CN203269735U - 两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两级生物反应器垃圾处理渗滤液的设备,包括一级生化池2、二级硝化反硝化池9,和独立膜箱18,一级生化池2、二级硝化反硝化池9由管路6连接;一级生化池2内有射流曝气装置4及空气管3;二级硝化反硝化池9内设液下搅拌器7、微孔曝气器8,微孔曝气器8与曝气风机12相连。本实用新型采用带独立膜箱的两级生物反应器设备及工艺,使垃圾渗滤液的CODcr、NH3-N、TN等污染物得到极大的去除的同时,解决了渗滤液处理中好氧生物系统效率低,超滤膜丝易污染、清洗频繁、通量衰减快的问题,延长膜使用寿命,提高整个处理系统的污染去除效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及水污染处理技术领域,具体涉及一种两级生物反应器垃圾处理渗滤液的设备,该设备同样适用于其它高浓度有机工业废水的处理。
背景技术
垃圾渗滤液(包括垃圾填埋场和垃圾焚烧厂的渗滤液)作为一种特殊高浓度有机废水,具有水质复杂且变化大、有机污染物和氨氮浓度高等特点。其中垃圾焚烧厂渗滤液同填埋场渗滤液相比各种污染物浓度更高,污染危害更大。COD 浓度可高达20000~70000mg/L,BOD 浓度在10000~45000mg/L ,氨含量可达1000~4000mg/L。除此之外,还有大量其他的金属、无机污染物。
近年来我国在垃圾渗滤液的处理研究方面取得了一些成功经验,有的已用于工程实践。但是由于垃圾渗滤液水质水量的复杂多变性,现有处理工艺在一定程度存在效率低、投资大、处理成本高、二次污染严重等缺点,这严重阻碍了渗滤液处理技术的推广和应用。
生物处理法是大规模处理污水的廉价方法。但是,由于垃圾渗滤液中存在的高浓度NH3-N会抑制微生物的活性,从而限制了生物处理法的高效发挥,高浓度的NH3-N、TN导致最终出水很难达标。
MBR是膜分离技术和活性污泥法相结合的一种新型水处理技术,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反应器中,实现水力停留时间和污泥龄的完全分离,使生化反应器内的污泥浓度从3~5g/L提高到10~20g/L,从而提高了反应器的容积负荷,使反应器容积减小。且随着污泥龄的延长,有利于世代期较长的亚硝化菌和硝化菌被保留在反应器中,使氨氮得到较充分的硝化,再通过反硝化过程实现生物脱氮。
根据生物反应器与膜组件设置方式不同,可分为分置式(膜组件与生物反应器分独立设施)和一体式(膜组件安置于生物反应器中)。一体式膜生物反应器也称浸没式,在渗滤液处理过程中因其能耗低而广泛应用。然而由于一体式膜生物反应器不能和生化处理部分分离,导致运行管理复杂,操作维护难度较大,且对生化池的结构形式有较大的限制,普遍存在污染物去除效果不高的缺点。
发明内容
本实用新型的目的是针对垃圾渗滤液水质复杂、处理难度大的问题,提供的一种渗滤液处理设备。本实用新型采用带独立膜箱的两级生物反应器(Two-step Bioreactor with Independent Membrane Box,以下简称TBIMB)设备,使垃圾渗滤液的CODcr、NH3-N、TN等污染物得到极大的去除的同时,解决了渗滤液处理中好氧生物系统效率低,超滤膜丝易污染、清洗频繁、通量衰减快的问题,延长膜使用寿命,提高整个处理系统的污染去除效率。
本实用新型涉及的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,包括一级生化池、二级硝化反硝化池,和独立膜箱,一级生化池、二级硝化反硝化池由管路连接;一级生化池内有射流曝气装置及空气管;二级硝化反硝化池内设液下搅拌器、微孔曝气器,微孔曝气器与曝气风机相连;独立膜箱为钢结构膜池,钢结构膜池内安装有超滤膜组件、微孔曝气器、布水器,超滤膜组件连接超滤膜抽吸泵;二级硝化反硝化池通过出水泵连接独立膜箱内的布水器;微孔曝气器通过安装有电磁阀的进气管路连接曝气风机。
所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,在二级硝化反硝化池出水泵和一级生化池之间设回流管。
所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,在独立膜箱和二级硝化反硝化池设溢流管道。
