1000mm，上下部分由50mm高的圆台形有机玻璃管连接，有效容积为3L；A/O反应器分成5个格室，第1格室缺氧运行，后4个格室好氧运行，有效容积为10L。缺氧/厌氧UASB反应器内温度由温控装置控制(30±2)℃，A/O反应器在室温下运行。缺氧/厌氧UASB反应器接种的厌氧颗粒污泥取自某啤酒污水处理厂，接种污泥量为62.5g。A/O反应器接种的活性污泥取自本实验室其他课题组处理生活污水的活性污泥反应器，MLSS＝3000mg/L，VSS＝2345mg/L。驯化期间，通过增加进水流量提高氨氮浓度，逐步培养适宜降解渗滤液的“成熟”活性污泥。由于渗滤液成份复杂且有毒物质含量较多，污泥增长较慢，故运行期间整个系统不排泥。
采用上述装置的渗滤液处理工艺，其步骤包括：
(1)渗滤液和硝化液分别通过渗滤液进水泵4和硝化液进水泵7按照1∶3比例混合进入缺氧/厌氧UASB反应器B。缺氧/厌氧UASB反应器B内的反硝化菌利用渗滤液中丰富的有机物作为碳源将硝化液中的NOx --N还原成N2，同时厌氧产甲烷菌进行厌氧产甲烷反应，将有机物氧化为CH4、H2O和CO2。反应产生的混合气体依次通过三相分离器12、导气管13和碱液吸收瓶15被排入大气。
(2)当混合液充满缺氧/厌氧UASB反应器B时，打开内循环出水阀9，使其经过内循环泵11进入缺氧/厌氧UASB反应器B的进水口，进行内循环。同时排出的上清液通过UASB出水管18依靠重力作用流入中间水箱C。
(3)中间水箱C的混合液通过A/O进水泵21进入A/O反应器D缺氧反应区，启动搅拌器22，进行反硝化反应；反应后的混合液进入好氧反应区，启动气泵31曝气，进行硝化反应。
(4)硝化反应结束后，A/O反应器D内的混合液进入二沉池E进行泥水分离，分离后的上清液通过硝化液回流泵37进入一体化水箱A中的硝化液回流区2，同时沉降性好的污泥通过污泥回流泵35从二沉池E底部回流到A/O反应器D缺氧反应区。
具体运行过程如下：
打开渗滤液出水阀3和硝化液出水阀6，启动渗滤液进水泵4和硝化液进水泵7，将一体化水箱A中的渗滤液和硝化液按照1∶3比例混合进入缺氧/厌氧UASB反应器B，进行缺氧反硝化反应和厌氧产甲烷反应，使混合液中的有机物得到充分降解。反应结束后，产生的混合气体经三相分离器12的分离，通过导气管13进入碱液吸收瓶15，去除CO2后排放至大气。当混合液充满缺氧/厌氧UASB反应器B后，打开内循环出水阀9，启动内循环泵11，进行缺氧/厌氧UASB反应器B的内循环。同时排出的上清液通过UASB出水管18流入中间水箱C。打开中间水箱出水阀19，启动A/O进水泵21，使混合液流入A/O反应器D的缺氧反应区，启动搅拌器22，进行反硝化反应；反应后的混合液进入好氧反应区，启动气泵31，进行硝化反应。硝化反应结束后的混合液经A/O出水管32进入二沉池E进行泥水分离。打开硝化液回流阀38和污泥回流阀33，启动硝化液回流泵37和污泥回流泵35，将分离后的上清液回流到一体化水箱A中的硝化液回流区2，进行下一周期的反应，同时将沉降性好的污泥从二沉池E底部回流到A/O反应器D缺氧反应区，进行反硝化反应。
应用实例：
试验以某垃圾填埋场实际渗滤液为研究对象，经过89d的运行，获得了稳定的工艺性能。
在系统进水COD浓度为5088～8091mg/L范围内时，最终出水COD浓度小于600mg/L，去除率在91.5％左右，实现了有机物的高效、深度去除。
整个试验期间缺氧/厌氧UASB-A/O系统维持了稳定的氨氮去除率。在平均进水NH4 +-N浓度为1981mg/L的条件下，出水平均值为17.7mg/L，去除率为99.1％，实现了氨氮的深度去除。
Claims (1)
1.一种单级缺氧/厌氧UASB-A/O工艺处理高氨氮渗滤液实验装置，其特征在于：由一体化水箱(A)、缺氧/厌氧UASB反应器(B)、中间水箱(C)、A/O反应器(D)、二沉池(E)顺序串联组成；其中，一体化水箱(A)由原渗滤液区(1)和硝化液回流区(2)组成，缺氧/厌氧UASB反应器(B)设有内循环回流管(10)，A/O反应器(D)缺氧反应区设有搅拌器(22)，好氧反应区设有曝气装置，二沉池(E)和一体化水箱(A)中的硝化液回流区(2)设有硝化液回流管(36)；
一体化水箱(A)中的原渗滤液区(1)、硝化液回流区(2)分别通过渗滤液进水管(5)和硝化液进水管(8)与缺氧/厌氧UASB反应器(B)底部进水口相连，缺氧/厌氧UASB反应器(B)内置三相分离器(12)、导气管(13)，顶部导气阀(14)、导气管(13)与外置碱液吸收瓶(15)相连，碱液吸收瓶(15)与气体流量计(16)相连；缺氧/厌氧UASB反应器(B)侧壁上的内循环出水口与其底部进水口通过内循环回流管(10)相连，UASB出水管(18)连接至中间水箱(C)；A/O反应器(D)分为缺氧反应区和好氧反应区并分别安装搅拌器(22)和曝气装置；缺氧反应区通过A/O进水管(20)和污泥回流管(34)分别与中间水箱(C)出水口和二沉池(E)底部相连，好氧反应区通过气体管(29)与气泵(31)相连，A/O出水管(32)连接至二沉池(E)；二沉池(E)通过硝化液回流管(36)与一体化水箱(A)中的硝化液回流区(2)相连。
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