所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,超滤膜元件是可开端盖的帘子膜结构,便于膜的检修和更换,膜丝根部采用软套保护结构有效防止膜断丝。
所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,在二级硝化反硝化池上设碳源投加装置。
所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,在独立膜箱上设加酸装置、加碱装置。
独立膜箱设备采用了一体化的模块化的单元设备设计方式,将膜元件、膜组件、控制进行了模块优化,便于安装、调试和维护,最终使得运行管理大为简化。
采用本实用新型设备的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液工艺,其工艺流程是:垃圾渗滤液厌氧出水→一级生化池→二级硝化反硝化池→独立膜箱生物反应器→达标排放,流程分两步实施:
第一步是生化活性污泥段,包括两级生化脱氮系统:
A、渗滤液通过进口进入一级生化池,在一级生化脱氮系统中,通过创造好氧、缺氧及厌氧环境去除有机物和氨氮;
B、一级生化池出水进入二级硝化反硝化池中,二级生化脱氮系统前半段设有推流液下搅拌器与碳源投加装置,快速完成反硝化过程,后半段设有微孔曝气器充氧装置强化硝化反应;
C、一级生化池、二级硝化反硝化池两级脱氮系统之间设有回流管,内循环强化生化过程,去除CODcr、NH3-N、TN、TP等污染物;
第二步是独立膜箱生物反应器段:
经过两级生化过程的渗滤液通过布水器进入独立膜箱生物反应器,膜系统设有溢流管道,保证膜箱内污泥浓度处于适当范围,大部分污染物被混合液中的活性污泥分解,再在抽吸泵作用下由膜组件过滤出水,膜组件通过机械筛分作用对污水和污泥混合液进行固液分离,保证了系统生物量及出水水质。独立膜箱的使用,极大缓解了膜污染程度,可极大延长膜使用寿命。
本实用新型的有益效果:针对垃圾渗滤液的特点,将传统的生物处理与浸没式膜生物反应器技术优化组合,通过设置独立膜箱和两级生物反应器,很好的解决了垃圾渗滤液处理的难题,优点如下。
1、针对垃圾渗滤液污染浓度高,水质水量变化大的问题,首先通过生化过程高效去除易降解有机物和氨氮,然后通过膜技术进一步强化生物过程同时滤除难降解有机物,既利用了生物处理和膜技术各自的优点,又避免了单纯膜处理工艺无法彻底消除高浓度有机污染物的缺点,工艺耐冲击负荷,对水量变化适应性强,处理效果好。
2、设置两级生物反应器,在不同的反应空间实现多级硝化、反硝化,使垃圾渗滤液的COD、NH3-N、TN等污染物得到极大的去除。特别是TN的降解,消除了垃圾渗滤液中氮的干扰,使经过好氧生物反应器处理后的垃圾渗滤液COD、BOD等污染物得到非常彻底的去除。
3、独立膜箱的设置,在保证垃圾渗滤液中高浓度污染物去除的同时,延长膜使用寿命。
4、浸没式工艺利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果,减少对膜的污染,操作压力低,降低了运行能耗,节省运行费用。
5、提供一种在技术上可行、经济上适用、能够在工程上应用的工艺及设备。
附图说明
图1 为本实用新型的设备构造图。
图2 为采用本实用新型设备的工艺流程图。
图中:1.进口;2.一级生化池;3.空气管;4.射流曝气装置;5.排泥泵;6.管路;7.搅拌器;8.微孔曝气器;9. 二级硝化反硝化池;10. 回流管;11. 碳源投加装置;12. 曝气你风机;13. 曝气风机;14. 溢流管道;15. 出水泵;16. 布水器;17. 超滤膜元件;18. 独立膜箱;19. 加酸装置;20. 加碱装置;21. 微孔曝气器;22. 超滤排泥泵;23. 超滤膜抽吸泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例来对本实用新型做进一步说明。
本实用新型涉及的两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,包括依次由管路6连接的一级生化池2、二级硝化反硝化池9和独立膜箱18。
如图1所示:1是渗滤液进口,2是一级生化池,3是空气管,4是射流曝气装置,5是好氧排泥泵(另行处理),经一级生化池2生化处理后的渗滤液通过管路6送至二级硝化反硝化池9中;7是液下搅拌器,8是微孔曝气器,与曝气风机12相连,11是碳源投加装置,15是二级硝化反硝化池9的出水泵,经过两级生物反应后的渗滤液通过管路和出水泵15送至独立膜箱18中固液分离,同时根据水质运行需要,一部分生化系统出水通过回流管10回流至一级生化池2内;16是布水器,使膜箱内均匀布水,21是膜池曝气管,与曝气风机13相连,17是超滤膜元件,14是超滤膜池溢流管道,22是超滤排泥泵(另行处理);渗滤液通过超滤膜抽吸泵23的作用通过超滤膜进行固液分离产水;19、20分别是自动清洗加酸、加碱装置。
本实用新型的独立膜箱18由钢结构膜池,浸没式超滤膜元件17、不锈钢膜支架、连接管件连接组成;二级硝化反硝化池9出水通过带有电动阀的管路连接到膜池的布液器16,钢膜池内安装有超滤膜元件17、微孔曝气管21、液位计;超滤膜元件17采用了可以打开端盖的帘子膜结构的膜元件,便于膜的检修和更换,膜丝根部采用软套保护结构有效防止膜断丝;膜翅微孔曝气管21通过安装有电磁阀的进气管路连通曝气风机13;膜池出水通过产水管连接至产水箱;各控制阀通讯连接控制系统。
考虑到垃圾渗滤液污染物浓度大的特点,超滤膜元件17采用耐污染的膜元件;为保证膜元件效率,设置加酸装置19、加碱装置20两套反洗装置,由系统集成控制。
采用本实用新型设备处理垃圾渗滤液的工艺流程,分两步实施。
第一步生化活性污泥段包括一级生化池2和二级硝化反硝化池9,污染物的脱除是通过反应池中污泥的高效生化过程实现的。一级生化脱氮工艺通过调节曝气可以很容易地实现好氧、缺氧及厌氧状态交替的环境条件或在不同池体创造不同的好氧、缺氧环境条件,通过不同的控制手段而比较灵活地运行来实现硝化反硝化过程。二级硝化反硝化池9前段安装液下搅拌器7形成混合与推流作用,同时在缺氧条件下设置碳源投加装置11可以方便地投加碳源(或原污水)以提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成,后半段设置鼓风曝气装置强化硝化反应。二级硝化反硝化池9的出水泵15同时作为回流泵使用,通过电动阀门调节,一部分出水回流至一级生化池2,实现内循环强化生化过程,从而使两级生物反应器具有多级硝化反硝化能力,高效去除CODcr、NH3-N、TN、TP等。
第二步独立膜箱18生物反应器,通过机械筛分作用对悬浮物和胶体进行分离截留,保证了系统生物量及出水水质。二级硝化反硝化池9出水通过布水器16进入超滤膜箱18中,独立膜箱18溢流至二级硝化反硝化池9的前端,保证膜箱内污泥浓度在适当范围,同时在超滤膜抽吸泵23负压抽吸的作用下,通过超滤膜实现泥水膜分离保证出水水质。利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果,减少对膜的污染。配套的化学清洗系统通过自动控制定期对膜进行清洗,保障膜系统的正常运行。
实施实例:
垃圾焚烧厂渗滤液处理难度较大,分别以国内中部、南部某地垃圾渗滤液处理工程为例,对不同水质渗滤液进行处理。
实例一: 以中部某地生活垃圾焚烧厂渗滤液处理工程为例,该焚烧厂渗滤液处理水量200m3/d。
使用本实用新型设备处理垃圾渗滤液的工艺进出水参数表:
项目 | CODcr(mg/L) | BOD5(mg/L) | NH3-N(mg/L) | TN(mg/L) | TP(mg/L) |
TBIMB系统进水 | 4000~6000 | 1500~3000 | 1100~1500 | 1500~2000 | 20~30 |
TBIMB系统出水 | <500 | <30 | <7 | <100 | <2 |
上述工艺流程中一级生化池2为SBR反应池,分为两个单池,单格有效容积达600m3,水力停留时间6天,设计污泥负荷2.2kgBOD/kgMLSS·d。反应池安装液下推进式搅拌机、射流曝气器。每个SBR反应池每天分3班运行,每班运行8小时。
上述工艺流程中二级硝化反硝化池9为SBR出水缓冲池,为一个二级硝化A/O池子,有效容积为300m3,总水力停留时间1.5天。缓冲池前段安装液下推进式搅拌机7、后段采用鼓风曝气。
上述工艺流程中独立膜箱18采用不锈钢制造,分为三组,单组膜组件尺寸(长×宽×高mm)2148×855×2695mm,安装有可以打开端盖的帘子膜结构的超滤膜元件17。超滤膜元件17为PVDF材料制造,膜纤维内径为1.2mm,外径为1.8mm,过滤孔径0.03μm,截留分子量10万道尔顿,膜丝根部采用软套保护结构有效防止膜断丝。
带独立膜箱18的两级生物反应器(TBIMB)系统集成所有自动控制程序,设置监控管理站,使装置完全自动化运行,无人值守。
该渗滤液经过TBIMB装置处理后,COD去除率高达92%,氨氮和总氮的去除可分别高达99%和95%。出水稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的排放标准。
实例二:以南部某地生活垃圾填埋场渗滤液处理工程为例,该填埋场渗滤液处理水量1500m3/d。
使用本实用新型设备处理垃圾渗滤液的工艺进出水参数表:
项目 | CODcr(mg/L) | BOD5(mg/L) | NH3-N(mg/L) | TN(mg/L) | TP(mg/L) |
TBIMB系统进水 | 4000~6000 | 1500~3000 | 500~600 | 600~800 | 20~30 |
TBIMB系统出水 | <500 | <30 | <7 | <45 | <2 |
上述工艺流程中一级生化池2分为缺氧段和好氧段,缺氧段有效容积3000m3,好氧段有效容积6600m3,每段分为两组,总水力停留时间6.4天,设计污泥负荷2.2kgBOD/kgMLSS·d。缺氧段安装液下推进式搅拌机,好氧段安装射流曝气器,污水依次通过缺氧段和好氧段24小时连续运行。
上述工艺流程中二级硝化反硝化池9为一个二级硝化A/O池,缺氧段有效容积800m3,好氧段有效容积800m3,总水力停留时间1.5天。缺氧段前段安装液下推进式搅拌机、好氧段采用射流曝气。
上述工艺流程中独立膜箱18采用不锈钢制造,分为六组,单组膜组件尺寸(长×宽×高mm)4100×2900×4500mm,安装有可以提升的的超滤膜元件17。模架为316L不锈钢材料制造,超滤膜元件17为PTFE材料制造,膜纤维内径为1.2mm,外径为1.8mm,过滤孔径0.1μm,截留分子量10万道尔顿,膜丝根部采用独有的 “U-Shape”结构有效防止膜断丝。
该渗滤液经过TBIMB装置处理后,COD去除率高达92%,氨氮和总氮的去除可分别高达99%和94%。再经过纳滤进行深度处理,出水稳定达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放标准。
Claims (6)
1.一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是包括一级生化池(2)、二级硝化反硝化池(9),和独立膜箱(18),一级生化池(2)、二级硝化反硝化池(9)由管路(6)连接;一级生化池(2)内有射流曝气装置(4)及空气管(3);二级硝化反硝化池(9)内设液下搅拌器(7)、微孔曝气器(8),微孔曝气器(8)与曝气风机(12)相连;独立膜箱(18)由钢结构膜池、浸没式超滤膜元件(17)、不锈钢膜支架、连接管件连接组成,钢结构膜池内安装有超滤膜元件(17)、微孔曝气器(21)、布水器(16),超滤膜组件(17)连接超滤膜抽吸泵(23);二级硝化反硝化池(9)通过出水泵(15)连接独立膜箱(18)内的布水器(16);微孔曝气器(21)通过安装有电磁阀的进气管路连接曝气风机(13)。
2.如权利要求1所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是在二级硝化反硝化池(9)出水泵(15)和一级生化池(2)之间设回流管(10)。
3.如权利要求1所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是在独立膜箱(18)和二级硝化反硝化池(9)设溢流管道(14)。
4.如权利要求1所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是超滤膜元件(17)是可开端盖的帘子膜结构。
5.如权利要求1所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是在二级硝化反硝化池(9)上设碳源投加装置(11)。
6.如权利要求1所述的一种两级生物反应器处理垃圾渗滤液设备,其特征是在独立膜箱上设加酸装置(19)、加碱装置(20)。
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